特許 6825483 シリカ材料の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6825483

(24)【登録日】2021年1月18日

(45)【発行日】2021年2月3日

(54)【発明の名称】シリカ材料の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 33/12 20060101AFI20210121BHJP

   C03B 8/04 20060101ALI20210121BHJP

   C03B 37/018 20060101ALI20210121BHJP

   B01D 53/68 20060101ALI20210121BHJP

   C02F 1/58 20060101ALI20210121BHJP

   C02F 1/70 20060101ALI20210121BHJP

【ＦＩ】

   C01B33/12 A

   C03B8/04 A

   C03B37/018 A

   B01D53/68 120

   B01D53/68 220

   C02F1/58 LZAB

   C02F1/58 M

   C02F1/70 Z

【請求項の数】10

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-96634(P2017-96634)

(22)【出願日】2017年5月15日

(65)【公開番号】特開2018-193264(P2018-193264A)

(43)【公開日】2018年12月6日

【審査請求日】2019年12月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137246

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勝也

(72)【発明者】

【氏名】植野 慎也

(72)【発明者】

【氏名】岡部 和弘

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智哉

【審査官】 佐藤 慶明

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−１９９７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１３２６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２４０４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１００９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−００９７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０６４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１７０４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３２４９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０３７６３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ５３／６８ − ５３／７０

Ｃ０１Ｂ ３３／００ − ３３／１９３

Ｃ０２Ｆ １／５８ − １／６４

Ｃ０２Ｆ １／７０

Ｃ０３Ｂ ８／０４

Ｃ０３Ｂ ３７／０１８

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

塩化ケイ素と、フッ素源と、Ｏ_２と、Ｈ_２とを反応させることにより、フッ素がドープされたシリカ材料を形成する工程と、
前記シリカ材料を形成する工程において副生する塩素を含有する塩素含有ガスを水と接触させて前記塩素を水に溶解させることにより、前記塩素が前記水に溶解した廃液を得る工程と、
前記廃液を処理する工程と、を備え、
前記廃液を処理する工程は、
前記廃液にカルシウム化合物を添加し、前記廃液中の余剰のフッ素を捕捉する工程と、
前記廃液にＨ_２Ｏ_２を接触させて、前記廃液中の次亜塩素酸イオンを還元する工程と、
を含む、シリカ材料の製造方法。

【請求項2】

前記廃液を得る工程よりも後に、前記廃液をろ過することにより、前記廃液中の粗ＳｉＯ_２を分離する工程をさらに備える、請求項１に記載のシリカ材料の製造方法。

【請求項3】

前記フッ素源はフッ化炭素である、請求項１又は請求項２に記載のシリカ材料の製造方法。

【請求項4】

前記フッ化炭素の投入量は、前記塩化ケイ素１００質量部に対して０．０１質量部以上１質量部以下である、請求項３に記載のシリカ材料の製造方法。

【請求項5】

前記シリカ材料を形成する工程は乾式法によって行われる、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のシリカ材料の製造方法。

【請求項6】

前記塩素を水に溶解させる工程において、前記塩素含有ガスと接触する前記水がアルカリ性である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のシリカ材料の製造方法。

【請求項7】

前記シリカ材料を形成する工程において、前記Ｏ_２をキャリアガスとして用いる、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のシリカ材料の製造方法。

【請求項8】

前記シリカ材料を形成する工程は、気相軸付法により実施される、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のシリカ材料の製造方法。

【請求項9】

前記シリカ材料が、光ファイバ用の多孔質母材である、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のシリカ材料の製造方法。

【請求項10】

前記シリカ材料が、フュームドシリカである、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のシリカ材料の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シリカ材料の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シリカ材料の製造方法として、塩化ケイ素を原料とする方法が知られている。塩化ケイ素を原料として製造されるシリカ材料としては、乾式法で製造されるフュームドシリカや光ファイバ用多孔質母材が挙げられる。光ファイバ用石英ガラスの前駆体である光ファイバ用多孔質母材は、乾式法の一種である気相軸付法（ＶＡＤ（ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ ａｘｉａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法）などの方法により製造されている。例えば特許文献１にはＶＡＤ法により、二酸化ケイ素からなる光ファイバ用多孔質母材を製造する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−７２２２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

