(57)【要約】【課題】洗浄に用いられる水の量を削減し、短時間で効率よく非晶質シリカを洗浄することができる方法を提供する。【解決手段】圧力調整容器１を用いて、非晶質シリカを洗浄する方法であって、（Ａ）非晶質シリカ１２に水を供給して、吸水した非晶質シリカ１２を得る吸水工程と、（Ｂ）吸水した非晶質シリカ１２に対して、加圧室２ａによる加圧と、減圧室２ｂによる減圧を同時に行い、脱水した非晶質シリカを得る脱水工程、を含む非晶質シリカの洗浄方法。圧力調整容器１は、吸水した非晶質シリカ１２を載置し、かつ、水分を通過しうる非晶質シリカ載置用透水手段（穴あき板１０、および、ろ布１１）と、該透水手段の上方に設けられる加圧室２ａと、該透水手段の下方に設けられる減圧室２ｂを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力調整容器を用いて、非晶質シリカを洗浄する方法であって、
上記圧力調整容器が、吸水した非晶質シリカを載置するための非晶質シリカ載置用透水手段であって、上記吸水した非晶質シリカに含まれている水分を通過させることができるように構成されている非晶質シリカ載置用透水手段と、上記非晶質シリカ載置用透水手段の上方に設けられる、上記吸水した非晶質シリカを加圧気体で加圧するための加圧室と、上記非晶質シリカ載置用透水手段の下方に設けられる、上記吸水した非晶質シリカを減圧気体で減圧して、上記吸水した非晶質シリカに含まれている水分を回収するための減圧室を備えており、
（Ａ）非晶質シリカに水を供給して、吸水した非晶質シリカを得る吸水工程と、
（Ｂ）上記吸水した非晶質シリカに対して、上記圧力調整容器を用いて、上記加圧室による加圧と、上記減圧室による減圧を同時に行い、脱水した非晶質シリカを得る脱水工程、
を含むことを特徴とする非晶質シリカの洗浄方法。
【請求項２】
工程（Ａ）が、上記非晶質シリカ載置用透水手段の上に、上記非晶質シリカを載置した後、上記加圧室の内部に水を供給して、上記非晶質シリカを水中に浸漬させることによって行われる請求項１に記載の非晶質シリカの洗浄方法。
【請求項３】
上記減圧室で回収される水の電気伝導度が１０ｍＳ／ｍ以下になるまで、工程（Ａ）および工程（Ｂ）を繰り返し行う請求項１又は２に記載の非晶質シリカの洗浄方法。
【請求項４】
上記非晶質シリカ載置用透水手段が、吸水した非晶質シリカを載置するための水分通過可能な板体、および、該板体の上に載置される、通気度（「ＪＩＳ  Ｌ  １０９６：２０１０  織物及び編物の生地試験方法」に規定される方法で測定した値）が０．３〜１０ｃｃ／ｃｍ２・ｓであるろ布を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の非晶質シリカの洗浄方法。
【請求項５】
工程（Ｂ）において、上記加圧室における加圧の程度が、２ＭＰａ以上であり、かつ、上記減圧室における減圧の程度が、０．０３ＭＰａ以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の非晶質シリカの洗浄方法。
【請求項６】
上記非晶質シリカが、多孔質の沈降性シリカである請求項１〜５のいずれか１項に記載の非晶質シリカの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非晶質シリカの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリカには、天然シリカと合成シリカがある。天然シリカと合成シリカには、それぞれ、結晶質のものと非晶質のものがある。それゆえ、シリカは、種類が多く、多岐にわたる分野で利用されている。
例えば、非晶質合成シリカ（以下、「非晶質シリカ」という。）は、シリカ粒子の大きさを制御することができ、化学成分が安定的であり、かつ、反応性に優れていることから、医薬品、化粧品、複写機におけるトナー、及び印刷塗料等におけるフィラー材として利用されている。
また、９９．９９質量％以上の高純度の非晶質シリカは、半導体分野における原料や、化学機械研磨（ＣＭＰ）材等に利用されている。
【０００３】
非晶質シリカの製造方法の例としては、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸の中和反応によって製造する湿式法が挙げられる。湿式法にはゲル法と沈降法がある。沈降法は、中和反応時にシリカゲルが生成しないように、反応温度や反応液のｐＨを制御することで、非晶質シリカを粒子として析出及び沈降させる方法である。沈降法は、ろ過等の操作がゲル法に比べて容易であり、製造コストに優れている。
