[发明专利]硅酸铝及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铯离子吸附容量大的硅酸铝及其制造方法。

背景技术

因由东日本大地震所引起的福岛第一核电站事故，放射性铯被释放至外界成为较大的问题。设想利用吸附剂的吸附固定化作为放射性铯的去除法。作为吸附去除铯离子的方法提出有使用无定形铝硅酸盐的方法(非专利文献1)。并且，作为吸附去除铯离子的方法提出有使用沸石、层状硅酸盐等的方法(非专利文献2)。此外，在专利文献1中，提出有介孔硅铝凝胶。

然而，在这些文献中记载的硅酸铝的铯离子吸附能力还有改良的余地。

[专利文献1]日本专利特开2002-284520号公报

[非专利文献1]第55届粘度化学讨论会讲演要旨集A25

[非专利文献2]用于放射性物质的去除·回收技术的数据库

发明内容

本发明的目的在于提供一种铯离子吸附容量大的硅酸铝及其制造方法。进而本发明的目的在于提供一种吸附去除铯离子的方法。

本发明人为了提供一种铯离子的吸附性优异、且在铯离子的吸附固定化方面具有优异效果的硅酸铝而进行了努力研究。其结果发现，如果在特定的组成比和条件下使水溶性硅酸盐与水溶性铝盐反应，则能够得到铯离子的吸附性优异的硅酸铝，从而完成本发明。

即本发明为一种硅酸铝，其为，

(1)以下式(I)表示，

xNa₂O·Al₂O₃·mSiO₂·nH₂O   (I)

(式中，x为0.12≤x≤1.3，m为5.0≤m≤15.0，n为5≤n≤15)

(2)Na₂O含量为1.5～11.0重量％；

(3)铝原子的50％以上为4配位的铝原子。

并且，本发明为一种硅酸铝的制造方法，其包括：(1)以水溶性硅酸盐中的硅原子与水溶性铝盐中的铝原子的比(Si/Al)为2.5～7.5的比例，使水溶性硅酸盐与水溶性铝盐反应，得到液体pH值为3.5～10.5的反应液的工序；

(2)于60～120℃使反应液熟化0.5～3小时的工序；

(3)将反应液固液分离得到滤饼的工序；和

(4)将滤饼洗涤后进行干燥的工序。

此外，本发明为一种使含有铯离子的水溶液与硅酸铝接触而使水溶液中的铯离子减少的方法，其特征在于，硅酸铝为：

(1)以下式(I)表示，

xNa₂O·Al₂O₃·mSiO₂·nH₂O   (I)

(式中，x为0.12≤x≤1.3，m为5.0≤m≤15.0，n为5≤n≤15)

(2)Na₂O含量为1.5～11.0重量％；

(3)铝原子的50％以上为4配位的铝原子。

具体实施方式

以下，具体说明本发明。

(硅酸铝)

如上所述，本发明的硅酸铝以下式(I)表示。

xNa₂O·Al₂O₃·mSiO₂·nH₂O   (I)

式(I)中的x、m、n分别满足下述范围：0.12≤x≤1.3、5.0≤m≤15.0、5≤n≤15。进而优选x、m、n分别为0.25≤x≤1.0、7.0≤m≤12.0、6.0≤n≤12。

如果使式(I)中的x小于0.12，则逃逸至反应母液中的铝离子变多而产率变差，故而不利。如果x超过1.3，则会超出硅酸铝的阳离子吸附位点。因此，使得硅酸铝中含有游离的Na而通过洗涤被除去。此外，x的范围为0.12≤x≤1.3对应于Na₂O含量1.5～11.0重量％。

并且，m超出上述范围的硅酸铝的铯离子吸附容量变少，故而不利。

此外，当使n小于5时，需要较多的干燥工序中的热能而不经济。如果n超过15，则干燥品中的硅酸铝含量变少，铯离子吸附容量变少，故而不利。

Na₂O含量为1.5～11.0重量％，优选为1.6～8.0重量％。

(配位数)