[发明专利]改进的微孔硅酸锆的生产

说明书

相关申请

本申请要求2012年6月11日提交的美国临时专利申请系列No.61/658,117和2013年3月15日提交的美国实用专利申请序列No.13/829,415的权益，其全部内容通过引用以其整体并入本文。

发明背景

(i)发明领域

本发明涉及新型微孔硅酸锆组合物和制备此类新型组合物的方法。所述新型组合物具有期望的粒度分布。本发明还涉及制备本文公开的微孔硅酸锆组合物的新技术。这些新型组合物对于包括特别是在透析柱内的某些体外应用尤其有用。

(ii)相关领域的描述

硅酸锆或硅酸钛微孔离子交换剂描述于美国专利No.6,579,460、6,099,737和6,332,985中，所述专利各自以其整体并入本文。微孔离子交换剂的另外实例参见美国专利No.6,814,871、5,891,417和5,888,472，所述专利各自以其整体并入本文。改进的硅酸锆微孔离子交换剂公开于2011年2月11日提交的美国临时申请No.61/441,893和2012年2月10日提交的美国申请No.13/371,080中，所述申请通过引用以其整体并入本文。这些离子交换剂当在治疗高钾血症中体内用于去除钾时解决了若干非期望的影响。例如，这些申请公开了筛选可用于去除直径低于3微米的颗粒，并且此类颗粒的去除对于治疗性硅酸锆组合物是有益的。

如2011年2月11日提交的美国临时申请No.61/441,893和2012年2月10日提交的美国申请No.13/371,080中描述的那样，较早的反应器设计，如图2所示，不包括热交换挡板。如图3所示，发现通过对反应器侧壁增加热交换挡板允许高离子交换容量微孔硅酸锆的产生，并消除对工艺中对晶种的需要。然而，据公开，ZS-9晶体具有宽的粒度分布。例如，图4显示了筛选前样品的粒度分布。

为了制造具有充分限定的粒度分布的产品，有必要在将颗粒从反应器去除之后对其筛选，以物理上消除具有不想要尺寸的颗粒。公开的筛选方法包括手工筛选、空气喷射筛选、过筛或过滤、浮选或任何其它已知的颗粒分级方法。还公开了除了筛选或筛分之外，所需粒度分布可使用产生适当尺寸颗粒的制粒或其它凝聚技术来实现。

发明概要

本发明人已经发现了新型硅酸锆分子筛吸收体，其包括理想粒度分布供离体(例如在透析交换柱中)使用，但仍维持当前改进的吸收体的许多期望的性质(包括高的阳离子交换容量)。此外，所述新型硅酸锆分子筛吸收体可使用获得所需粒度分布同时消除之前必需的筛选步骤的技术来制造。

一方面，本发明涉及包含式A_pM_xZr_1-xSi_nGe_yO_m(I)的硅酸锆的阳离子交换组合物，其中A是钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其混合物，M是至少一种骨架金属，其中所述骨架金属是铪(4+)、锡(4+)、铌(5+)、钛(4+)、铈(4+)、锗(4+)、镨(4+)、铽(4+)或其混合物，"p"的值为约1至约20，"x"的值为0至小于1，"n"的值为约0至约12，"y"的值为0至约12，"m"的值为约3至约36且1≤n+y≤12，其中所述组合物展现了5至20微米的体积加权平均粒度，其中少于10％的颗粒的尺寸小于5微米和少于10％的颗粒的尺寸高于25微米，其中所述粒度分布不是由筛选或分级方法产生的。优选地，平均粒度为10至15微米。优选地，所述阳离子 交换容量大于4.0meq/g，更优选地大于4.4meq/g。可将所述阳离子交换组合物掺入至诸如交换柱、透析柱等的多种装置中。

另一方面，本发明涉及以下步骤的方法：在反应器中提供包含硅酸钠和乙酸锆的反应混合物；在一个或多个挡板样结构的存在下用搅动器搅动以80rpm至350rpm范围内的搅动速度所述反应混合物。已经意外发现，当在该范围的搅动速度下操作反应时，可产生目标大小的微孔硅酸锆。本发明有利地避免了对微孔硅酸锆进行任何筛选或分级的需求。如果需要，可将不同批次的微孔硅酸锆掺混以产生所需的粒度分布。

附图简述

图1是显示了微孔硅酸锆Na_2.19ZrSi_3.01O_9.11·2.71H₂O(MW 420.71)结构的多面体绘制的说明图

图2：用于生产增强的ZS-9的具有挡板的反应容器

图3：用于生产增强的ZS-9的200-L反应容器挡板设计的细节