沈降法で得られた非晶質シリカは、ケイ酸アルカリ水溶液のケイ酸濃度および添加速度や、鉱酸濃度や、反応温度等の影響によって、多孔質の形態となる。
多孔質の非晶質シリカは、シリカ粒子の内部に、不純物を含む液を保水するため、ろ過や洗浄等が困難であるという問題があった。
多孔質の非晶質シリカの洗浄方法（シリカ粒子の内部に含まれる不純物を含む液を除去する方法）としては、例えば、多孔質の非晶質シリカを水（不純物をほとんど含まないもの）に浸漬して、シリカ粒子の内部に含まれる不純物を含む液を水と置換する方法が挙げられる。該方法は、シリカ粒子の内部からの不純物の拡散速度が遅いため、生産性が著しく低下したり、置換が不十分となる場合があった。
効率的に非晶質シリカを洗浄する方法として、特許文献１には、遠心分離機を用いて、非晶質シリカを洗浄する方法であって、遠心分離機の遠心力を１．０〜２．０Ｇに保ちながら、注水および非晶質シリカの洗浄を行う洗浄工程を含む、非晶質シリカの洗浄方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３４１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された洗浄方法では、シリカ内部に含まれる不純物を含む液の置換が不十分となったり、洗浄に用いられる水の量が大量になるという問題があった。
本発明の目的は、洗浄に用いられる水の量を削減し、短時間で効率よく非晶質シリカを洗浄することができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、非晶質シリカに水を供給して、吸水した非晶質シリカを得た後、該吸水した非晶質シリカに対して、特定の圧力調整容器を用いて、加圧と減圧を同時に行って脱水するという洗浄方法によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［６］を提供するものである。
［１］  圧力調整容器を用いて、非晶質シリカを洗浄する方法であって、上記圧力調整容器が、吸水した非晶質シリカを載置するための非晶質シリカ載置用透水手段であって、上記吸水した非晶質シリカに含まれている水分を通過させることができるように構成されている非晶質シリカ載置用透水手段と、上記非晶質シリカ載置用透水手段の上方に設けられる、上記吸水した非晶質シリカを加圧気体で加圧するための加圧室と、上記非晶質シリカ載置用透水手段の下方に設けられる、上記吸水した非晶質シリカを減圧気体で減圧して、上記吸水した非晶質シリカに含まれている水分を回収するための減圧室を備えており、（Ａ）非晶質シリカに水を供給して、吸水した非晶質シリカを得る吸水工程と、（Ｂ）上記吸水した非晶質シリカに対して、上記圧力調整容器を用いて、上記加圧室による加圧と、上記減圧室による減圧を同時に行い、脱水した非晶質シリカを得る脱水工程、を含むことを特徴とする非晶質シリカの洗浄方法。
［２］  工程（Ａ）が、上記非晶質シリカ載置用透水手段の上に、上記非晶質シリカを載置した後、上記加圧室の内部に水を供給して、上記非晶質シリカを水中に浸漬させることによって行われる前記［１］に記載の非晶質シリカの洗浄方法。
［３］  上記減圧室で回収される水の電気伝導度が１０ｍＳ／ｍ以下になるまで、工程（Ａ）および工程（Ｂ）を繰り返し行う前記［１］又は［２］に記載の非晶質シリカの洗浄方法。
［４］  上記非晶質シリカ載置用透水手段が、吸水した非晶質シリカを載置するための水分通過可能な板体、および、該板体の上に載置される、通気度（「ＪＩＳ  Ｌ  １０９６：２０１０  織物及び編物の生地試験方法」に規定される方法で測定した値）が０．３〜１０ｃｃ／ｃｍ２・ｓであるろ布を含む前記［１］〜［３］のいずれかに記載の非晶質シリカの洗浄方法。
［５］  工程（Ｂ）において、上記加圧室における加圧の程度が、２ＭＰａ以上であり、かつ、上記減圧室における減圧の程度が、０．０３ＭＰａ以上である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の非晶質シリカの洗浄方法。
［６］  上記非晶質シリカが、多孔質の沈降性シリカである前記［１］〜［５］のいずれかに記載の非晶質シリカの洗浄方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の非晶質シリカの洗浄方法によれば、１回の洗浄に用いられる水の量、及び、洗浄回数を減らして、洗浄に用いられる水の量を削減し、短時間で効率よく非晶質シリカを洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明で用いる圧力調整容器の一例（非晶質シリカを収容したもの）を、該容器の略中央部分において鉛直方向に切断した状態を示す断面図である。
