层状双氢氧化物晶体、阴离子吸附剂以及该层状双氢氧化物晶体的制造方法技术

提供一种实现比以往高的离子交换能力的层状双氢氧化物晶体。本实施方式所涉及的层状双氢氧化物晶体(1)由下述式(1)表示，另外，该层状双氢氧化物晶体由多个晶粒(10)构成，该晶粒具有多个板状晶体(11)、(11)、

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】层状双氢氧化物晶体、阴离子吸附剂以及该层状双氢氧化物晶体的制造方法


[0001]本专利技术涉及层状双氢氧化物晶体、阴离子吸附剂以及该层状双氢氧化物晶体的制造方法，特别涉及用于去除水中或地下的有害阴离子的层状双氢氧化物晶体。本申请基于在2019年8月23日在日本申请的日本特愿2019
‑
152525号而主张优先权，将其内容援引于此。

技术介绍

[0002]层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides：LDHs)是阴离子交换性的无机离子交换体，是由金属氧化物(主体层)与阴离子种、水分子(客体层)交替地层叠而成的结构构成的层状无机化合物。已知客体层的阴离子种能够在维持层状结构的状态下与溶液中的阴离子种交换，因此显示出利用了层间(二维空间)的高选择性离子交换性。
[0003]以往，LDHs的选择性离子交换性被大量讨论，例如，作为能够从水溶液中同时且选择性地吸附硝酸根离子、磷以及砷的吸附剂，提出了具有Mg
‑
Al系水滑石的吸附剂(参照专利文献1)。现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1：日本特开2009
‑
178682号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的问题
[0005]现在，世界上有11亿人多人处于难以取得安全的饮用水的状况，另外，近年来存在大规模的自然灾害增加的倾向，因此灾害发生时的紧急时的安全的水的确保是当务之急，但尚未找到具体的解决方案。作为产生这样的社会问题的背景，存在以下实际情况：由于工业废水而在各种国家、地区发生土壤的污染，或者由于农业肥料的散布而该农业肥料混入地下水。尤其是，由工业废水、农业肥料产生的氟化物离子、砷化物离子等有害阴离子种蓄积于人体而产生较大的影响，因此要求能够充分去除有害阴离子种的层状双氢氧化物。
[0006]但是，在作为上述那样的LDHs晶体的一般的合成方法的沉淀法中，合成温度为室温至80℃左右的比较低的温度，晶体不能充分地生长，形成许多nm尺寸的晶体颗粒。因此，在水中、湿润气氛中，晶体颗粒彼此容易凝集，其结果是LDHs的离子交换容量降低，存在无法得到充分的离子交换能力的问题。
[0007]另外，在以安全的饮用水的取得为当务之急的新兴国家中，在作为LDHs晶体的原料的金属稀少的情况下，难以得到该金属，制造成本增大，因此在该国家难以在工业上制造LDHs晶体。例如，在非洲的坦桑尼亚，钴稀少且昂贵，因此批量生产使用了钴的LDHs晶体是极其困难的。因此，强烈期望能够将钴等难以获得的金属用铁等容易获得的金属代替而以低成本制造的LDHs晶体。
[0008]本专利技术的目的在于提供能够在针对特定阴离子种实现较高的离子交换能力的同时实现低成本的层状双氢氧化物晶体、阴离子吸附剂以及该层状双氢氧化物晶体的制造方法。用于解决问题的手段
[0009]本专利技术的专利技术人进行了深入研究的结果是，发现在使用廉价且容易获得的Fe源物质通过固相法制造前体晶体时，能够形成具有与以往不同的平板状的层叠结构的前体晶体。另外，发现在对所得到的前体晶体实施水解处理、还原处理以及离子交换处理时，前体晶体的平板状的层叠结构得以维持，其结果是，能够以较高的分散性得到具有平板状的层叠结构的层状双氢氧化物晶体。尤其是，本专利技术人的专利技术发现，所得到的层状双氢氧化物晶体对于氟化物离子、砷化物离子这样的特定阴离子种具有极高的离子交换能力。
[0010]即，本专利技术的主旨构成如下所述。[1]一种层状双氢氧化物晶体，其中，所述层状双氢氧化物晶体由下述式(1)表示，所述层状双氢氧化物晶体由多个晶粒构成，所述晶粒具有多个板状晶体层叠而成的层叠结构，多个所述晶粒的粒径在微米级上一致。[Ni
