稳定的生物可利用的可溶的硅酸盐溶液制造技术

本发明专利技术涉及溶解的硅酸盐组合物，其中，所述溶解的硅酸盐被至少两种选择的渗压剂稳定，并且因此为生物可利用的。所述组合物及其稀释物在长周期的时间内稳定，并可用于广泛的应用领域而有益于活的生物体，例如植物、动物和人。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含生物可利用形式的硅的水溶液的领域。更具体而言，本专利技术涉及渗压剂稳定的碱金属硅酸盐的组合物，例如，适用于用于植物肥料项目或药物、化妆品或营养制剂，以及方法，例如，用于制备渗压剂稳定的碱金属娃酸盐。
技术介绍
在自然界中没有发现元素(金属)形式的硅(Si)，尽管其是在地壳中仅次于铝(Al)的含量第二丰富的元素。实际上，其对氧具有非常大的吸引力，并且以在水中稳定和最主要形式形成连接到四个氧上的四面体结构为单硅酸Si(0H)4。这种弱酸显示四个酸官能团，并显示最低的PKa值9. 8。这表明在pH为9. 8时，单硅酸的50%是以未离解的酸形式和50%是以单离子盐的形式(硅酸根离子)存在。其它的pKa值为11. 8至13. 5之间。这 表示只有非常强的碱加入时才能够从硅酸开始将其所有的四个酸基团解离成四个硅酸根离子。在pH值大于10. 8时，主要形成硅酸盐。在pH为2至8之间时，单硅酸或原硅酸为中性分子。在pH为2至3之间时，其大部分没有荷电。在浓度大于3mM时，其开始通过缩合反应聚合。因此，难以在不引入特别的稳定剂的情况下合成高浓度(MmM)的在室温下最终稳定的单硅酸。在两分子的单硅酸的第一缩合反应的过程中，释放水分子，形成二硅酸(即，二聚体(OH)3Si-O-Si (OH)3)。这种二聚体为用于进一步聚合反应的关键起始分子。根据Si浓度、温度和其它分子或离子的存在，继续聚合，形成三聚体、四聚体和更大的低聚物(线性或环形)。在更高的浓度下，形成更大的线性分子娃酸，其进一步增长并开始一起缩合形成胶体结构或二氧化娃。在悬浮体系的所有的这些结构中，随着稀释水解及时进行，以及随着消耗水分子，再次形成更小的分子。在形成沉淀或凝胶的情况下，胶体的进一步聚合导致形成无定形二氧化硅。仅有最小形式的硅酸(单硅酸和二硅酸)为生物体(植物、藻类、苔藓、动物、人等)生物可利用的。这些分子可在土壤水、河流、大海、水源、大洋等得到。在水中的这些生物可利用的酸的硅浓度限于低浓度(<3-5mM)。特别地，植物和藻类将这些酸转化为生物源的二氧化硅，其非常慢地溶于水中成为单硅酸。在最近的十年，已经能够存在证据表明除了硅酸，还有单硅酸和单硅酸复合物显示生物利用度特征。然而，难以证明这些化合物的生物利用度。小的硅酸分子能够通过所有种类的细胞膜和特定的水通道蛋白(进入通道)或传递蛋白扩散，因为在植物和藻类中检测到了单硅酸。很显然硅酸根离子(单-或二硅酸根离子)能够以类似的方式进入膜。化学上难以显示小硅酸和它们的衍生的硅酸根离子之间的区别。以下也是可能的在进入膜的过程中将硅酸根离子转化为硅酸或者它们通过其它通道作为复合物进入。本专利技术是从如下发现开始的相容的溶质(它们具有自己的特别的水通道蛋白)能够将硅酸盐传递到细胞膜中。在细胞中硅酸和硅酸盐完成不同的活动是可能的。在不同的生物体中，对于离子形式的细胞特异性可以不同。我们已经知道在植物、动物和人体中，两种类型的硅为生物可利用的，并且在施用后可检测结构或生理学效应。直至目前为止，在补充硅酸之后，检测到大多数的突出的效应。硅酸为水中的天然的生物可利用的硅源。食品中的硅以不同的形式存在，大部分作为生物源的硅酸和与大分子(如蛋白质和糖)的复合物存在。还可以存在硅酸盐复合物和不溶的硅酸盐。食品中的硅含量与人体吸收的硅之间不存在关联。因此，硅化合物的生物利用度是重要的。除了(单)硅酸之外，大多数的化合物的生物利用度没有被研究。根据本专利技术，已经证明补充同等量的渗压剂稳定的可溶性硅酸盐能够显示与硅酸补充物相似的效果，然而，未稳定的硅酸盐效果较差。在自然界中，最常见的硅形式为硅酸(从单硅酸至不溶的二氧化硅)和硅酸盐。大部分的硅酸盐为存在于土壤矿物和岩石中的铝硅酸盐。这些结构稳定，仅通过物理力(机械和生物破碎冻融等)，接着通过酸作用的化学风化粉碎。单硅酸是由与新的硅酸盐一起的这些化学或生物反应形成的，并增溶于水中。硅酸盐主要形成非常复杂的结构，且可以包含 在大于硅酸的pH、2至8的pH的水中，大多数的硅酸盐更易于溶解。二氧化硅(高度聚合的硅酸)在水中的溶解度通常低于200ppm。在高浓度的二氧化硅工业用水中，使用反渗透或离子交换技术除去二氧化硅以抑制膜干扰沉淀或沉积。因此，使用这些技术纯化的饮用水不包含或包含较少的硅。二氧化硅粒子在其表面上显示不规则的负电荷，但是它们不被认为是导致盐沉淀的真正的阴离子。它们确实沉淀为硅酸，并且仅是缓慢的增溶。二氧化硅粒子中包含的水越多(较少交联且存在更多的0H)，它们越容易再次被增溶。对于聚合的硅酸的溶解和将硅酸盐转化为单硅酸或单硅酸盐而言，与0H_和水的接触是必要的。二氧化硅粒子包含通过氢(O-H)键吸引并结合大分子(例如，多糖，蛋白质、酚等)的高度羟基化的表面，所述表面包含OH基团。硅酸盐为在强碱条件下通过导致形成Si-OM (M为金属离子)的Si-O-Si键的离解和Si-OH酸基团的离子化由二氧化硅工业制备。所得到的硅酸盐的溶解度取决于补充的0H—离子的浓度和Si-O-Si键的溶出度。二氧化硅的浓度越高，需要越多的碱用于导致更高的单硅酸盐和二硅酸盐浓度的完全溶解和增溶，其是生物利用度所需要的。最令人感兴趣的可溶的硅酸盐为碱金属硅酸盐，并且优选硅酸钠或硅酸钾。它们由纯化的二氧化硅合成，并且在特别是递送单硅酸盐和二硅酸盐的碱性条件下高度可溶。这种溶液通常包含硅酸根阴离子的混合物。所有这些阴离子的结构单元为四面体阴离子，其中硅原子在四面锥体的中心，以及氧在角落Si044_，类似于单硅酸。其为单硅酸根阴离子(单硅酸根阴离子或原硅酸阴离子)。氢、钾或钠离子与各氧相连。在聚合后，四面体通过Si-O-Si相互连接。未共享的氧原子的负电荷被碱阳离子的存在而平衡，其无规地位于所述硅酸盐结构中的间隙中。由于硅酸盐是由二氧化硅制备的，根据二氧化硅聚合的程度、加入的碱氢氧化物的浓度和溶出度而存在不同的结构。在溶解后，增溶的硅酸盐导致分子种的形成(speciation)。在溶液中的硅酸盐的混合物显示由下面的通式表示的单、二、三和更多的线性、环状和三维硅酸根阴离子结构的复合物XSiO2:M2O其中，M为碱金属(锂、钠或钾)，X表示二氧化硅与金属氧化物的摩尔比(MR)，其限定二氧化硅的摩尔数/摩尔的碱金属氧化物。摩尔比越高，存在于二氧化硅网络中的碱金属离子就越少，以及硅酸盐的碱性就越低。对于工业应用而言，表示为重量比(WR)，其是由MR衍生的。对于硅酸钾而言，MR=L 56WR。硅酸钾主要以I. 3至2. 5范围内的重量比制备。 在碱性水溶液中，形成单硅根离子、低聚的硅酸根粒子和聚合的硅酸根离子的混合物，其处于动态平衡中。该X比率影响阴离子的分布。较低的(〈2)比率将会导致较高浓度的单硅酸盐和二硅酸盐以及更低浓度的低聚物，而较高的(>2.2)比率将会导致更复杂的结构、更大的环和聚合物。浓缩产物的pH值通常在10和13之间。在pH为11至12以上时，获得单硅酸根离子和聚合的硅酸根离子的稳定溶液，而没有不溶的无定形的二氧化硅，但是，当PH低至9时，溶解度快速降低。低于该pH，仅有非常低比例存在作为单硅酸根阴离子和不溶的硅酸盐。形成聚合物和无定形的二氧化硅凝胶，其特征在于在三位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·卢斯，M·德姆恩克，J·德塞戈赫，JM·拉巴瑟，
申请(专利权)人：塔明克公司，
类型：
国别省市：