【図２】図１に示す圧力調整容器（非晶質シリカを収容していないもの）において、ろ布を敷設していない状態で、図１中のＸ−Ｘ線の位置にて、水平方向に切断した場合に、切断面から下方の部分を上方から見た状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の非晶質シリカの洗浄方法は、圧力調整容器を用いて、非晶質シリカを洗浄する方法であって、圧力調整容器が、吸水した非晶質シリカを載置するための非晶質シリカ載置用透水手段であって、吸水した非晶質シリカに含まれている水分を通過させることができるように構成されている非晶質シリカ載置用透水手段（例えば、複数の部材の組み合わせ）と、非晶質シリカ載置用透水手段の上方に設けられる、吸水した非晶質シリカを加圧気体で加圧するための加圧室と、非晶質シリカ載置用透水手段の下方に設けられる、吸水した非晶質シリカを減圧気体で減圧して、吸水した非晶質シリカに含まれている水分を回収するための減圧室を備えており、（Ａ）非晶質シリカに水を供給して、吸水した非晶質シリカを得る吸水工程と、（Ｂ）吸水した非晶質シリカに対して、上記圧力調整容器を用いて、加圧室による加圧と、減圧室による減圧を同時に行い、脱水した非晶質シリカを得る脱水工程、を含むものである。
【００１０】
［１．圧力調整容器］
以下、本発明で用いられる圧力調整容器の一例について、図１〜２を参照にしながら説明する。
本発明で用いられる圧力調整容器１は、容器本体２と、非晶質シリカ載置用透水手段（穴あき板１０およびろ布１１）と、蓋体３と、撹拌羽根４および振動付与部材（ノッカー）７、８からなる。
なお、撹拌羽根４および振動付与部材（ノッカー）７、８は、本発明において必須の部材ではなく、後述する脱泡または気泡生成抑制の方法を行う目的で任意に設置される部材である。撹拌羽根４および振動付与部材（ノッカー）７、８は、いずれか一方を設置してもよく、両方を設置してもよい。また、振動付与部材（ノッカー）７、８は、いずれか一方を設置してもよく、両方を設置してもよい。
圧力調整容器１の内部には、非晶質シリカ１２が収容されている。圧力調整容器１の内部空間は、穴あき板１０によって、加圧室２ａと減圧室２ｂとに区分されている。加圧室２ａは、蓋体３および容器本体２の一部（穴あき板１０の上方の部分）によって形成されている。減圧室２ｂは、容器本体２の残部（穴あき板１０の下方の部分）によって形成されている。
容器本体２は、減圧気体排出口６および排水口１３を有する。蓋体３は、ヒンジ部９を軸にして容器本体２に対して回動可能に設けられている。蓋体３は、加圧気体を送入するための加圧気体流入口５を有している。また、蓋体３には、蓋体３の貫通孔に回転軸を挿入された状態で、撹拌羽根４が取り付けられている。
圧力調整容器１の形状は、特に限定されるものではないが、加圧および減圧を行うことから、略円柱状の部分を含むことが、耐久性の観点から好ましい。
本発明において、非晶質シリカ載置用透水手段（穴あき板１０およびろ布１１）は、吸水した非晶質シリカを載置するためのものであり、吸水した非晶質シリカに含まれている水分を通過させることができるように構成されている。また、非晶質シリカ載置用透水手段は、非晶質シリカの収率をより向上させる観点から、載置された非晶質シリカを通過させることなく、水分のみを通過させるものが好ましい。
非晶質シリカ載置用透水手段の例としては、図１に示すとおり、吸水した非晶質シリカを載置するための水分通過可能な穴あき板１０、および、穴あき板１０の上に載置される、通気度（「日本工業規格（本明細書中、「ＪＩＳ」と称す。）  Ｌ  １０９６：２０１０  織物及び編物の生地試験方法」に規定される方法で測定した値）が０．３〜１０ｃｃ／ｃｍ２・ｓであるろ布１１を含むもの等が挙げられる。
穴あき板１０は、ろ布１１を支持することができ、かつ、水分の通過が可能なものであればよい。
【００１１】
穴あき板１０は、複数の孔１０ａを有する。孔１０ａの直径は、好ましくは１〜２０ｍｍ、より好ましくは５〜１５ｍｍである。直径が１ｍｍ以上であれば、脱水に要する時間をより短くすることができる。直径が２０ｍｍを超える場合、ろ布１１の支持が不十分となり、湾曲したろ布の周囲の隙間から、非晶質シリカが流出する場合がある。孔１０ａの個数は、孔１０ａの大きさによっても異なるが、脱水に要する時間をより短くする観点から、好ましくは１０個以上、より好ましくは２０個以上、さらに好ましくは３０個以上、特に好ましくは５０個以上である。
