经纯化的硅酸水溶液的制造方法技术

本发明专利技术的课题是，以水玻璃作为原料，在与以往相比纯化工序短、并且不使用不必要的添加物的情况下，获得Cu、Ni等金属杂质的含量少的经纯化的硅酸水溶液。解决手段是一种经纯化的硅酸水溶液的制造方法，其包含下述工序(a)、工序(b)，(a)：向填充有多胺型、亚氨基二乙酸型或氨基磷酸型的螯合树脂的柱中通液二氧化硅浓度0.5质量％以上10质量％以下的碱金属硅酸盐水溶液的工序，(b)：向填充有氢型阳离子交换树脂的柱中通液在上述工序(a)中通液后得到的水溶液的工序。

The manufacturing method of purified aqueous silicic acid solution

The subject of the present invention is that with water glass as a raw material, the purified silicic acid solution with less metal impurities such as Cu and Ni is obtained in the case of short purification processes and no unnecessary additives compared to the past. The solution is to make a purified solution of silicic acid water, which includes the following process (a), process (b), (a): the process of alkali metal silicate solution with the concentration of silica in a column filled with polyamines, amido two acetic acid or amino phosphoric acid in a column with a concentration of 0.5 mass% and more than 10 mass%. (b): The process of passing a liquid through a column filled with a hydrogen-type cation exchange resin into the aqueous solution obtained in the above process (a).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经纯化的硅酸水溶液的制造方法
本专利技术涉及作为用于制造高纯度胶体二氧化硅的原料的经纯化硅酸水溶液的制造。
技术介绍
高纯度胶体二氧化硅用于研磨组合物、催化剂载体、树脂用填料等各种用途。以往，作为这样的高纯度胶体二氧化硅的制法，已知以四氯化硅作为原料并通过气相反应来制造的方法、以硅酸酯作为原料并通过湿式反应来制造的方法，但由于都使用昂贵的二氧化硅源，因此成为提高制造成本的因素。作为便宜地制造高纯度胶体二氧化硅的方法，有下述方法：以水玻璃作为原料，在获得硅酸水溶液的工序中除去Cu、Ni等金属杂质，进行纯化。近年来，发现了通过使特定的金属与可以与其形成螯合结构的官能团接触，来更有效率地除去金属杂质的方法。专利文献1中公开了下述方法：在碱金属硅酸盐水溶液中混合具有亚氨基二乙酸骨架的化合物，接着使其与氢型阳离子交换体接触，然后与阴离子交换体接触，从而获得高纯度活性硅酸水溶液。然而，为了使被螯合物捕捉的金属杂质分离，需要使螯合物与阴离子交换体接触来进行除去，结果增加了工序。此外，专利文献2中公开了下述方法：将碱金属硅酸盐水溶液超滤而获得纯化碱金属硅酸盐水溶液，通过离子交换法而获得纯化硅酸液，然后添加过氧化氢水溶液、盐酸，进一步使螯合树脂通液而获得高纯度硅酸液。然而，使用了过氧化氢水溶液那样强效的氧化剂、盐酸那样腐蚀性高的强酸，从装置的腐蚀等观点考虑，在工业生产上不优选。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利3691047号公报专利文献2：日本特开2013-151409号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的课题在于，以水玻璃作为原料，在与以往相比纯化工序数少、并且不使用不必要的添加物的情况下，获得Cu、Ni等金属杂质的含量少的经纯化的硅酸水溶液。用于解决课题的方法本专利技术所专利技术的经纯化的硅酸水溶液的制造方法如下，作为第1观点，是一种经纯化的硅酸水溶液的制造方法，其包含下述工序(a)、工序(b)，(a)：向填充有多胺型、亚氨基二乙酸型或氨基磷酸型的螯合树脂的柱中通液二氧化硅浓度为0.5质量％以上10质量％以下的碱金属硅酸盐水溶液的工序，(b)：向填充有氢型阳离子交换树脂的柱中通液在上述工序(a)中通液后得到的水溶液的工序，作为第2观点，是根据第1观点所述的经纯化的硅酸水溶液的制造方法，上述工序(a)和工序(b)的通液速度为空间速度0.1以上15以下。专利技术效果通过使用本专利技术的制造方法，能够以水玻璃作为原料，在与以往相比纯化工序数少、并且不使用不必要的添加物的情况下，获得金属杂质少的经纯化的硅酸水溶液。此外，将其作为原料，能够获得金属杂质少的胶体二氧化硅。