一种用于纯化人工合成碳酸根型水滑石类化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种用于纯化水滑石类化合物的方法，尤其是涉及一种用于纯化人工合成碳酸根型水滑石类化合物的方法。
背景技术
水滑石类化合物是一类由带正电荷的物层和层间填充带负电荷的阴离子所构成的层状化合物，具有酸碱性、离子交换性、热稳定性、组成和结构的可控性等理化性质，是一类极具应用前景的新型材料，目前已经在医药、催化、吸附、离子交换、阻燃剂、绝缘剂、抗紫外线剂等方面获得广泛应用。但是这类化合物在自然界中较少见，且品种少，杂质含量高，无法满足实际需要。碳酸根型水滑石类化合物的人工合成方法恰恰解决了这些难题。碳酸根型水滑石类化合物的合成常用低饱和共沉淀法，主要原料是可溶性二价和三价金属离子、碱和碳酸盐。其中金属离子可以采用硝酸盐、硫酸盐、氯化物、氯酸盐、高氯酸盐、溴化物、溴酸盐、碘化物、亚硝酸盐、次磷酸盐、硫氰酸盐等；碱可以用氢氧化钠、氨水等，碳酸盐可以用碳酸钠、碳酸钾等，也可以用尿素代替碱和碳酸盐。
中国专利200710018710.7公开了铝碳酸镁的一种制备方法，使用氯化镁、氯化铝与氢氧化钠、碳酸钠为原料，在水中反应后，经过冷却、水洗、过滤、干燥得到产品。
中国专利201410229125.1公开了层状水滑石的一种制备方法，使用金属离子的硝酸盐为原料，与沉淀剂反应后，经过分离、洗涤、干燥得到产品。
中国专利201711125263.5公开了一种用于分离芳烃/烷烃的水滑石管式杂化膜及其制备方法，使用硝酸钴、硝酸铝为原料，与沉淀剂反应后，经过水洗，离心，研磨即得到钴铝水滑石。
中国专利200710053124.6公开了一种制备纳米镁铝水滑石的方法，使用硫酸镁、硫酸铝与碳酸氢铵为原料，在水中反应后，经过分离、水洗、干燥、粉碎得到产品。
现有技术中广泛使用二价和三价金属离子的可溶性盐为原料进行碳酸根型水滑石类化合物的制备，经过过滤、水洗、干燥等工艺得到产品。然而在实际生产中，现有技术得到的碳酸根型水滑石类化合物产品(粗品)经常残留一定数量的来自可溶性盐的阴离子(如硫酸根离子、氯离子)，严重影响产品的质量和应用范围，无法很好满足医药、催化、化学试剂、电子等领域的应用需要。比如在医药领域，经常出现由于阴离子含量超标而无法满足产品质量标准的问题。目前尚没有解决这类水滑石类化合物产品中残留离子含量偏高的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前碳酸根型水滑石类化合物、特别是人工合成碳酸根型水滑石类化合物制备中杂质阴离子含量偏高的问题，提供一种碳酸根型水滑石类化合物粗品的纯化方法。
本发明所涉及的碳酸根型水滑石类化合物、特别是人工合成碳酸根型水滑石类化合物的分子式通式为：[M2+(1-x)M3+x(OH)2]x+(CO32-x/2)·mH2O
式中：
M2+——二价金属阳离子
M3+——三价金属阳离子
CO32-——层间碳酸根阴离子
x——三价金属阳离子所占摩尔分数
m——层间水的数量
具体包括但不限于以下示例：
Al2Mg6CO3(OH)16·4H2O、Al2Mg4CO3(OH)12·mH2O、Al2Mg3ZnCO3(OH)12·mH2O、Al2Zn4CO3(OH)12·mH2O
本发明所提供的碳酸根型水滑石类化合物、特别是人工合成碳酸根型水滑石类化合物的纯化方法，包括如下步骤：
步骤一，将人工合成碳酸根型水滑石类化合物粗品与可溶性碳酸盐水溶液充分混合形成悬浊液；
步骤二，对所述悬浊液进行过滤、洗涤、干燥，得到纯化后的碳酸根型水滑石类化合物；
可选的，还包括：
步骤三，对步骤二中所述纯化后的碳酸根型水滑石类化合物进行残留杂质离子含量检测；如杂质离子含量偏高则重复步骤一和步骤二的操作，直至残留杂质离子含量符合要求为止。
该纯化方法所述可溶性碳酸盐优选碳酸钠、碳酸钾和碳酸铵中的一种或者两种或三种的组合。
该纯化方法所述可溶性碳酸盐水溶液的质量浓度优选0.5～20％。
