碳酸锆钠和碱式碳酸锆及其制备方法技术

公开了一种生产碳酸锆钠的方法，该法包括形成氯氧化锆与纯碱的混合物而后在足够的温度下加热足够的时间以形成碳酸锆钠。随后的洗涤和过滤步骤进一步构成了本发明专利技术方法的一部分。还公开一种新型的碳酸锆钠，它含有约２ｗｔ％～约５ｗｔ％的Ｎａ＃＋［＋］；约４４ｗｔ％～约５０ｗｔ％的ＺｒＯ＃－［２］；约１２ｗｔ％～约１８ｗｔ％的ＣＯ＃－［３］＃＋［２－］；和约３０ｗｔ％～约４０ｗｔ％的Ｈ＃－［２］Ｏ或ＬＯＤ。还公开了生产碱式碳酸锆的方法，该方法包括用酸性试剂滴定碳酸锆钠含水浆料至ｐＨ约３．５～４．０，其中固体形式的碳酸锆钠具有的水分约１５％～约２５％ＬＯＤ。该方法还包括用水洗涤含有所形成的碱式碳酸锆的含水浆料。进一步公开了一种新型的碱式碳酸锆，它具有约３０～约３５ｍｇ／ＰＯ＃－［４］－Ｐ／ｇｍＳＺＣ的最小吸附容量；约２～约４ｍＥｑＣＯ＃－［３］－ｇｍ／ＳＺＣ的最小ＨＣＯ＃－［３］－含量；可浸取的Ｎａ＃＋［＋］约１．５～约２．０ｍＥｑＮａ＃＋［＋］／ｇｍＳＺＣ；和／或滴定过的碳酸锆钠ｐＨ约６～约７。还公开了一种生产磷酸锆的方法，该方法包括用苛性钠处理碳酸锆钠以形成碱性含水氧化锆，随后对其进行加热并与磷酸混合，以获得酸性磷酸锆，再用苛性钠对其加以滴定，以获得所要求的磷酸锆。还公开了新型的磷酸锆以及上述含锆材料的用途。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
碳酸锆钠和碱式碳酸锆及其制备方法本专利技术是于2000年11月28日提出的U.A.专利申请号09/723,396的连续申请中的一部分，在此作为参考文献全文引入。专利技术背景本专利技术涉及碳酸锆钠、磷酸锆和碱式碳酸锆以及这些化合物的制备方法。碳酸锆钠(SZC)是一种无定形锆的聚合化合物，其结构式如下：滴定前SZC的分子结构(NaZrO2CO3·nH2O)上述颗粒状的碳酸锆钠可以通过下列两种方法获得：方法A：颗粒碱式硫酸锆与饱和纯碱溶液反应，接着洗涤所得到的产品以除去硫酸盐。方法B：使通过可溶性锆盐溶液与过量的纯碱溶液混合而形成的亚稳态碳酸锆钠溶液进行可控的聚合颗粒生长反应。颗粒SZC的一种工业用途是把这种化合物转化成碱式碳酸锆(ZBC)，它在制备其它锆化学产品中是一种工业原料。完成所述的转化是通过用酸滴定颗粒状的SZC直到pH为3.5～4.0，以除去过量的碳酸钠。用于生产ZBC的颗粒SZC通常是由方法A生产的。SZC的另一个重要用途是把所述化合物转化成颗粒锆化学离子交换剂，即，磷酸锆(ZrP)和含水氧化锆(HZO)。这些锆离子交换材料在商业上用于肾透析。决定其生产方法的质量和经济标准，构成了制作目前用于血液透析再生用的REDY吸附剂筒工艺，由SORBTM技术有限公司(俄克拉何马州，俄克拉何马城)所生产。有关SORBTM-->技术有限公司在腹膜透析(PD)体液再生用的吸附剂筒设计方面的最新研究表明，颗粒SZC由于其具有独自的性质，使它在影响吸附剂PD筒效能上比HZO更为有利。下面概述有关制作适合PD治疗症状的吸附剂筒材料的性质如下：1.材料具有足够的磷酸盐吸附能力，以除去用于治疗肾病患者的高磷血症患者体液中的磷酸盐。2.材料补充PD体液的碳酸氢盐，这对于矫正患者的代谢酸中毒是重要的。3.