穴あき板１０は、容器本体２に固着されていてもよく、容器本体２に対して脱着可能であってもよい。
【００１２】
ろ布１１の通気度は、好ましくは０．３〜１０ｃｃ／ｃｍ２・ｓ、より好ましくは０．４〜８ｃｃ／ｃｍ２・ｓ、さらに好ましくは０．８〜６ｃｃ／ｃｍ２・ｓ、特に好ましくは１〜４ｃｃ／ｃｍ２・ｓである。該通気度が０．３ｃｃ／ｃｍ２・ｓ以上であれば、脱水性がより向上し、洗浄時間をより短くすることができる。該通気度が１０ｃｃ／ｃｍ２・ｓ以下であれば、非晶質シリカ１２がろ布１１をより通過しにくくなり、非晶質シリカの収率をより向上させることができる。
上述した通気性を有するろ布１１としては、セルロース繊維、ポリアミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維（例えば、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等）、レーヨン繊維、アラミド繊維等の有機繊維や、ガラス繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ロックウール、スラグウール等の無機繊維等の繊維を用いた、織布または不織布からなるものが挙げられる。
ろ布１１の形状は、シート状であってもよく、袋状（例えば、フレキシブルコンテナバッグ）であってもよい。袋状のろ布（図示せず）を使用する場合、袋状のろ布の内部に非晶質シリカを収容した後、袋状のろ布を穴あき板１０の上面に載置する。
【００１３】
加圧室２ａは、非晶質シリカ載置用透水手段（穴あき板１０およびろ布１１）の上方に設けられる。加圧室２ａにおいて、吸水した非晶質シリカ１２は、加圧気体流入口５から送入された加圧気体によって加圧される。
加圧気体は、シリカと反応しないものであればよく、例えば、空気、窒素ガス、アルゴンガス等が挙げられる。中でも、コストの面から、空気が好ましい。なお、図１中、符号Ａは、加圧気体が送入される方向を示す。
減圧室２ｂは、非晶質シリカ載置用透水手段（穴あき板１０およびろ布１１）の下方に設けられる。減圧室２ｂにおいて、吸水した非晶質シリカ１２を減圧気体で減圧することで、吸水した非晶質シリカ１２に含まれている水分を、減圧室２ｂの下部に設けられた排水口１３から回収することができる。
ここで、減圧は、真空ポンプ等を使用して、減圧室２ｂ内の気体を、減圧気体排出口６から排出することで行われる。なお、図１中、符号Ｂは、減圧気体が排出される方向を示す。
【００１４】
［２．非晶質シリカ］
次に、本発明の処理対象である非晶質シリカについて説明する。
本発明において、洗浄の対象となる非晶質シリカは、特に限定されず、多孔質のシリカであってもよく、多孔質ではないシリカであってもよい。中でも、多孔質のシリカは、多孔質ではないシリカに比べて、本発明の効果をより大きく発揮する点で好ましい。
非晶質シリカのＢＥＴ比表面積は、本発明の洗浄に用いられる水の量を削減するという効果を十分に得る観点から、好ましくは４００ｃｍ２／ｇ以上、より好ましくは４５０ｃｍ２／ｇ以上である。
多孔質のシリカとしては、例えば、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸を混合する際に、ゲル状のシリカが生成しないように制御することで得られる粒子状の非晶質シリカ（以下、「沈降性シリカ」ともいう。）が挙げられる。
以下、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸を混合して、沈降性シリカを得る方法について説明する。
【００１５】
ケイ酸アルカリ水溶液とは、化学式中にケイ酸（ＳｉＯ２）を含む物質を含有するアルカリ性の水溶液をいい、その例としては、シリカ含有鉱物を原料として調製したケイ酸アルカリ水溶液、及び水ガラス等が挙げられる。
シリカ含有鉱物を原料として調製されるケイ酸アルカリ水溶液は、例えば、シリカ含有鉱物粉末とアルカリ水溶液を混合して、ｐＨが１１．５以上のアルカリ性スラリーを調製し、次いで、このｐＨを維持することによって、液分中のＳｉ濃度が、好ましくは６．０質量％以上となるように、シリカ含有鉱物粉末中のＳｉを液分中に溶解させた後、このアルカリ性スラリーを固液分離することで得ることができる。
上記シリカ含有鉱物の例としては、珪藻土、珪質頁岩等が挙げられる。該シリカ含有鉱物はアルカリに対する溶解性が高いことが望ましい。
上記シリカ含有鉱物粉末は、例えば、珪質頁岩等のシリカ含有鉱物を粉砕装置で粉砕することで製造することができる。