该纯化方法所述碳酸根型水滑石类化合物粗品与可溶性碳酸盐水溶液的质量比例优选1:1～100。
该纯化方法步骤三中所述杂质离子包括但不限于硫酸根、氯离子和硝酸根。
该纯化方法的优选方案具体包括如下操作：
A将质量浓度为0.5～20％可溶性碳酸盐水溶液调节温度至1～100℃；
B将人工合成碳酸根型水滑石类化合物粗品和操作A中可溶性碳酸盐水溶液按照质量比例为1:1～100进行充分混合，形成悬浊液；
C保温搅拌0～24小时；
D调节所得反应混合物温度，于20～70℃过滤，并用去离子水洗涤沉淀，直至洗液的pH值达到8～11，停止水洗，然后干燥，得到纯化后的碳酸根型水滑石类化合物固体产品；
E对获得的固体产品进行残留杂质离子含量检测；
F如杂质离子含量偏高则重复A～D的操作，直至残留杂质离子含量符合要求为止。
实验结果显示，本发明提供的碳酸根型水滑石类化合物纯化方法，可显著降低碳酸根型水滑石类化合物粗品中残留杂质离子含量，提高产品的纯度和质量，在医药、催化、试剂等对产品质量要求较高的领域有重要实际应用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1、
取1个1000毫升四颈圆底烧瓶，加入7％碳酸钾水溶液500g，在搅拌下加热至65～70℃，加入Al2Mg6CO3(OH)16·4H2O粗品20.0g，并于此温度保持2小时。然后将悬浮液冷却至65℃，抽滤，用去离子水洗至pH9.0～10.0，干燥，得白色固体，记为成品1。
对产品中残留氯离子含量的检测方法，采用国家食品药品监督管理局国家药品标准WS1-(X-279)-2003Z-2017中氯化物项下的检测方法。其分析结果如表1所示。
实施例2、
取1个1000毫升四颈圆底烧瓶，加入2％碳酸钠水溶液500g，在20～25℃的温度下，边搅拌边加入Al2Mg6CO3(OH)16·4H2O粗品10.0g，搅拌均匀，使形成悬浊液。然后将悬浮液抽滤，用去离子水洗至pH9.0～10.0，干燥，得白色固体，记为成品2。
对产品中残留氯离子含量的检测方法，采用国家食品药品监督管理局国家药品标准WS1-(X-279)-2003Z-2017中氯化物项下的检测方法。其分析结果如表1所示。
实施例3、
向100升反应釜中，加入5％碳酸钠水溶液50kg，在30～35℃温度下，边搅拌边加入Al2Mg6CO3(OH)16·4H2O粗品5.0kg，搅拌均匀，使形成悬浊液。于此温度继续搅拌1小时。然后将悬浮液在离心机中离心，并用去离子水洗至pH9.0～10.0，干燥，得白色固体，记为成品3。
对产品中残留氯离子含量的检测方法，采用国家食品药品监督管理局国家药品标准WS1-(X-279)-2003Z-2017中氯化物项下的检测方法。其分析结果如表1所示。
表1氯离子含量检测结果
注：采用国家食品药品监督管理局国家药品标准WS1-(X-279)-2003Z-2017中氯化物项下氯离子含量不得超过0.2％的质量标准。
实施例4、
取1个1000毫升四颈圆底烧瓶，加入10％碳酸钠水溶液500g，在搅拌下加热至95～100℃，加入Al2Mg6CO3(OH)16·4H2O粗品25.0g，并于此温度保持3小时。然后将悬浮液冷却至30～35℃，抽滤，用去离子水洗至pH9.0～10.0，干燥，得白色固体，记为成品4。
对产品中残留硫酸根含量的检测方法，采用国家食品药品监督管理局国家药品标准WS1-(X-279)-2003Z-2017中硫酸盐项下的检测方法。其分析结果如表2所示。
实施例5、
取1个1000毫升四颈圆底烧瓶，加入1％碳酸钾水溶液500g，在20～25℃的温度下，边搅拌边加入Al2Mg6CO3(OH)16·4H2O粗品25.0g，搅拌均匀，使形成悬浊液，并于20～25℃的温度下保持5小时。然后将悬浮液抽滤，用去离子水洗至pH9.0～10.0，干燥，得白色固体，记为成品5。
对产品中残留硫酸根含量的检测方法，采用国家食品药品监督管理局国家药品标准WS1-(X-279)-2003Z-2017中硫酸盐项下的检测方法。其分析结果如表2所示。