2+1
‑
x
Fe
3+x
(OH)2]·
[(Cl
‑
)
X/2
]…
(1)(其中，0.25＜x≤0.9)[2]根据上述[1]所述的层状双氢氧化物晶体，其中，在相邻的板状晶体之间形成有层状空间，所述多个板状晶体与多个所述层状空间交替地配置。[3]一种阴离子吸附剂，其包含上述[1]或[2]所述的层状双氢氧化物晶体。[4]根据上述[3]所述的阴离子吸附剂，其中，所述阴离子吸附剂对选自氟化物离子、硫酸根离子以及砷化物离子中的一种或两种以上的阴离子进行吸附。[5]一种层状双氢氧化物晶体的制造方法，其中，所述制造方法具有：准备基于前体晶体的化学计量比而混合的Ni源物质、Fe源物质以及Na源物质的混合物作为原料的工序；将所述原料在600℃～1000℃下加热1小时以上，生成由NaNi1‑
x
Fe
x
O2晶体(0.25＜x≤0.9)构成的前体晶体的工序；对所述前体晶体进行水解的工序；对通过所述前体晶体的水解而得到的晶体进行还原处理的工序；以及将位于通过所述还原处理而得到的晶体的层间的碳酸根离子置换为氯化物离子的工序。专利技术效果
[0011]根据本专利技术，能够提供在针对特定阴离子种实现较高的离子交换能力的同时实现低成本的层状双氢氧化物晶体以及该层状双氢氧化物晶体的制造方法。
附图说明
[0012]图1中的(a)是表示构成本专利技术的实施方式所涉及的层状双氢氧化物晶体的一个晶粒的构成的电子显微镜图像，图1中的(b)是表示层状双氢氧化物晶体的构成的示意图。图2中的(a)～图2中的(d)是对本实施方式所涉及的层状双氢氧化物晶体的制造方法进行说明的示意图。图3是表示针对在实施例中得到的前体晶体、还原处理后的晶体以及氯化物离子置换后的晶体通过粉末X射线衍射(XRD)法对衍射强度进行测定而得到的结果的图表。图4是表示在实施例中得到的层状双氢氧化物晶体的粒度分布的测定结果的图表。图5是表示使用了在实施例中得到的层状双氢氧化物晶体时的氟化物离子浓度的经时变化的图表。图6是表示使氟化物离子反复吸附于在实施例中得到的层状双氢氧化物晶体的情况下的各循环中的氟化物离子去除率的图表。图7是表示针对在实施例中得到的层状双氢氧化物晶体求出氟化物离子、硝酸根离子、硫酸根离子以及砷化物离子的去除率而得到的结果的图表。
具体实施方式
[0013]以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。
[0014][层状双氢氧化物晶体的构成]图1中的(a)是表示本实施方式所涉及的层状双氢氧化物晶体的构成的示意图，图1中的(b)是表示构成层状双氢氧化物晶体的一个晶粒的构成的电子显微镜图像。
[0015]层状双氢氧化物晶体1(以下，也称为LDHs晶体)由下述式(1)表示，另外，如图1中的(a)以及图1中的(b)所示，层状双氢氧化物晶体1由多个晶粒10构成，该晶粒10具有多个板状晶体11、11、
……
层叠而成的层叠结构，且多个晶粒10、10、
……
的粒径在微米级上一致。需要说明的是，在本说明书中，微米级是指包含亚微米的范围。[Ni
2+1
‑
x
Fe
3+x
(O本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种层状双氢氧化物晶体，其中，所述层状双氢氧化物晶体由下述式(1)表示，所述层状双氢氧化物晶体由多个晶粒构成，所述晶粒具有多个板状晶体层叠而成的层叠结构，多个所述晶粒的粒径在微米级上一致。[Ni
2+1
‑
x
Fe
3+x
(OH)2]
·
[(Cl
‑
)
X/2
]
…
(1)(其中，0.25＜x≤0.9)2.根据权利要求1所述的层状双氢氧化物晶体，其中，在相邻的板状晶体之间形成有层状空间，所述多个板状晶体与多个所述层状空间交替地配置。3.一种阴离子吸附剂，其包含权利要求1或2所述的层状双氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：手嶋胜弥，帘智仁，
申请(专利权)人：国立大学法人信州大学，
类型：发明
国别省市：