粉砕装置の例としては、ジョークラッシャー、トップグラインダーミル、ボールミル、ジェットミル等が挙げられる。これらの装置は複数を組み合わせて用いてもよい。
また、上記シリカ含有鉱物（粉末状のもの、または、粉砕前のもの）に対して予め水洗および焼成の少なくともいずれか一方を行うことで、上記シリカ含有鉱物に含まれる不純物である粘土分および有機分を、除去してもよい。
【００１６】
上記アルカリ性スラリーの調製に用いられるアルカリ水溶液の例としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等が挙げられる。
上記アルカリ性スラリーのｐＨは、１１．５以上、好ましくは１２．５以上、より好ましくは１３．０以上である。該ｐＨが１１．５未満であると、シリカを十分に溶解させることができず、シリカが固形分中に残存してしまうため、得られるシリカの収量が減少する。
シリカ含有鉱物を原料として調製したケイ酸アルカリ水溶液のＳｉ濃度は、好ましくは６．０質量％以上、より好ましくは８．０質量％以上、特に好ましくは１０．０質量％以上である。該濃度が６．０質量％以上であれば、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸を混合した際に、シリカがゲル状で析出しにくくなることから、固液分離に要する時間を短くすることができると共に、得られるシリカの量をより大きくすることができる。
【００１７】
水ガラスとしては、市販のものを使用することができ、ＪＩＳ規格により規定される１号、２号、３号の他に、各水ガラスメーカーで製造販売されるＪＩＳ規格外の製品も使用することができる。
水ガラスのＳｉ濃度は、好ましくは１１．０質量％以上、より好ましくは１２．０質量％以上、特に好ましくは１３．０質量％以上である。該濃度が１１．０質量％以上であれば、水ガラスと鉱酸を混合した際に、シリカがゲル状で析出しにくくなることから、固液分離にかかる時間を短くすることができると共に、得られるシリカの量をより大きくすることができる。水ガラスのＳｉ濃度の上限値は、特に限定されないが、好ましくは２０質量％である。
なお、水ガラスのＳｉ濃度が２０質量％を超えると、ハンドリング性が悪くなる。この場合、水ガラスに加水して、Ｓｉ濃度を２０質量％以下に調整してもよい。
上述したケイ酸アルカリ水溶液（シリカ含有鉱物を原料として調製したもの、または、水ガラス）と、鉱酸を混合して、中和反応させることで、液分中のＳｉを非晶質シリカ（非ゲル状の沈降性シリカ）として得ることができる。
ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸の混合方法は、特に限定されないが、鉱酸にケイ酸アルカリ水溶液を添加する方法が好ましい。この場合、混合後の溶液のｐＨを１．０以下に保つことが好ましい。
【００１８】
ケイ酸アルカリ水溶液と混合される鉱酸の例としては、塩酸、硫酸、及び硝酸等が挙げられる。中でも、材料にかかるコストを低減する観点から、硫酸が好ましい。
鉱酸の濃度は、ケイ酸アルカリ水溶液との中和反応により、非ゲル状の沈降性シリカが析出すればよく、好ましくは２０体積％以上、より好ましくは２２体積％以上、特に好ましくは２５体積％以上である。該濃度が２０質量％以上であれば、ゲル状のシリカの生成を防ぐことができる。鉱酸の濃度の上限値は、特に限定されないが、取り扱い性等の観点から、例えば、５０体積％である。
沈降性シリカを析出させる際の温度（析出温度）は、特に限定されないが、例えば、５〜３０℃である。
上記中和反応によって得られた非晶質シリカ（沈降性シリカ）は、多孔質のものである。該非晶質シリカのマクロ細孔径は、通常、５０〜１００μｍである。また、該非晶質シリカのナノ細孔径は、通常、０．１〜５ｎｍである。
【００１９】
非晶質シリカの粒度は、特に限定されるものではないが、好ましくは１０μｍ以上、２ｍｍ以下、より好ましくは２５μｍ以上、１ｍｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以上、７５０μｍ以下である。該粒度が１０μｍ以上であれば、脱水を行う際のろ布の目詰まりがより起こりにくくなり、脱水の効率やシリカの収率の低下を防ぐことができる。該粒度が２ｍｍ以下であれば、シリカ粒子の内部に水が浸透する時間をより短くすることができ、本発明の洗浄の効率をより向上させることができる。
非晶質シリカの粒度は、非晶質シリカの製造条件の変更や、非晶質シリカの粉砕によって、調整することができる。粉砕方法は、特に限定されるものではないが、得られた非晶質シリカを本発明の方法で洗浄することを考慮すると、非晶質シリカは、未乾燥の状態で粉砕してもよい。この場合の粉砕方法として、例えば、プレス粉砕や湿式粉砕が挙げられる。