塩化ケイ素と、シリカの改質のためのフッ素源とを原料としてシリカ材料を形成する際、難水溶性の廃棄物が発生する場合がある。このような難水溶性の廃棄物を含む汚泥は産業廃棄物として処理する必要があることから、環境への負荷が大きく、廃棄物処理コストも増大する。そのため難水溶性廃棄物の発生量を低減することが求められている。

【0005】

そこで、塩化ケイ素とフッ素源とを原料としたシリカ材料の製造方法であって、難水溶性廃棄物の発生量を低減できる製造方法を提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願のシリカ材料の製造方法は、塩化ケイ素と、フッ素源と、Ｏ_２と、Ｈ_２とを反応させることにより、フッ素がドープされたシリカ材料を形成する工程と、シリカ材料を形成する工程において副生する塩素を含有する塩素含有ガスを水と接触させて塩素を水に溶解させることにより、塩素が水に溶解した廃液を得る工程と、廃液を処理する工程と、を備える。廃液を処理する工程は、廃液にカルシウム化合物を添加し、廃液中の余剰のフッ素を捕捉する工程と、廃液にＨ_２Ｏ_２を接触させて、廃液中の次亜塩素酸イオンを還元する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0007】

上記シリカ材料の製造方法によれば、塩化ケイ素とフッ素源とを原料としたシリカ材料の製造方法であって、難水溶性廃棄物の発生量を低減できる製造方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】シリカ材料の製造方法の手順を示すフローチャートである。

【図2】気相軸付法における光ファイバ用多孔質母材の形成工程を説明するための図である。

【図3】気相軸付法後の焼結工程を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態を列記して説明する。本実施の形態に係るシリカ材料の製造方法は、塩化ケイ素と、フッ素源と、Ｏ_２と、Ｈ_２とを反応させることにより、フッ素がドープされたシリカ材料を形成する工程と、シリカ材料を形成する工程において副生する塩素を含有する塩素含有ガスを水と接触させて塩素を水に溶解させることにより、塩素が水に溶解した廃液を得る工程と、廃液を処理する工程と、を備える。廃液を処理する工程は、廃液にカルシウム化合物を添加し、廃液中の余剰のフッ素を捕捉する工程と、廃液にＨ_２Ｏ_２を接触させて、廃液中の次亜塩素酸イオンを還元する工程と、を含む。

【0010】

本実施の形態に係るシリカ材料の製造方法は、ケイ素源として塩化ケイ素と、シリカ材料を改質するためのフッ素源とを用いる。塩化ケイ素からは次の式（１）及び式（２）に従ってシリカ（ＳｉＯ_２）が形成される。
ＳｉＣｌ_４＋２Ｈ_２＋Ｏ_２→ＳｉＯ_２＋４ＨＣｌ （１）
ＳｉＣｌ_４＋Ｏ_２→ＳｉＯ_２＋２Ｃｌ_２ （２）

【0011】

式（２）の反応を経てＳｉＯ_２が形成された場合、塩素ガス（Ｃｌ_２）が副生する。特に反応系においてＯ_２の濃度が高い箇所においては式（１）よりも式（２）の経路での反応が起こりやすくなる。副生した塩素ガスは分解する必要がある。

【0012】

塩素ガスを分解するため、塩素ガスを水に溶解させて捕捉する。塩素が水に溶解すると、塩素が水に溶解した廃液が得られる。廃液には、下記式（３）のように、塩化物イオン（Ｃｌ⁻）と次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻）とが含まれる。
２Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→Ｃｌ⁻＋ＣｌＯ⁻＋２Ｈ^＋ （３）

【0013】

式（３）の反応において発生する次亜塩素酸イオンは酸化力が高く、分解せずにそのまま廃液を廃棄するのは好ましくない。そのため、さらに廃液に還元剤を接触させて次亜塩素酸イオンを塩化物イオンに還元する。

【0014】

還元剤の一例としては、食品用、化粧品用原料としても知られるメタ重亜硫酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_５、ピロ亜硫酸ナトリウムともいう）が挙げられる。メタ重亜硫酸ナトリウムは粉体であり、水への溶解性も高いため扱いやすい還元剤の一つである。メタ重亜硫酸ナトリウムを廃液に添加すると、メタ重亜硫酸ナトリウムは水中で加水分解され、亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ_３）を生成する。亜硫酸水素ナトリウムの還元力により、下記式（４）のように次亜塩素酸イオンが塩化物イオンに還元される。このようにして、上記式（２）において発生した塩素ガスは塩化物イオンへと分解される。
ＣｌＯ⁻＋ＮａＨＳＯ_３→Ｃｌ⁻＋ＮａＨＳＯ_４ （４）

