碱金属硅酸盐水溶液及其制造方法与流程

本发明涉及使用植物灰制造的(植物来源的)碱金属硅酸盐水溶液及其制造方法。关联申请的相互参照本技术要求2022年4月5日提交的日本特愿2022-062996号的优先权，其记载通过参照援引于此。

背景技术：

1、硅酸钠的别名也称为“水玻璃”，作为湿式法二氧化硅、合成沸石的原料，在涉及土木建筑用地基固化剂、清洗剂、纤维和纸浆等的领域中被广泛使用。作为一般的硅酸钠的制造方法，广泛已知有：将二氧化硅(sio2)成分多的天然砂(硅砂、硅石、硅酸白土等)溶解于氢氧化钠水溶液中而进行制造的湿式法(化学式a)；或者将砂与苏打灰混合并放入熔融炉中，进行加热熔解，在成为透明体时取出并冷却固化的干式法(化学式b)。

2、·化学式a

3、2naoh+nsio2→na2o·nsio2+h2o n：摩尔比

4、(硅酸钠水溶液)

5、·化学式b

6、na2co3+nsio2→na2o·nsio2+co2 n：摩尔比

7、(硅酸钠碎玻璃)

8、以往的由砂来源的硅酸钠制造的湿式法二氧化硅的bet比表面积高，具有微孔～中孔，因此被广泛用于工业用橡胶、轮胎和硅橡胶等增强用的填充剂、纸用填充剂、涂料用的消光剂、牙粉用等的研磨剂、以及膜用的防粘连剂等多方面。

9、近年来，要求实现用于保护地球环境的能够持续再生的社会。作为为此的具体对策之一，在各地正推进生物质锅炉、生物质发电等不使用化石燃料的生物质技术的普及。在使用这样的技术的设备中，大多使用二氧化硅成分多的植物(稻壳、稻秸、麦秸、甘蔗渣、竹等禾本科的植物)作为燃料。然而，在这些设备中，二氧化硅成分多的燃烧灰(植物灰)的废弃处理成为问题。

10、因此，作为解决该问题的方法之一，以前进行了如下尝试：将含有大量二氧化硅成分的植物灰(特别是稻壳灰)溶解于氢氧化钠水溶液中，制造含有碱成分的硅酸水溶液，由该碱金属硅酸盐水溶液制造湿式法二氧化硅(例如专利文献1和专利文献2)。

11、需要说明的是，使用植物灰作为原料的硅酸水溶液通常除了钠以外还含有钾作为碱成分。因此，在以下的说明中，除了碱成分特别限定于钠的情况以外，代替通常使用的“硅酸钠”(na2o·nsio2)的称呼，将包含碱成分的硅酸称为“碱金属硅酸盐”。在本发明和本说明书中，碱金属硅酸盐的含义包括硅酸钠。

12、专利文献1：日本特表2007-510613号公报

13、专利文献2：日本特表2007-522069号公报

14、专利文献1和2的全部记载通过参照而援引于此。

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、基于专利文献1和专利文献2等公知技术，由稻壳灰、其他植物灰制造碱金属硅酸盐水溶液，制造湿式法二氧化硅不是不可能的。

3、但是，植物灰来源的碱金属硅酸盐水溶液含有比由砂制作的物质更多的引起着色的杂质、异物，由这些着色的碱金属硅酸盐水溶液制作的湿式法二氧化硅也只能成为杂质、异物多、且着色的(白度低的)低品质的湿式法二氧化硅。因此，由植物灰来源的碱金属硅酸盐水溶液制造的以往的湿式法二氧化硅只能用于有限的用途和用法：用于廉价且通用的用途；或者将植物灰来源的碱金属硅酸盐水溶液少量混合到砂来源的碱金属硅酸盐水溶液中使用；等等。