材料可以防止PD体液的pH下降，pH的下降会引起患者碳酸氢盐的缺失。这点使再生的PD成为可能的。为了生产用作吸附剂PD的颗粒SZC，要考虑质量和经济两种因素。不使用方法A是因为这种方法的产品硫酸盐含量高，这会降低材料用作吸附剂时的质量。通过使用酸性硫酸锆四水合物(AZST)作锆原料的方法B已用于生产中。就这种方法而言，方法的效率低且其制造费用高，然而由颗粒SZC制成的ZrP所具有的铵吸附容量高于由碱式硫酸锆(ZBS)制成的ZrP。尽管这些方法都可以使用，但仍有必要提供一种尤其是在透析领域中使用的质量更好的碳酸锆钠和碱式碳酸锆，另外也有必要降低这些化合物的生产费用。专利技术概述本专利技术的特征在于提供一种改进的碳酸锆钠。本专利技术的另一特征在于提供生产所述碳酸锆钠的改进方法。本专利技术的又一特征在于提供一种生产碱式碳酸锆的方法。还有，本专利技术的特征在于提供多种生产碱式碳酸锆的方法。本专利技术的另一特征在于提供改进的磷酸锆和生产磷酸锆的方法。本专利技术的另外特征在于提供更经济的生产碳酸锆钠、磷酸锆和碱式碳酸锆的方法以及提供能产生质量更好的产品的方法。本专利技术另外的特征和优点将陈述于说明书部分中，根据说明书部分将会明白，或者通过实施本专利技术而获悉。借助于撰写的说明书和所附的权利要求书中特别指出的要素及其组合，本专利技术的目的和其它的优点将得以实现和获得。-->为了获得种种优点和根据本专利技术的目的，正如本专利技术具体和广泛说明的，本专利技术涉及生产碳酸锆钠的方法，该法包括在足够的温度下加热氯氧化锆与纯碱并以足够的时间以生成碳酸锆钠。优选的是，纯碱是呈含水浆料或溶液的形式，而氯氧化锆是呈粉末或溶液的形式。在加热前，氯氧化锆和纯碱优选进行搅拌，或者通过其它的方式进行混合，以便在环境温度，如室温下形成溶液混合物。在加热步骤后，洗涤碳酸锆钠以除去杂质和任何的氯化物。碳酸锆钠在开始制备后要经过滴定。优选是，碱性浆料含有碳酸锆钠，采用至少一种酸性试剂，如酸而进行滴定，使pH低于7.0。其它更多的步骤也可以在这一方法中使用，如过滤，洗涤和干燥步骤。本专利技术还涉及一般的碳酸锆钠和优选的碳酸锆钠，优选的碳酸锆钠，按碳酸锆钠的重量计，含有约2wt％～约5wt％的Na+；约44wt％～约50wt％的ZrO2；约12wt％～约18wt％的CO32-；和约30wt％～约40wt％的LOD。另外，本专利技术涉及生产碱式碳酸锆的方法，该方法包括用酸性试剂滴定碳酸锆钠含水浆料至pH约3.5～约4。用于制备所述浆料的碳酸锆钠的所含水分最好约15wt％～约25wt％LOD。在滴定后，含水浆料用水洗涤。然后通过各种技术从浆料中回收湿粉状的碱式碳酸锆。此外，本专利技术涉及碱式碳酸锆钠，其优选的特征在于按固体粉末的组合物(最终产品)的wt％计，Na+含量低于约1000ppm；ZrO2含量约35wt％～约40wt％；和CO32-含量约8wt％～约10wt％。除非另有说明，本申请中所有的％和wt％都是基于最终产品的重量计。本专利技术还涉及生产磷酸锆的方法，该方法包括在足够的温度下加热氯氧化锆和纯碱足够的时间以生成碳酸锆钠，并用苛性钠处理碳酸锆钠以生成碱性含水氧化锆。之后，加热呈浆料状的碱性含水氧化锆，并加入酸性试剂如磷酸。加热后，冷却浆料并把酸性磷酸锆过滤并加以洗涤，以降低未反应的可浸取的磷酸盐量。