【0015】

一方、シリカ材料には、シリカの改質のためにフッ素をドープすることが行われる。フッ素をドープするために、原料にフッ素源が用いられる。この場合、シリカ材料の形成後、廃液中の、シリカ材料に取り込まれなかったフッ素を捕捉する必要がある。フッ素はカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）と相性が良いことから、フッ素の捕捉剤としてカルシウム塩などのカルシウム化合物が廃液に添加される。例えばＣａ（ＯＨ）_２などのカルシウム化合物を添加することにより廃液中のフッ素を捕捉することができる。

【0016】

しかしながらメタ重亜硫酸ナトリウムを還元剤として用いた場合においては、廃液中に残存するカルシウムイオンが上記式（４）で発生するＮａＨＳＯ_４と反応して、式（５）に示すように難水溶性の硫酸カルシウム(ＣａＳＯ_４)の沈殿物を発生させる。一旦硫酸カルシウムが発生すると分解が難しく、廃棄物量の増大に繋がる。このように、メタ重亜硫酸ナトリウムを還元剤として用いるのは、難水溶性廃棄物の発生量の増大を招き好ましくない。
ＮａＨＳＯ_４＋Ｃａ（ＯＨ）_２→ＣａＳＯ_４↓＋Ｈ_２Ｏ＋ＮａＯＨ （５）

【0017】

これに対し、本実施の形態に係るシリカ材料の製造方法においては、還元剤として過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）を使用し、廃液にＨ_２Ｏ_２を接触させて廃液中の次亜塩素酸イオンを還元する。過酸化水素を使用すると、下記式（６）に示すように、廃液の処理工程においてカルシウムイオンと結合して難水溶性の沈殿物の発生させる成分が発生しない。したがって、廃液中にカルシウムイオンが残存していても難水溶性の沈殿物が発生しないことから、難水溶性廃棄物の発生量を劇的に低減することができる。このようにして、環境に優しく、廃棄物処理コストが削減できるシリカ材料の製造方法を提供することが可能となる。
ＣｌＯ⁻＋Ｈ_２Ｏ_２→Ｃｌ⁻＋Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２↑ （６）

【0018】

上記シリカ材料の製造方法においては、廃液を得る工程よりも後に、廃液をろ過することにより、廃液中の粗ＳｉＯ_２を分離する工程をさらに備えてもよい。上記シリカ材料の製造方法においては、シリカ材料の製品中に取り込まれなかった粗ＳｉＯ_２も難水溶性廃棄物の構成成分になりうる。ＳｉＯ_２はろ過による分離が可能なため、ＳｉＯ_２を分離し、回収することにより、難水溶性廃棄物の量をより削減することができる。分離されたＳｉＯ_２は、ガラスなどの原料としてリユースが可能であり、より環境に優しいシリカ材料の製造方法を提供することができる。

【0019】

フッ素源は、フッ化炭素であるのが好ましい。フッ化炭素は主原料である塩化ケイ素との相性がよく、ＳｉＯ_２の形成反応を妨げない点で好ましい。

【0020】

また上記フッ化炭素の投入量は、塩化ケイ素１００質量部に対して好ましくは０．０１質量部以上１．０質量部以下、より好ましくは０．０５質量部以上０．５質量部以下であってもよい。ケイ素原料がこのような量のフッ化炭素をフッ素源として含むことにより、改質されたシリカ材料をより安定的に形成することができる。

【0021】

シリカ材料を形成する工程は乾式法によって行われてもよい。ＳｉＯ_２を製造する方法としては、溶媒や水などの液体を用いる湿式法と、液体を用いずに行う乾式法とがある。中でも特に上記シリカ材料の製造方法は、塩化ケイ素を原料とした乾式法で行うのに適している。

【0022】

上記塩素を水に溶解させる工程においては、塩素含有ガスと接触する水がアルカリ性であってもよい。塩素含有ガスと接触する水がアルカリ性であるとより効率よく塩素を捕捉することができる。

【0023】

シリカ材料を形成する工程においては、Ｏ_２をキャリアガスとして用いてもよい。ＳｉＯ_２の形成反応にも関与するＯ_２をキャリアガスとして用いることにより、製造工程を複雑化することなくシリカ材料を製造することが容易となる。

