富含碳酸基的碳酸磷灰石制造技术

本发明专利技术提供一种重金属吸附能力优异的富含碳酸基的碳酸磷灰石。一种碳酸磷灰石，其含有15.6重量％以上的碳酸基，含有铜(Cu)、锌(Zn)、锶(Sr)、镁(Mg)、钾(K)、铁(Fe)、钠(Na)中的至少一种，优选Ca/P的摩尔比为1.5以上。

【技术实现步骤摘要】
富含碳酸基的碳酸磷灰石
本专利技术涉及一种能适合用作金属吸附材料等的富含碳酸基的碳酸磷灰石及其应用。
技术介绍
磷灰石化合物与生物体的亲和性良好，因此，以作为人工骨、药物输送载体等的原材料的应用为目标，对合成法、物性进行了大量研究。此外，对有害金属也具有吸附性，因此也作为吸附材料被提出。但是，其吸附性能、离子选择性残存问题。在专利文献1中公开了一种含有1重量％～15重量％的碳酸基的含碳酸的磷酸钙，但其是通过在磷酸钙过饱和溶液中混合碳酸溶液而制作成的，碳酸基导入率不充分。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-126335号公报
技术实现思路
本专利技术的问题在于，提供一种能适合用作金属吸附材料等的富含碳酸基的碳酸磷灰石。本专利技术人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现了：通过利用家畜骨进行烧成工序和碱性碳酸化合物反应工序，可得到富含碳酸基的金属离子选择性和吸附能力优异的碳酸磷灰石化合物。即，成功制造出富含碳酸基的碳酸磷灰石。基于如上所述的见解而完成了本专利技术。本专利技术提供以下内容。[1]一种碳酸磷灰石，其含有15.6重量％以上的碳酸基。[2]根据[1]所述的碳酸磷灰石，其含有16.0重量％以上的碳酸基。[3]根据[1]或[2]所述的碳酸磷灰石，其中，Ca/P的摩尔比为1.5以上。[4]根据[1]～[3]中任一项所述的碳酸磷灰石，其含有铜(Cu)、锌(Zn)、锶(Sr)、镁(Mg)、钾(K)、铁(Fe)、钠(Na)中的至少一种。[5]根据[1]～[4]中任一项所述的碳酸磷灰石，其含有微晶尺寸平均为1～100nm的晶体结构。[6]根据[1]～[5]中任一项所述的碳酸磷灰石，其为块体。[7]根据[1]～[5]中任一项所述的碳酸磷灰石，其为平均粒径10μm～500μm的粉末状。[8]根据[1]～[7]中任一项所述的碳酸磷灰石，其源自动物骨。[9]一种金属吸附材料，其含有[1]～[8]中任一项所述的碳酸磷灰石。[10]根据[9]所述的金属吸附材料，其中，金属为选自镉、锶、钴、铜、铅、锰、镍、镁、汞、砷、铝、锡、铍以及铀中的一种以上。专利技术效果根据本专利技术，可提供一种富含碳酸盐的新型磷灰石系化合物。本专利技术的碳酸磷灰石对于镉、锶、钴、铜、铅、锰、镍以及铀等显示出高选择性和高吸附性能。特别是，在实施例中可知：对于锶显示出约150000mL/g的Kd值。通用的沸石、无调整的骨的Kd为约3000mL/g，以往的合成磷灰石的Kd也为10000mL/g左右，因此可以说是极其优异的吸附性能。认为其一个原因是构成磷灰石的微晶小、依赖于碳酸基的稳定的吸附位点。此外，本专利技术的碳酸磷灰石也可以含有铜、锌、锶、镁、钾、铁、钠等金属，由此，也可以认为电荷状态发生变化或者产生晶格缺陷而对吸附有利地发挥作用。本专利技术的碳酸磷灰石的用途并不特别限制，也能用作人工骨、药物输送载体等的原材料，作为特别适合的用途，可列举出：放射性金属的吸附；能应用于去除材料、污染土壌、污染水、海水、废矿山的土壌等的有害金属的吸附；去除材料。此外，本专利技术的碳酸磷灰石也能用作茜素红、甲醛、蛋白质、病毒、大肠杆菌等细菌类等有机物的吸附材料。附图说明图1是碱性碳酸化合物处理前后的骨试样的照片。图2是在进行碱性碳酸化合物处理和干燥处理后进行粉碎而得到的骨试样粉末的照片。图3表示骨试样粉末的X射线衍射(XRD)图案。图4表示骨试样粉末的红外吸收(IR)光谱。图5是表示骨试样粉末的扫描电子显微镜(SEM)图像和透射电子显微镜(TEM)图像的照片。图6是表示各试样的锶吸附的分配系数(Kd)值的曲线图。