实施例6、
向100升反应釜中，加入2％碳酸钠水溶液60kg，在30～35℃温度下，边搅拌边加入Al2Mg6CO3(OH)16·4H2O粗品1.0kg，搅拌均匀，使形成悬浊液。然后将悬浮液在离心机中离心，并用去离子水洗至pH9.0～10.0，干燥，得白色固体，记为成品6。
对产品中残留硫酸根含量的检测方法，采用国家食品药品监督管理局国家药品标准WS1-(X-279)-2003Z-2017中硫酸盐项下的检测方法。其分析结果如表2所示。
表2硫酸根含量检测结果
注：采用国家食品药品监督管理局国家药品标准WS1-(X-279)-2003Z-2017中硫酸盐项下硫酸根含量不得超过0.7％的质量标准。
实施例7、
取1个1000毫升四颈圆底烧瓶，加入20％碳酸铵水溶液500g，在搅拌下加热至20～25℃，加入Al2Mg6CO3(OH)16·4H2O粗品25.0g，并于此温度保持3小时。然后将悬浮液抽滤，用去离子水洗至pH9.0～10.0，干燥，得白色固体，记为成品7。
对产品中残留硝酸根含量的检测方法，采用中国专利201710741819.7中的方法。具体操作过程为：
取待测样品0.1g，加1mol/L盐酸3ml使溶解，用水稀释至100ml，摇匀，精密量取1ml，加水稀释成100ml，滤过，精密量取滤液5ml置试管中，于冰浴中冷却，加10％氯化钾溶液0.4ml与0.1％二苯胺硫酸溶液0.1ml，摇匀，缓慢滴加浓硫酸5ml，摇匀，将试管于50℃水浴中放置15分钟。取标准硝酸盐溶液0.3ml，加无硝酸盐的水4.7ml，用前述的方法处理显色，将产生的颜色与待测样品溶液产生的颜色进行比较得出试验结果。当待测样品溶液产生的颜色不深于标准硝酸盐溶液产生的颜色时，判定为符合要求，否则判定为不符合要求。
标准硝酸盐溶液配制方法为：取硝酸钾0.163g，加水溶解并稀释至100ml，摇匀，精密量取1ml，加水稀释成100ml，摇匀，再精密量取10ml，加水稀释成100ml，摇匀即得(每1ml相当于1μgNO3-)。
其分析结果如表3所示。
实施例8、
取1个1000毫升四颈圆底烧瓶，加入1％碳酸钾水溶液500g，在20～25℃的温度下，边搅拌边加入Al2Mg3ZnCO3(OH)12·mH2O粗品25.0g，搅拌均匀，使形成悬浊液，并于20～25℃的温度下保持5小时。然后将悬浮液抽滤，用去离子水洗至pH9.0～10.0，干燥，得白色固体，记为成品8。
对产品中残留硝酸根含量的检测方法同实施例7。其分析结果如表3所示。
实施例9、
向100升反应釜中，加入7％碳酸钠水溶液50kg，在30～35℃温度下，边搅拌边加入Al2Mg4CO3(OH)12·mH2O粗品1.0kg，搅拌均匀，使形成悬浊液。然后将悬浮液在离心机中离心，并用去离子水洗至pH9.0～10.0，干燥，得白色固体，记为成品9。
对产品中残留硝酸根含量的检测方法同实施例7。其分析结果如表3所示。
表3硝酸根含量检测结果
注：根据自行拟定的质量指标——硝酸根含量不得过0.6％的质量标准。
实施例10、
向100升反应釜中，加入5％碳酸钾水溶液50kg，在30～35℃温度下，边搅拌边加入Al2Mg6CO3(OH)16·4H2O粗品15.0kg，搅拌均匀，使形成悬浊液。然后将悬浮液在离心机中离心，并用去离子水洗至pH9.0～10.0，干燥，得白色固体，记为成品10。
对产品中残留氯离子、硫酸根含量进行检测。采用国家食品药品监督管理局国家药品标准WS1-(X-279)-2003Z-2017中氯化物项下的检测方法检测氯离子，硫酸盐项下的检测方法检测硫酸根。其分析结果如表4所示。
表4杂质阴离子含量检测结果
注：采用国家食品药品监督管理局国家药品标准WS1-(X-279)-2003Z-2017中氯化物项下氯离子含量不得超过0.2％，硫酸盐项下硫酸根含量不得超过0.7％的质量标准。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