具体实施方式本专利技术的经纯化的硅酸水溶液的制造方法如下，在工序(a)中，向填充有多胺型、亚氨基二乙酸型或氨基磷酸型的螯合树脂的柱中通液二氧化硅浓度为0.5质量％以上10质量％以下的碱金属硅酸盐水溶液，进一步在工序(b)中，向填充有氢型阳离子交换树脂的柱中通液在上述工序(a)中通液后得到的水溶液，从而获得经纯化的硅酸水溶液。本专利技术所使用的螯合树脂包含N、O、P等给电子元素，是具有与金属离子形成螯合键的官能团的珠状树脂中的多胺型、亚氨基二乙酸型或氨基磷酸型的螯合树脂，优选为多胺型。作为市售品，例如三菱化学社制ダイヤイオン(注册商标)CR-20是适合的。存在于这些螯合树脂的螯合官能团作为多齿配位体而与碱金属硅酸盐水溶液中的Cu、Ni等金属杂质离子结合，从而除去金属杂质离子。螯合官能团需要具有能够中和金属杂质离子的正电荷的负电荷，因此负电荷的价数为2以上。本专利技术所使用的螯合树脂的量，优选以相对于碱金属硅酸盐水溶液中的Cu、Ni等金属杂质离子量，螯合树脂所具有的Cu换算的吸附容量或总交换容量成为过剩的方式设定。由于这些螯合树脂重复使用，因此通常通过下述方法再生，使其与盐酸、硝酸、硫酸等酸接触，使捕捉的金属杂质离子脱离，然后与氢氧化钠接触而成为Na型。本专利技术所使用的所谓碱金属硅酸盐水溶液，也称为水玻璃，是硅酸钠水溶液(例如，JIS标准1～5号，摩尔比2.0～3.8)、硅酸钾水溶液(例如，JIS标准1、2号，摩尔比1.8～3.7)，优选使用将它们用水稀释而得的溶液。此外，也可以使用使固体的偏硅酸钠溶解于水而得的碱金属硅酸盐水溶液。本专利技术所使用的碱金属硅酸盐水溶液的二氧化硅浓度为0.5质量％以上10质量％以下，优选为0.5质量％以上5质量％以下。使碱金属硅酸盐水溶液通液于填充有螯合树脂的柱中时的空间速度优选为0.1以上、15.0以下，更优选为0.1以上、9.0以下。如果空间速度低于0.1，则从生产效率的观点考虑不优选，如果高于15.0，则碱金属硅酸盐水溶液与树脂的接触时间短，金属捕捉效率降低。使碱金属硅酸盐水溶液通液于填充有螯合树脂的柱中时的温度没有特别限定，优选为10℃以上40℃以下。本专利技术所使用的氢型阳离子交换树脂可以使用强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂，但更优选使用强酸性阳离子交换树脂。作为市售品，例如，オルガノ社制アンバーライト(注册商标)IR-120B是适合的。这些氢型阳离子交换树脂的量，优选以相对于碱金属硅酸盐水溶液中的Cu、Ni等金属杂质离子量，氢型阳离子交换树脂所具有的总离子交换容量成为过剩的方式设定。将碱金属硅酸盐水溶液通液于填充有上述螯合树脂的柱中而获得水溶液，将该水溶液通液于填充有氢型阳离子交换树脂的柱时的空间速度优选为0.1以上、15.0以下，更优选为0.1以上、5.0以下。如果空间速度低于0.1，则从生产效率的观点考虑不优选，如果高于15.0，则该水溶液与氢型阳离子交换树脂的接触时间短，金属捕捉效率降低。将碱金属硅酸盐水溶液通液于填充有上述螯合树脂的柱中而获得水溶液，将该水溶液通液于填充有氢型阳离子交换树脂的柱时的温度，没有特别限定，10℃以上40℃以下是适当的。作为本专利技术所使用的氢型阳离子交换树脂的再生方法，通常使用使其与盐酸、硝酸、硫酸等酸接触，使捕捉的金属离子脱离而恢复成氢型的方法。通过本专利技术而获得的经纯化的硅酸水溶液的二氧化硅浓度为0.5质量％以上10质量％以下，包含的金属杂质用二氧化硅固体物质换算，Cu为1～150ppb，Ni为1～50ppb。实施例硅酸水溶液的金属杂质量通过感应耦合等离子体质谱分析计(ICP-OES：パーキンエルマー社制Optima4300DV和7300DV)来测定。〔实施例1〕将填充有200ml多胺型螯合树脂(三菱化学制ダイヤイオン(注册商标)CR-20：Cu吸附容量0.4mol/L以上)的柱(a)与填充有200ml氢型阳离子交换树脂(オルガノ社制アンバーライト(注册商标)IR-120B)的柱(b)按照(a)、(b)的顺序连接，将富士化学社制硅酸钠(JIS3号，SiO2浓度29.3质量％，Na2O浓度9.46质量％，Cu浓度451ppb/二氧化硅固体成分，Ni浓度103ppb/二氧化硅固体成分)稀释成二氧化硅浓度4.0质量％而得的碱金属硅酸盐水溶液300ml通液。通液时的液体温度为22℃，(a)、(b)的空间速度都为2.0。所得的经纯化的硅酸水溶液为二氧化硅浓度2.9质量％，Cu、Ni的浓度用二氧化硅固体成分换算分别为25ppb、4ppb。〔实施例2〕使柱(a)、柱(b)的各树脂量都为90ml，使通液时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种经纯化的硅酸水溶液的制造方法，其包含下述工序(a)、工序(b)，(a)：向填充有多胺型、亚氨基二乙酸型或氨基磷酸型的螯合树脂的柱中通液二氧化硅浓度为0.5质量％以上且10质量％以下的碱金属硅酸盐水溶液的工序，(b)：向填充有氢型阳离子交换树脂的柱中通液在所述工序(a)中通液后得到的水溶液的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.20 JP 2015-2063771.一种经纯化的硅酸水溶液的制造方法，其包含下述工序(a)、工序(b)，(a)：向填充有多胺型、亚氨基二乙酸型或氨基磷酸型的螯合树脂的柱中通液二氧化硅浓度为0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：境田广明，石水英一郎，
申请(专利权)人：日产化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP