离子交换的水滑石的制造方法与流程

本发明涉及一种离子交换的水滑石的制造方法。

背景技术：

1、通常，在混合两种物质的情况下，与粉体(固体)彼此的混合相比，液体(浆料)彼此的混合更容易均匀地分散，因此可以得到更均匀的混合物。这在水滑石类化合物(以下简称为“水滑石”)的离子交换(插层)中也是同样的，一般认为，为了充分进行水滑石的离子交换，需要使液体彼此混合并反应。

2、作为对水滑石进行离子交换的一般方法，即离子交换的水滑石的一般制造方法，已知有重构法、离子交换法和共沉淀法这三种方法，根据作为主体物质的水滑石和客体物质(插层物质)的组合等来选择适当的方法。

3、在此，所谓重构法是指：预先在高温下烧成水滑石，将使碳酸及层间水的至少一部分从水滑石脱离而得到的热分解物在水等溶剂中与客体物质共存，在热分解物返回水滑石时将客体物质引入层间的方法。具体而言，所述方法包括以下工序：在高温下烧成水滑石的工序，通过使水滑石的热解物在水等溶剂中与客体物质共存而使两者反应的工序，将固体的反应产物从反应液中分离的工序，以及将分离出的固体的反应产物干燥并粉碎的工序。

4、另外，所谓离子交换法是指：通过在溶剂中混合水滑石和阴离子性的客体物质，在水滑石的层间插入客体物质的方法。具体而言，所述方法包括以下工序：将水滑石悬浮在溶剂中的工序，通过在水滑石的悬浮液(浆料)中滴加含有阴离子性客体物质的溶液而使两者反应的工序，将固体的反应产物从反应液中分离的工序，以及将分离出的固体的反应产物干燥并粉碎的工序。作为这样的离子交换法的一例，例如在专利文献1中提出了以下方法：通过以碳酸根离子型的层状双氢氧化物(ldh)为起始原料，使用少的种类和量的试剂简便且迅速地进行脱碳酸根离子反应，能够在保持晶体外形、晶体结构及结晶性的状态下制造阴离子交换性优异的ldh。

5、共沉淀法是指在使客体物质溶解或悬浮于水而成的液体中，滴加作为水滑石原料的二价金属离子盐的溶液和三价金属离子盐的溶液，由此合成包含客体物质的水滑石的方法。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：国际公开第2012/102151号

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、但是，由于在以往的重构法中，在高温下烧成水滑石的工序是必不可少的，另外在离子交换法和共沉淀法中，溶液或悬浮液的混合工序是必不可少的，因此工序变得繁杂，并且需要大规模的设备。

3、予以说明，在作为离子交换法的一例的专利文献1的方法中，也需要使碳酸根离子型的ldh与含有酸性化合物的有机溶剂接触，因此有机溶剂的处理和废液处理等的应对是必不可少的，结果工序变得繁杂，并且需要大规模的设备。

4、另外，这些以往的方法相对于目标的离子交换量，需要过量的客体物质，因此用于除去反应后残留在体系内的过量的客体物质和由客体物质引起的副产物(以下，有时简称为“副产物等”)的洗涤工序是必不可少的，洗涤工序用的设备和废液处理等的应对是必要的。

5、因此，本发明的目的在于，提供一种新的离子交换的水滑石的制造方法，其不需要繁杂的工序且也不需要大规模的设备，能够在抑制副产物等生成的同时对水滑石进行离子交换。

6、解决课题的手段

7、本发明人等为了达成上述目而进行了深入研究，结果发现，在混合水滑石(主体物质)和客体物质时，通过在能够确保主体物质侧的离子和客体物质侧的离子的接触机会的程度，将水分含量限制在特定的范围内，能够在抑制副产物等生成的同时，对水滑石进行充分的离子交换。本发明是基于上述见解完成的，至少包括以下各方案。

8、本发明的一个方案(方案1)是离子交换的水滑石的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

9、将粉末状或糊状的水滑石和酸水溶液以混合后的水分含量为10～60质量％的范围混合并反应的第1工序，和

10、将所述第1工序得到的反应产物不经过洗涤工序而干燥并粉碎的第2工序。

11、本方案1的制造方法通过具有将粉末状或糊状的水滑石和酸水溶液以混合后的水分含量为10～60质量％的范围混合并反应的第1工序，无需以往的重构法、离子交换法和共沉淀法中必不可少的水滑石的烧成工序、过滤工序、反应后的洗涤工序等繁杂的工序和大规模的设备，能够在抑制副产物等生成的同时，充分地对水滑石进行离子交换。