4、天然的砂的品质在每个产地是一定的，因此，若为以往的砂来源的碱金属硅酸盐，则能够通过根据用途目的改变砂的原产地等来应对杂质等品质。然而，在使用植物灰的情况下，由于植物灰本身含有大量杂质和异物且品质不稳定，因此难以发现用于解决杂质、异物、着色的问题的应对方法。

5、出于这些理由，由植物灰来源的碱金属硅酸盐水溶液制造的湿式法二氧化硅并未普及到所期待的程度。

6、另外，现有技术的方法是长时间与氧接触(专利文献1)、在高温下进行燃烧(专利文献2)等二氧化碳的产生量多且能量消耗量也多的方法，从考虑近年来的环境问题的方面出发不能说是适当的方法。

7、此外，由使用湿式法二氧化硅的需求者要求在使用考虑到环境的原料(碱金属硅酸盐)的同时供给高功能且高品质的湿式法二氧化硅。

8、本发明是鉴于上述课题而完成的，本发明的目的在于提供一种植物灰来源的碱金属硅酸盐水溶液，其能够制造具有与使用以往的砂来源的碱金属硅酸盐水溶液时相同程度的白度的高品质的湿式法二氧化硅。

9、另外，本发明的第2目的在于提供一种碱金属硅酸盐水溶液的制造方法，其能够制造这样充分品质的碱金属硅酸盐水溶液。

10、用于解决课题的手段

11、本发明人发现，通过将透射率高的植物灰来源的碱金属硅酸盐水溶液作为原料来制造湿式法二氧化硅，能够制造具有与使用以往的砂来源的碱金属硅酸盐水溶液时相同程度的白度的高品质的湿式法二氧化硅，从而完成了本发明。

12、本发明的构成如下所述。

13、[1]

14、一种碱金属硅酸盐水溶液，其中，以质量％表示，p2o5浓度相对于sio2浓度之比p2o5/sio2为1.0×10-3以上，sio2浓度为8.9质量％～16.7质量％，光程长1cm、波长500nm时的透射率(％t)为65％以上。

15、[2]

16、如[1]所述的碱金属硅酸盐水溶液，其中，以摩尔％表示，sio2浓度相对于(na2o+k2o)浓度之比sio2/(na2o+k2o)为2.8～3.5。

17、[3]

18、如[1]或[2]所述的碱金属硅酸盐水溶液，其中，以摩尔％表示，k2o浓度相对于na2o浓度之比k2o/na2o为0.03～0.30。

19、[4]

20、如[1]～[3]中任一项所述的碱金属硅酸盐水溶液，其中，在利用网眼1μm的过滤器过滤碱金属硅酸盐水溶液时，过滤器上捕捉的固体成分量相对于过滤前的碱金属硅酸盐水溶液的质量小于100质量ppm。

21、[5]

22、如[1]～[4]中任一项所述的碱金属硅酸盐水溶液，其被用作湿式法二氧化硅的原料。

23、[6]

24、一种碱金属硅酸盐水溶液的制造方法，其包括：将混合包含二氧化硅成分的植物灰、氢氧化钠和水而得到的原料碱金属硅酸盐水溶液供于利用网眼小于50μm的过滤器的过滤处理和使用吸附材料的吸附处理中的一者或两者，得到碱金属硅酸盐水溶液。

25、[7]

26、如[6]所述的碱金属硅酸盐水溶液的制造方法，其中，植物灰为稻壳灰。

27、发明效果

28、通过使用本发明的植物灰来源的碱金属硅酸盐水溶液作为原料，能够制造具有与使用以往的砂来源的硅酸钠水溶液时相同程度的白度的高品质的湿式法二氧化硅。

29、另外，通过本发明的制造方法，能够提供一种植物灰来源的碱金属硅酸盐水溶液，其能够制造具有与使用以往的砂来源的碱金属硅酸盐水溶液时相同程度的白度的高品质的湿式法二氧化硅。

30、此外，本发明中，能够对通常被废弃的植物灰进行再利用，因此能够进行考虑到环境的碱金属硅酸盐水溶液的制造。