改进的微孔硅酸锆的生产的制作方法
【专利说明】改进的微孔硅酸锆的生产
[0001] 相关申请
[0002] 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。
[0003] 发明背景
[0004] ⑴发明领域
[0005] 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。
[0006] (ii)相关领域的描述
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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
[0010] 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。
[0011] 一方面，本发明涉及包含式ApMxZivxSinGe yOm(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O至小于1，〃n〃的值为约O 至约12, 〃y〃的值为0至约12, 〃m〃的值为约3至约36且1彡n+y彡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. Omeq/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。
[0012] 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。
[0013] 附图简述
[0014] 图1是显示了微孔硅酸锆Nai19ZrSiitllCV 11 · 2. 7IH2O (MW 420. 71)结构的多面体 绘制的说明图
[0015] 图2 :用于生产增强的ZS-9的具有挡板的反应容器
[0016] 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
[0017] 图4 :在无筛选的情况下的UZSi-9的粒度分布。
[0018] 图5 :实施例1a的粒度分析。
[0019] 图6 :实施例1a的终产物的粒度分布。
[0020] 图7 :实施例1a的来自罗森蒙得槽（groove of Rosenmund)的固体的粒度分布。
[0021] 图8 :实施例2的粒度分析。
[0022] 图9 :实施例2的粒度分布。
[0023] 图10 :实施例3的颗粒XRD。
[0024] 图11 :实施例3的粒度分析。
[0025] 图12 :实施例3的粒度分布。
[0026] 发明详述
[0027] 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中所描述，硅酸锆具有由ZrO2八面体单元和SiO2四面体单元 组成的微孔构架结构。图1是显示了微孔硅酸锆Na 2.19ZrSi3.Q109. n. ·2. 71H20(MW 420. 71) 的结构的多面体绘制的说明图。所述深色多边形描绘了八面体氧化锆单元同时浅色多边形 描绘了四面体二氧化硅单元。阳离子并未描绘于图1中。
[0028] 本发明的微孔交换剂具有大容量和对钾或铵的强亲和性，即选择性。十一种类型 的硅酸锆是可用的，UZSi-I至UZSi-ΙΙ，已经开发了具有针对离子各种亲和性的每种类型。 参见，如美国专利No. 5, 891，417。UZSi-9 (另外也称为ZS-9)是一种用于吸收钾和铵的特 别有效的硅酸锆吸收体。这些硅酸锆具有以下的经验式：
[0029] ApMxZr1^xSinGe yOm (I)
[0030] 其中A是选自钾离子、钠离子、铷离子、铯离子、钙离子、镁离子、水合氢离子或其 混合物的可交换的阳离子，M是至少一种选自铪（4+)、锡（4+)、铌（5+)、钛（4+)、铈（4+)、锗 (4+)、镨（4+)和铽（4+)的骨架金属，〃p〃的值为约1至约20, 〃x〃的值为0至小于1，〃n〃 的值为约O至约12, 〃y〃的值为O至约12, 〃m〃的值为约3至约36且1彡n+y彡12。锗可 取代硅、锆或其组合。优选地，X和y为零或两者接近零，因为锗和其它金属通常以痕量存 在。因为所述组合物基本上不溶于体液中（在中性或碱性PH下），它们可被口服摄取以去 除肠胃系统中的毒素。
[0031] 金属酸锫（zirconium metallates)通过经由合并锫、娃和/或锗的反应源、任选 一种或多种M金属、至少一种碱金属及水的反应混合物的水热结晶来制备。所述碱金