图7是表示通过有碱性碳酸化合物处理或无碱性碳酸化合物处理而得到的骨试样粉末的TEM图像的照片。图8是表示碳酸氢钠的添加量与碳酸基导入率的关系的曲线图。图9是表示本专利技术的碳酸磷灰石材料的吸附能力的金属离子选择性的图表。图10是表示使用了各种碳酸盐时的碳酸基导入效果的曲线图。具体实施方式＜本专利技术的碳酸磷灰石＞本专利技术的碳酸磷灰石的特征在于含有15.6重量％以上的碳酸基。碳酸基的含量优选为16.0重量％以上。上限值没有特别限制，例如为30.0重量％或25重量％。需要说明的是，碳酸基含量可以通过将在红外吸收光谱的1400～1550cm-1出现的碳酸基的吸收带的吸收强度与碳酸含量已知的含碳酸的磷酸钙进行比较而定量。本专利技术的碳酸磷灰石具有以下组成：在以钙、磷酸基、羟基为主要组成的磷灰石化合物中，磷酸基和/或羟基的一部分被碳酸基取代。本专利技术的碳酸磷灰石的Ca/P摩尔比例如为1.5以上，也可以为1.7以上。上限值没有特别限制，例如为1.74。Ca/P摩尔比例如可以通过ICP(InductivelyCoupledPlasma：电感耦合等离子体)发射光谱分析法进行测定。此外，本专利技术的碳酸磷灰石优选含有铜、锌、锶、镁、钾、铁、钠等钙以外的金属。对于它们的含量而言，例如，在将总重量设为100％来计算的情况下，各个金属为0.01～1.0重量％，合计为0.5～5重量％。这些金属的含量可以通过X射线荧光分析等进行测定。本专利技术的碳酸磷灰石的ζ电势可以为－15mV以下。由此，能发挥更优异的金属吸附能力。本专利技术的碳酸磷灰石可以为含有晶体结构的化合物，该情况下，对于构成晶体的最小单元的微晶的大小而言，也能得到微晶尺寸平均为1～100nm左右的微晶比以往小的晶体。微晶尺寸可以通过透射电子显微镜观察法、X射线衍射法进行测定。通过本专利技术的方法得到的碳酸磷灰石既可以为块体，也可以为粉末。作为粉末，例如可举例示出平均粒径10μm～500μm的粉末。平均粒径可以通过显微镜观察法、筛分法或光散射法进行测定。＜本专利技术的碳酸磷灰石的制法的一个例子＞本专利技术的碳酸磷灰石例如可以以牛、猪、禽等家畜等的骨为原料，通过以下的方法得到。不过，本专利技术的碳酸磷灰石不限定于通过以下的材料、方法得到的物质。可以通过以下工序制作碳酸磷灰石：将家畜骨在高温、高压下进行烧成处理，之后去除骨髄的工序(工序1)；使碱性碳酸化合物进行反应的工序(工序2)；进而，根据需要使其干燥、粉末化而控制粒径的工序(工序3)。更具体而言，优选的是，在工序1中，在100～200℃的温度范围，优选在120～150℃的温度范围，在压力为大气压～三个大气压的范围，特别优选为约两个大气压下，进行烧成。烧成时间并不特别限制，可以根据处理量等适当调整，例如为0.5～5小时。通过该处理将骨髄从骨中剥离，因此能通过手工操作简易地去除骨髄。接着，进行工序2。该工序是为了将有机物从骨中去除和修饰碳酸基这两个目的而进行的。可以在水等液体中使骨烧成物与碱性碳酸化合物进行反应，温度为30～90℃的范围，特别理想的是40～60℃。此外，加入的盐为碳酸盐即可，可列举本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳酸磷灰石，其含有15.6重量％以上的碳酸基。/n

【技术特征摘要】
20190109 JP 2019-0020401.一种碳酸磷灰石，其含有15.6重量％以上的碳酸基。


2.根据权利要求1所述的碳酸磷灰石，其含有16.0重量％以上的碳酸基。


3.根据权利要求1所述的碳酸磷灰石，其中，
Ca/P的摩尔比为1.5以上。


4.根据权利要求1所述的碳酸磷灰石，其含有铜Cu、锌Zn、锶Sr、镁Mg、钾K、铁Fe、钠Na中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的碳酸磷灰石，其含有微...

【专利技术属性】
技术研发人员：関根由莉奈，南川卓也，香西直文，
申请(专利权)人：国立研究开发法人日本原子力研究开发机构，
类型：发明
国别省市：日本;JP