然后用酸性磷酸锆制成含水浆料，用碱性试剂，如苛性-->钠，滴定所述浆料到pH达到预定值，如约5～约6。之后，滴定过的产品，即滴定过的磷酸锆，进行过滤并洗涤以优选降低可浸取的钠离子。之后，干燥磷酸锆成为自由流动的粉末，优选其水分约为12～约18％LOD。本专利技术还涉及新型的磷酸锆，以磷酸锆的重量计，它优选具有H+含量约1.4wt％～2.0wt％；Na+wt％含量约4wt％～约6wt％；ZrO2wt％含量约34wt％～约37wt％；PO4-wt％含量约41wt％～约43wt％；和LODwt％约14wt％～约18wt％。本专利技术的磷酸锆优选对铵、Ca2+、Mg2+、K+和有毒重金属具有良好的吸附容量。优选的是，磷酸锆没有残留的硫酸盐或氯化物并满足透析用或其它离子交换用所要求的其它特征。应该理解的是，上面一般性的描述和下面详细的描述都只是示范性和说明性的，并且用于提供对本专利技术作进一步的阐述，正如所要求保护的。引入并构成本专利技术一部分的附图，说明本专利技术的具体实施方案并与说明书一起，作为解释本专利技术的原理。附图简述图1是说明制备碳酸锆钠的一个具体实施方案的示意图。本专利技术的详细说明本专利技术涉及生产碳酸锆钠的方法和涉及生产碱式碳酸锆和磷酸锆的方法。在各种场合下，原料优选为氯氧化锆。本专利技术进一步涉及新型的碳酸锆钠、磷酸锆和碱式碳酸锆。碳酸锆钠、碱式碳酸锆和磷酸锆作为原料可以用于各种工业用途中，并且还可以用于肾透析以及其它的分离应用中。更详细地说，在本专利技术的一个具体实施方案中，本专利技术涉及一种生产碳酸锆钠的方法。该方法包括在足够的温度下加热氯氧化锆和纯碱足够的时间以生成碳酸锆钠。加热前，可部分或全部形成碳酸锆钠。优选的是，纯碱是以含水浆料或溶液的形式存在。用于形成溶液或浆料的纯碱的用量最好是制成含纯碱的饱和溶液或浆料的用量。例如，每升水约260克～约920克的纯碱可用来制取饱和溶液或浆料。氯氧化锆优选具有分子式ZrOCl2·8H2O并且从Teledyne Wah Chang公司、Dastech国际有限责任公司和Zirconia Sales有限责任公司那样的来源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产碳酸锆钠的方法，该方法包括在足够的温度下加热氯氧化锆与纯碱的混合物足够的时间以生成所述的碳酸锆钠。

【技术特征摘要】
US 2000-11-28 09/723,3961.一种生产碳酸锆钠的方法，该方法包括在足够的温度下加热氯氧化锆与纯碱的混合物足够的时间以生成所述的碳酸锆钠。2.按权利要求1所述的方法，进一步包括，在所述加热之前，在环境温度下搅拌氯氧化锆与纯碱以形成溶液混合物。3.按权利要求1所述的方法，其中所述纯碱是呈含水浆料或溶液形式。4.按权利要求1所述的方法，其中氯氧化锆与纯碱的重量比约3.0∶1～约4.0∶1。5.按权利要求4所述的方法，其中所述重量比约3.5∶1～约4.0∶1。6.按权利要求4所述的方法，其中所述重量比约3.6∶1。7.按权利要求1所述的方法，其中所述氯氧化锆是呈粉末或溶液形式。8.按权利要求1所述的方法，其中所述的足够温度是氯氧化锆和纯碱混合物的沸腾温度。9.按权利要求8所述的方法，其中加热进行约2小时。10.按权利要求1所述的方法，其中所述温度约150°F～约250°F。