【0024】

シリカ材料を形成する工程において、気相軸付法（ＶＡＤ法）により実施されてもよい。ＶＡＤ法は、光ファイバ用石英ガラスなどの光学材料を形成する工程として好適である。本実施の形態に係るシリカ材料の製造方法においてもＳｉＯ_２の形成方法としてＶＡＤ法を採用することで、高品質のシリカ材料を製造することが容易となる。

【0025】

上記シリカ材料は、光ファイバ用の多孔質母材であってもよい。難水溶性廃棄物の発生が少ない上記シリカ材料の製造方法は、乾式法で主に製造される光ファイバ用の多孔質母材の製造方法として好適である。光ファイバ用の多孔質母材を、その後加熱処理することにより、光ファイバ用の材料として好適な光ファイバ用石英ガラスが得られる。

【0026】

上記シリカ材料は、フュームドシリカであってもよい。難水溶性廃棄物の発生が少ない上記シリカ材料の製造方法は、乾式法で製造されるフュームドシリカの製造方法として好適である。

【0027】

［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本願のシリカ材料の製造方法の一実施の形態を、図面及び化学式を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰り返さない。

【0028】

［シリカ材料の製造方法］
まず、図１〜図３及び化学式を参照して、本実施の形態に係るシリカ材料の製造方法の手順を説明する。図１は、シリカ材料の製造方法の手順を示すフローチャートである。図２は気相軸付法における光ファイバ用多孔質母材の形成工程を説明するための図である。図３は、気相軸付法後の焼結工程を説明するための図である。本実施の形態に係るシリカ材料の製造方法においては、図１に示すステップＳ１０〜ステップＳ５０の各ステップが実施される。

【0029】

図１〜図３を参照して、まずステップＳ１０においてフッ素がドープされたシリカ材料が形成される。本実施の形態においては、シリカ材料を乾式法によって形成する。必要とされるシリカ材料の種類によってシリカ材料の製造方法も異なるが、本実施の形態においては、一例として、乾式法の一種である気相軸付法により光ファイバ用多孔質母材を形成する手順について述べる。

【0030】

図２を参照して、まず塩化ケイ素を、Ｏ_２ガス及びＨ_２ガスをキャリアガスとした原料ガスとしてコア形成用バーナ３０とクラッド形成用バーナ３２に導入する。コア形成用バーナ３０に導入される原料ガスには、クラッドよりも屈折率を高くするためのＧｅ（ゲルマニウム）やＰ（リン）などの成分が添加される。またクラッド形成用バーナ３２に導入される原料ガスには、屈折率を下げるフッ素源としてフッ化炭素が添加される。クラッド形成用バーナ３２には、塩化ケイ素１００質量部に対して０．０１質量部以上１質量部以下のフッ化炭素が投入される。コアの屈折率を、そのコアの外周側に配置されるクラッドよりも高くすることで光ファイバ用シリカ材料として適した光ファイバ用の多孔質母材１０が形成される。このような多孔質母材１０から得られた石英ガラスを光ファイバとして用いると、コアに入射した光がクラッドとの界面で全反射され、損失なく光が伝播される。

【0031】

図２を参照して、供給される原料ガスをコア形成用バーナ３０及びクラッド形成用バーナ３２において加熱すると、式（１）及び式（２）で表される反応に基づいてＳｉＯ_２が形成される。またクラッド形成用バーナ３２に供給される原料ガスに含まれるフッ素源は、ＳｉＯ_２の一部にＳｉＦ結合を形成する形でドープされる。
ＳｉＣｌ_４＋２Ｈ_２＋Ｏ_２→ＳｉＯ_２＋４ＨＣｌ （１）
ＳｉＣｌ_４＋Ｏ_２→ＳｉＯ_２＋２Ｃｌ_２ （２）

【0032】

図２を参照して、出発棒２０を回転させながら、生成したＳｉＯ_２の微粒子４０，４２を出発棒２０の先端に堆積させつつ、出発棒２０を軸方向上方に引き上げていく。この操作によりＳｉＯ_２微粒子の集合体（多孔質母材１０）を軸方向に成長させる。このようにして、フッ素がドープされたシリカ材料としての光ファイバ用の多孔質母材１０が形成される。