【００２０】
［３．非晶質シリカの洗浄方法］
以下、上述した圧力調整容器を用いて、非晶質シリカを洗浄する方法について、工程ごとに詳しく説明する。
［工程（Ａ）：吸水工程］
本工程は、非晶質シリカ１２に水を供給して、吸水した非晶質シリカ１２を得る工程である。
水を供給して、吸水した非晶質シリカ１２を得る方法としては、非晶質シリカ載置用透水手段（穴あき板１０およびろ布１１）の上に、非晶質シリカ１２を載置した後、加圧室２ａの内部に水を供給して、上記非晶質シリカを水中に浸漬させる方法が好ましい。
水の供給量は、非晶質シリカ１２が十分に浸漬される量であればよいが、シリカ粒子の内部に含まれる不純物を含む液と、水を十分に置換する観点からは、水の液面から非晶質シリカ１２からなる層の上面までの深さ（水の層の厚み）が、好ましくは６ｍｍ以上、より好ましくは８ｍｍ以上、特に好ましくは１０ｍｍ以上となる量である。また、該水の供給量は、洗浄に用いられる水の量を削減する観点からは、好ましくは３０ｍｍ以下、より好ましくは２５ｍｍ以下、特に好ましくは２０ｍｍ以下となる量である。
【００２１】
非晶質シリカ１２を水中に浸漬する時間は、特に限定されるものではないが、洗浄に用いる水の量を削減し、本発明の洗浄の効率を向上させる観点から、好ましくは２〜１５分間、より好ましくは３〜１０分間、特に好ましくは４〜８分間である。浸漬時間が２分間以上であれば、洗浄回数をより少なくすることができる。浸漬時間が１５分間を超えると、非晶質シリカから水中への不純物の溶出量が頭打ちとなり、本発明の洗浄方法全体の効率が低下することがある。
【００２２】
供給される水の種類は、洗浄後の非晶質シリカの純度や、経済性を考慮して、適宜選択すればよく、例えば、工業用水、イオン交換水および蒸留水等が挙げられる。本発明において、吸水工程および脱水工程を複数回繰り返す場合、経済性の観点から、繰り返しの回数に応じて、使用する水の種類を変更してもよい。具体的には、工業用水を用いて、吸水工程及び脱水工程を複数回（例えば、４回）繰り返した後、工業用水に代えてイオン交換水を用いて、吸水工程及び脱水工程を複数回（例えば、２回）繰り返してもよい。
また、脱水工程の後、回収された水の電気伝導度（後述）を測定し、得られた測定結果によって、使用する水の種類を変更してもよい。具体的には、減圧室２ｂから回収された水の電気伝導度が特定の数値以下（例えば、１００ｍＳ／ｍ以下）となった場合、使用する水の種類を、工業用水からイオン交換水に変更してもよい。
【００２３】
また、非晶質シリカ１２からなる層の内部に気泡が巻き込まれた場合、シリカ粒子の表面に付着した気泡によって、シリカ粒子と水との接触性が低下し、シリカ粒子の内部に含まれる不純物を含む液と、水との置換が不十分となる。この結果、洗浄回数が増え、水の使用量が増大する。
非晶質シリカ１２からなる層の内部に気泡が巻き込まれることを防ぐ方法（脱泡または気泡生成抑制の方法）としては、水の供給速度が小さくなるように制御する方法や、水を供給した後、撹拌羽根４を用いて撹拌を行う方法や、容器本体２の外部に振動付与体（ノッカー）７、８を設置して、容器本体２をタッピングする（振動を与える）方法や、超音波振動処理を行なう方法や、減圧処理を行なう方法等が挙げられる。
また、洗浄時間をより短くする観点から、非晶質シリカを水中に浸漬させる前に、固液分離（例えば、減圧脱水）を行い、非晶質シリカの内部に含まれる不純物を含む液を、ある程度除去してもよい。
【００２４】
［工程（Ｂ）：脱水工程］
本工程は、工程（Ａ）で得られた吸水した非晶質シリカに対して、圧力調整容器１を用いて、加圧室２ａによる加圧と、減圧室２ｂによる減圧を同時に行い、脱水した非晶質シリカを得る工程である。
加圧は、加圧気体流入口５から、加圧気体を送入することで行われる。加圧の程度（加圧後の圧力から加圧前の圧力を差し引いた値）は、好ましくは２ＭＰａ以上、より好ましくは２．５〜８ＭＰａ、さらに好ましくは３〜７ＭＰａ、特に好ましくは３．５〜６ＭＰａである。加圧の程度が２ＭＰａ以上であれば、洗浄時間をより短くし、洗浄回数を減らすことができる。
減圧は、減圧室２ｂ内の気体を、減圧気体排出口６を通じて吸引することで行われる。減圧の程度（減圧前の圧力から減圧後の圧力を差し引いた値）は、好ましくは０．０３ＭＰａ以上、より好ましくは０．０５ＭＰａ以上、特に好ましくは０．０８ＭＰａ以上である。減圧の程度が０．０３ＭＰａ以上であれば、洗浄時間をより短くし、洗浄回数を減らすことができる。