11.按权利要求1所述的方法，进一步包括，在所述加热后，滤出碳酸锆钠。12.按权利要求11所述的方法，进一步包括，在过滤后，由所述碳酸锆钠中洗出任何氯化物或任何杂质。13.按权利要求1所述的方法，进一步包括，加热后，用至少一种酸性试剂滴定含所述碳酸锆钠的碱性浆料以使pH低于约7.0。14.按权利要求13所述的方法，其中所述pH约3.5～约6.0。15.按权利要求13所述的方法，其中所述pH约6。16.按权利要求13所述的方法，进一步包括，在滴定后，滤出所述碳酸锆钠并洗涤所述碳酸锆钠。17.按权利要求16所述的方法，进一步包括，洗涤后，干燥所述碳酸锆钠。18.按权利要求17所述的方法，其中所述干燥进行足够的时间以形成自由流动的粉末。19.按权利要求17所述的方法，其中在所述干燥后，所述碳酸锆钠具有的水分约10％LOD～约60％LOD。20.按权利要求19所述的方法，其中所述水分约30％LOD～约35％LOD。21.按权利要求18所述的方法，其中所述碳酸锆钠具有平均粒径约30微米～约50微米。22.按权利要求1所述的方法，其中所述加热是以约0.5°F～约1°F/分钟的加热速率进行直到所述混合物的沸腾温度。23.一种生产碳酸锆钠的方法，该方法包括在环境温度下混合和搅拌氯氧化锆与纯碱以形成溶液混合物；在足够的温度下加热所述氯氧化锆和纯碱混合物足够的时间以形成所述碳酸锆钠，其中所述足够的温度是氯氧化锆与纯碱混合物的沸腾温度；在所述加热后，滤出碳酸锆钠；过滤后，由所述碳酸锆钠中洗出任何氯化物或任何杂质；使用至少一种酸性试剂滴定含有所述碳酸锆钠的碱性浆料以使pH低于约7.0；滴定后，滤出所述碳酸锆钠并洗涤所述碳酸锆钠；以及在洗涤后，干燥所述碳酸锆钠。24.一种生产碱式碳酸锆的方法，该方法包括使用一种酸性试剂滴定碳酸锆钠的含水浆料至pH低于3.5～约4.0，其中所述固体形式的碳酸锆钠具有的水分约15％～约25％LOD，和用水洗涤含碱式碳酸锆的所述含水浆料。25.按权利要求24所述的方法，进一步包括从所述浆料中回收所述碱式碳酸锆的湿粉末。26.按权利要求25所述的方法，其中所述回收是通过真空过滤进行的。27.按权利要求25所述的方法，其中所述回收是通过离心进行的。28.一种碱式碳酸锆，基于碱式碳酸锆的重量计，具有：Na+低于约1000ppm；ZrO2约35wt％～约40wt％；和CO32-约8wt％～约10wt％。29.按权利要求28所述的碱式碳酸锆，其中所述碱式碳酸锆具有约0wt％的SO42-和约0wt％的Cl-。30.按权利要求24所述的方法，其中所述碳酸锆钠的形成是通过在足够的温度下加热氯氧化锆和纯碱混合物足够的时间以形成所述碳酸锆钠。31.按权利要求30所述的方法，进一步包括，在加热之后，过滤出碳酸锆钠并由所述碳酸锆钠中洗涤出任何氯化物或杂质；使用至少一种酸性试剂滴定含有所述碳酸锆钠的碱性浆料至pH低于约7.0；过滤出所述碳酸锆钠并洗涤所述碳酸锆钠；和干燥所述碳酸锆钠足够的时间以制取自由流动性粉末；...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙德J王，
申请(专利权)人：雷纳尔溶液公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]