【0033】

得られた多孔質母材１０は、加熱により光ファイバ用石英ガラスとすることができる。図３を参照して、多孔質母材１０を電気炉７０中で高温に加熱する。高温に加熱することにより、多孔質母材１０は透明ガラス化（焼結）される。このようにして、シリカ材料として、透明な光ファイバ用石英ガラス（プリフォーム５０）が形成される。

【0034】

多孔質母材１０が形成されたのち、次に上記式（２）の反応に従って副生する塩素を含有する塩素含有ガスを、水と接触させることにより、塩素を水に溶解させて捕捉する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０により塩素が水に溶解した廃液が得られる。

【0035】

塩素含有ガスを水と接触させる方法は特に限定されないが、本実施の形態においては、塩素含有ガスの流路上でシャワー状又はミスト状の水を塩素含有ガスに接触させることで、塩素を水に溶解させる。塩素含有ガスと接触する水はアルカリ性（ｐＨ７超）であることが好ましい。水がアルカリ性の場合、式（３）において発生するＨ^＋イオンが中和されるため、式（３）の反応がより矢印の右側の方向に進行しやすくなる。
２Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ→Ｃｌ⁻＋ＣｌＯ⁻＋２Ｈ^＋ （３）

【0036】

そのためアルカリ性の水を接触させることで水への塩素ガスの溶解量が増大する。このようにして塩素が水に溶解した廃液が得られる。この廃液には、次亜塩素酸イオンなどの塩素由来の化合物のみならず、上記ステップＳ１０において生成したものの、光ファイバ用の多孔質母材１０として利用されなかった固体状の粗ＳｉＯ_２等を含む固形の沈殿物も含まれる。この粗ＳｉＯ_２も難水溶性廃棄物の構成成分になりうる物質である。

【0037】

そのため、廃液を得る工程よりも後に、廃液をろ過し、固形分を分離する工程を経ることにより、廃液中に存在する粗ＳｉＯ_２を分離する（ステップＳ３０）。分離された粗ＳｉＯ_２は、必要に応じて水洗などの洗浄を行ってもよい。なおステップＳ３０は省略することも可能であるが、難水溶性廃棄物の量をより低減できる点でステップＳ３０を実施するのが好ましい。

【0038】

ステップＳ３０において、固体である粗ＳｉＯ_２を廃棄物とせず、粗ＳｉＯ_２を分離し、回収することにより、難水溶性廃棄物の量を削減することができる。分離された粗ＳｉＯ_２は、ガラスなどの原料としてリユースが可能である。そのため、地球環境に優しいシリカ材料の製造プロセスを実現することができる。

【0039】

次に上記廃液を処理する。排液を処理する工程においては、廃液にカルシウム化合物を添加し、廃液中の余剰のフッ素を捕捉する工程（ステップＳ４０）と、廃液にＨ_２Ｏ_２を接触させて、廃液中の次亜塩素酸イオンを還元する工程（ステップＳ５０）とが行われる。ステップＳ４０とステップＳ５０の順序は特に限定されない。本実施の形態においては廃液にカルシウム化合物を添加し、廃液中の余剰のフッ素を捕捉する工程（ステップＳ４０）を先に行う例について説明する。

【0040】

ステップＳ４０においては廃液にカルシウム化合物を添加し、廃液中の余剰のフッ素をフッ化カルシウムとして捕捉する。フッ素はカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）と相性が良いことから、フッ素の捕捉剤としてカルシウム塩などのカルシウム化合物が廃液に添加される。例えばＣａ（ＯＨ）_２などのカルシウム化合物を添加することにより廃液中のフッ素を捕捉することができる。なお、ここでいう「フッ素」とは、フッ素単体のみを意味するのではなく、フッ化物イオン、フッ化物その他のフッ素を含有するあらゆる化学物質を意味する。生じたフッ化カルシウムは、ろ過により除去することも可能である。

【0041】

次に上記廃液にＨ_２Ｏ_２を接触させる（ステップＳ５０）。このとき、式（６）に基づいて、廃液中の次亜塩素酸イオンが塩化物イオンと水と酸素に分解される。
ＣｌＯ⁻＋Ｈ_２Ｏ_２→Ｃｌ⁻＋Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２↑ （６）