本発明では、加圧と減圧を同時に行うことで、洗浄時間を短くすることができ、かつ、洗浄回数を減らして、洗浄に用いられる水の量を減らすことができる。
加圧室２ａにおける圧力と減圧室２ｂにおける圧力の差（加圧の程度の数値と減圧の程度の数値の合計）は、好ましくは１ＭＰａ以上、より好ましくは２ＭＰａ以上、特に好ましくは３ＭＰａ以上である。該差が１ＭＰａ以上であれば、洗浄時間をより短くし、洗浄回数を減らすことができる。
また、水中に沈積している非晶質シリカ１２が水中に舞い上がったり、水面が波立つことで、非晶質シリカ１２からなる層に気泡が巻き込まれることを防ぐ観点から、加圧および減圧を同時に行う前に、減圧のみを、好ましくは１０〜６０秒間、より好ましくは２０〜４０秒間予め行ってもよい。
【００２５】
上記工程（Ａ）及び工程（Ｂ）は、減圧室で回収される水の電気伝導度が特定の数値以下となるまで、繰り返し行ってもよい。このように工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を繰り返すことで、十分に洗浄された非晶質シリカを得ることができる。上記特定の数値は、高純度の非晶質シリカを得る観点から、好ましくは１００ｍＳ／ｍ以下、より好ましくは５０ｍＳ／ｍ以下、特に好ましくは２０ｍＳ／ｍ以下である。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［非晶質シリカの製造］
Ｓｉ濃度が１３．５質量％である水ガラス（水ガラス３号、東ソー産業社製  ＪＩＳ規格品）を、濃度が２５体積％である硫酸（工業用硫酸、五陽商会社製）に滴下し、析出温度を２０℃に保ちながら、多孔質の非晶質シリカ（沈降性シリカ）を析出させた。なお、水ガラスと硫酸の混合物のｐＨは、滴下終了時まで１．０以下に保った。得られた非晶質シリカは、ブレーン比表面積が４８０ｃｍ２／ｇであり、不純物を含む液分を７０質量％の割合で含む湿潤非晶質シリカであった。
【００２７】
［実施例１］
穴あき板１０の上面全体にろ布（通気度：１．３ｃｃ／ｃｍ２・ｓ）１１を載置してなる圧力調整容器１（φ１，５００ｍｍ×高さ５００ｍｍ；図１〜２参照）に、上記湿潤非晶質シリカ８０ｋｇを投入した。次いで、真空ポンプを用いて、減圧室２ｂ内を減圧の程度が０．１ＭＰａとなるように減圧しながら、３０秒間減圧脱水を行った。
減圧脱水終了後、非晶質シリカ１２からなる層の表面から水面までの高さが１０ｍｍとなるように、工業用水（図示せず）６５ｋｇを投入した。次いで、振動付与部材（ノッカー）７、８を用いて、タッピング操作（容器本体２に衝撃を加えること）を行って脱泡処理を行なった後、静置した状態で、工業用水中に非晶質シリカ１２を５分間浸漬した。
浸漬後、真空ポンプを用いて、減圧室２ｂ内を減圧の程度が０．１ＭＰａとなるように減圧しながら３０秒間脱水を行った後（表１中、「プレ減圧」と示す。）、さらに、減圧を維持しつつ、加圧気体流入口５から、加圧空気を送入して、加圧室２ａ内を加圧の程度（加圧後の圧力と加圧前の圧力の差）が４ＭＰａとなるように加圧して、非晶質シリカ１２を脱水した。
脱水に要した時間は１０分間（表１中、（ａ）の「浸漬の後の脱水時間（分）」の「減圧及び加圧」参照）であった。脱水の終了後、脱水によって回収した水の電気伝導度を測定し、該電気伝導度が１００ｍＳ／ｍ以下になるまで、工業用水を用いて上述した浸漬〜脱水の終了までの操作（表１中、「ａ」と示す。）を繰り返し実施したところ、４回目の繰り返し後に回収した水において、電気伝導度が１００ｍＳ／ｍ以下となった。
その後、工業用水の代わりにイオン交換水を使用して、脱水によって回収した水の電気伝導度が１０ｍＳ／ｍ以下となるまで、２回、上述した浸漬〜脱水の終了までの操作（表１中、「ｂ」と示す。）を繰り返し、湿潤シリカ７７．４ｋｇを得た。洗浄に使用した水の総量は、湿潤シリカ１ｋｇあたり５．０４ｋｇであった。
【００２８】
［実施例２］
通気度が０．５ｃｃ／ｃｍ２・ｓであるろ布を使用し、かつ、加圧室２ａ内を加圧の程度が５ＭＰａとなるように加圧する以外は実施例１と同様にして、脱水によって回収した水の電気伝導度が１００ｍＳ／ｍ以下になるまで、工業用水を用いて実施例１と同様の操作を繰り返した。その結果、脱水に要した時間は１５分間であり、上記操作の繰り返し回数は、４回であった。
その後、工業用水の代わりにイオン交換水を使用して、脱水によって回収した水の電気伝導度が１０ｍＳ／ｍ以下となるまで、２回、同様の操作を繰り返し、湿潤シリカ７６．５ｋｇを得た。洗浄に使用した水の総量は、湿潤シリカ１ｋｇあたり５．１０ｋｇであった。
【００２９】
［実施例３］