12、进而，在以往的方法中，相对于目标离子交换量，需要过量的客体物质，但本方案1的制造方法由于可以用相对于目标离子交换量通过等量的客体物质充分地进行离子交换(即，相对于目标离子交换量，所需的客体物质为等量)，所以离子交换量的控制容易，而且不易产生过量的客体物质和有机溶剂的残渣，结果，具有能够降低环境负荷、生产成本也优异的优点。

13、予以说明，本方案1的制造方法由于也可以进行不溶于水的阴离子的离子交换，所以也具有能够生产与各种用途对应的各种特殊品的优点。

14、本发明的另一方案(方案2)的特征在于，在上述方案1的制造方法中，所述粉末状或糊状的水滑石是由下述式(1)表示的水滑石，

15、m2+1-xm3+x(oh)2an-x/n·mh2o       (1)

16、式中，m2+表示2价金属离子，m3+表示3价金属离子，an-表示n价阴离子，x表示满足0.18≤x≤0.4的数，n表示1～4的整数，m表示满足0≤m≤5的数。

17、在本方案2的制造方法中，即使粉末状或糊状的水滑石是由上述式(1)表示的通用性高的水滑石，也能够在抑制副产物等生成的同时充分地进行离子交换，因此能够实现与各种用途等对应的广泛的产品设计。

18、本发明的又一方案(方案3)的特征在于，在上述方案2的制造方法中，上述式(1)中的m2+是mg2+和zn2+中的至少1种金属离子，m3+是al3+。

19、在本方案3的制造方法中，由于粉末状或糊状的水滑石是上述特定的水滑石，因此能够更可靠地发挥上述方案2的效果。

20、本发明的又一方案(方案4)的特征在于，在上述方案2或3的制造方法中，上述式(1)中的an-为co32-。

21、在本方案4的制造方法中，粉末状或糊状的水滑石是上述特定的水滑石，能够在离子交换后将水滑石的层间含有的阴离子进行气化(作为二氧化碳)而除去，因此能够更容易地不易产生副产物等，能够更可靠地不需要洗涤工序等。

22、本发明的又一方案(方案5)的特征在于，在上述方案1～4的任一项的制造方法中，所述粉末状或糊状的水滑石的水分含量为0～60质量％的范围内。

23、本方案5的制造方法由于粉末状或糊状的水滑石的水分含量为0～60质量％的范围内，因此不易发生浆化而粘度降低的情况，能够更良好地进行第1工序的混合。

24、本发明的又一方案(方案6)的特征在于，在上述方案1～5的任一项的制造方法中，所述酸水溶液中所含的酸是选自无机酸、无机酸盐类、有机酸和有机酸盐类中的至少1种酸。

25、在本方案6的制造方法中，由于作为客体物质的酸水溶液中所含的酸是上述特定的酸，因此能够在抑制副产物等生成的同时，更可靠对水滑石进行充分的离子交换。

26、本发明的又一方案(方案7)的特征在于，在上述方案1～6的任一项的制造方法中，所述酸水溶液的水分含量为10～70质量％的范围内。

27、本方案7的制造方法通过使酸水溶液的水分含量为10质量％以上，能够将反应性抑制在一定以下，不优先发生与粒子的表面反应，因此能够更不易产生盐类的副产和粒子的凝聚等。另外，通过使酸水溶液的水分含量为70质量％以下，能够确保一定的反应性，因此能够更可靠地进行离子交换反应。

28、本发明的又一方案(方案8)的特征在于，在上述方案1～7的任一项的制造方法中，所述第1工序还包括向所述粉末状或糊状的水滑石中投入所述酸水溶液的工序，所述酸水溶液的投入速度相对于水滑石的质量为0.5～710质量％/分钟。

29、本方案8的制造方法通过在第1工序中以上述特定范围内的速度投入酸水溶液，能够确保一定的生产率，并且不优先发生与粒子的表面反应，因此能够更不易产生盐类的副产和粒子的凝聚等。

30、发明效果

31、根据本发明的制造方法，不需要在以往的方法中必不可少的繁琐的工序和大规模的设备，能够在抑制副产物等生成的同时，充分地对水滑石进行离子交换。