【0042】

式（６）に示す反応においては、カルシウムイオンと結合して難水溶性の廃棄物を生じさせるような物質は生じない。そのため、還元剤としてＨ_２Ｏ_２を廃液に接触させて廃液中の次亜塩素酸イオンを分解することにより、難水溶性廃棄物の発生量を低減できる。このように、カルシウムイオンをフッ素の捕捉剤として添加した場合でも、難水溶性廃棄物の発生量を低減できる。その結果、シリカ材料の製造コストを低減することができる。

【0043】

以上が一連のシリカ材料の製造方法の流れである。なお、上記実施形態のステップＳ１０においては、乾式法によるシリカ材料の形成工程の一例として気相軸付法により光ファイバ用の多孔質母材１０を形成する工程を述べたが、乾式法によるシリカ材料の形成工程はこれに限定されない。例えばステップＳ１０は、乾式法によりフュームドシリカを形成する方法であってもよい。このとき、形成されるシリカ材料はフュームドシリカであってもよい。

【0044】

また上記実施形態においては、廃液を得る工程（ステップＳ２０）後のステップＳ３０において粗ＳｉＯ_２を分離する工程を行ったが、粗ＳｉＯ_２を分離する工程は、廃液を得る工程（ステップＳ２０）よりも後の任意の段階で行うことができる。例えば、廃液にＨ_２Ｏ_２を接触させるステップＳ５０の後で、得られた廃液から粗ＳｉＯ_２を濾過により分離してもよい。メタ重亜硫酸ナトリウムを還元剤として用いる場合には、ＣａＳＯ_４の沈殿が生じた後は粗ＳｉＯ_２が汚泥としてその沈殿物に取り込まれ、粗ＳｉＯ_２のみの濾過が困難である。これに対し、上記実施の形態に係るシリカ材料の製造方法においては難水溶性のＣａ塩が生じないことから、工程上の制約が少ない。そのためステップＳ５０の後で粗ＳｉＯ_２を濾過により分離してもよい。またステップＳ４０とステップＳ５０についても互いに入れ替えが可能である。このように上記シリカ材料の製造方法は、工程設計上の自由度が高いという利点もある。

【0045】

このように、本実施の形態により、塩化ケイ素とフッ素源とを原料とした場合であっても、難水溶性廃棄物の発生量が少なく環境に優しいシリカ材料の製造方法を提供することができる。また難水溶性廃棄物の発生量を低減することで廃棄物の処理コストを削減でき、ひいてはシリカ材料の生産コストを削減することができる。

【0046】

［水溶性廃棄物の発生量の低減例］
次に実際に本実施の形態に係るシリカ材料の製造方法を実施することにより、難水溶性廃棄物である汚泥の発生量が削減された例を下記表１〜表３に示す。表中に示される数字の単位は質量部である。

【0047】

表１は、還元剤としてメタ重亜硫酸ナトリウムを用いた比較例の結果である。表２は本実施の形態に係るシリカ材料の製造方法に従って、還元剤としてＨ_２Ｏ_２を用いた例である。表３は本実施の形態に係るシリカ材料の製造方法に従って、還元剤としてＨ_２Ｏ_２を用い、さらにろ過により粗ＳｉＯ_２を分離した例である。表１と表２の比較から、本願のシリカ材料の製造方法に従った表２に示す結果によれば、比較例と比較して汚泥の排出量が４０質量％削減される。これはＣａＳＯ_４の発生が抑制されたことによる。また表１と表３の比較から、還元剤としてＨ_２Ｏ_２を用いるとともに、廃液の濾過により粗ＳｉＯ_２を分離すると、汚泥の発生量が９０質量％削減される。

【0048】

【表1】

【0049】

【表2】

【0050】

【表3】

【0051】

以上の結果からわかるように、上記シリカ材料の製造方法による汚泥量の低減効果は大きい。このように、環境に優しく、廃棄物処理コストを削減することができるシリカ材料の製造方法が提供される。

【0052】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本願のシリカ材料の製造方法は、塩化ケイ素とフッ素源とを原料としたシリカ材料の製造方法であって、難水溶性廃棄物の発生量の低減が求められる場面において特に有利に適用され得る。

【符号の説明】

【0054】

１０ 多孔質母材
２０ 出発棒
３０ コア形成用バーナ
３２ クラッド形成用バーナ
４０ 微粒子
４２ 微粒子
５０ プリフォーム
７０ 電気炉

【図1】

【図2】

【図3】