通気度が５ｃｃ／ｃｍ２・ｓであるろ布を使用し、非晶質シリカの浸漬時間を７分間とし、かつ、加圧室２ａ内を加圧の程度が３ＭＰａとなるように加圧する以外は実施例１と同様にして、脱水によって回収した水の電気伝導度が１００ｍＳ／ｍ以下になるまで、工業用水を用いて、実施例１と同様の操作を繰り返した。脱水に要した時間は７分間であり、上記操作の繰り返し回数は４回であった。
その後、工業用水の代わりにイオン交換水を使用して、脱水によって回収した電気伝導度が１０ｍＳ／ｍ以下となるまで、２回、同様の操作を繰り返し、湿潤シリカ７４．３ｋｇを得た。洗浄に使用した水の総量は、湿潤シリカ１ｋｇあたり５．２５ｋｇであった。
【００３０】
［比較例１］
上記湿潤非晶質シリカ８０ｋｇを、遠心分離機（タナベウィルテック社製、商品名「ＣＯ−４２型」）に投入し、遠心分離機の回転数を４５ｒｐｍに、遠心力を１．５Ｇに保ちながら、注水ノズルにより工業用水を１１０ｋｇ投入して、洗浄を行った。洗浄に要した時間は４８０秒間であった。
洗浄後、遠心分離機の回転数を９５０ｒｐｍまで増大させて、５００Ｇの遠心力を利用して、５６０秒間の脱水を行った。洗浄および脱水に要した時間の合計は１７．３分間であった。脱水の終了後、脱水によって回収した水の電気伝導度を測定し、該電気伝導度が１００ｍＳ／ｍ以下になるまで、工業用水を用いて上述した洗浄および脱水を繰り返したところ、繰り返し回数が８回で、脱水によって回収した水の電気伝導度が１００ｍＳ／ｍ以下となった。
その後、工業用水の代わりにイオン交換水を使用して、脱水によって回収した水の電気伝導度が１０ｍＳ／ｍ以下となるまで、２回、同様の操作を繰り返し、湿潤シリカ７５．４ｋｇを得た。洗浄に使用した水の総量は、湿潤シリカ１ｋｇあたり１４．５９ｋｇであった。
【００３１】
［比較例２］
非晶質シリカ１２を浸漬した後、減圧を行わず、加圧室２ａ内を加圧の程度が４．１ＭＰａとなるように加圧する（表１中、「加圧のみ」と示す。）以外は実施例１と同様にして、脱水によって回収した水の電気伝導度が１００ｍＳ／ｍ以下になるまで、工業用水を用いて、実施例１と同様の操作を繰り返した。脱水に要した時間は２０分間であり、上記操作の繰り返し回数は５回であった。
その後、工業用水の代わりにイオン交換水を使用して、脱水によって回収した水の電気伝導度が１０ｍＳ／ｍ以下となるまで、２回、同様の操作を繰り返し、湿潤シリカ７６．５ｋｇを得た。洗浄に使用した水の総量は、湿潤シリカ１ｋｇあたり５．９５ｋｇであった。
【００３２】
［比較例３］
非晶質シリカ１２を浸漬した後、減圧室２ｂ内を減圧の程度が０．１ＭＰａとなるように減圧しながら（表１中、「減圧のみ」と示す。）非晶質シリカ１２を脱水する以外は実施例１と同様にして、脱水によって回収した水の電気伝導度が１００ｍＳ／ｍ以下になるまで、工業用水を用いて、実施例１と同様の操作を繰り返した。脱水に要した時間は３３分間であり、上記操作の繰り返し回数は６回であった。
その後、工業用水の代わりにイオン交換水を使用して、脱水によって回収した水の電気伝導度が１０ｍＳ／ｍ以下となるまで、２回、同様の操作を繰り返し、湿潤シリカ７７．８ｋｇを得た。洗浄に使用した水の総量は、湿潤シリカ１ｋｇあたり６．６８ｋｇであった。
洗浄に要した合計時間、合計水量、及び非晶質シリカの収率を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2019011207.tif 000003
【００３４】
表１から、本発明の非晶質シリカの洗浄方法（実施例１〜３）によれば、遠心分離機を用いて洗浄した場合（比較例１）や、加圧のみを行って洗浄を行った場合（比較例２）や、減圧のみを行った場合（比較例３）と比べて、洗浄時間を短くすることができ、かつ、洗浄に用いられる合計の水量を減らすことができることがわかる。
特に、実施例１と比較例２を比較すると、圧力差の数値が同じ（４．１ＭＰａ）であっても、加圧と減圧を同時に行う場合（実施例１）の方が、加圧のみを行う場合（比較例２）と比べて、洗浄回数、及び、洗浄に用いられる合計の水量（表１中の「合計水量」）を減らすことができることがわかる。
【符号の説明】
【００３５】
１  圧力調整容器
２  容器本体
２ａ  加圧室
２ｂ  減圧室
３  蓋体
４  撹拌羽根
５  加圧気体流入口
６  減圧気体排出口
７、８  振動付与部材（ノッカー）
９  ヒンジ部
１０  穴あき板
１０ａ  孔
１１  ろ布
１２  非晶質シリカ
１３  排水口
【図１】
2019011207.tif 000004
【図２】
2019011207.tif 000005