JP6689671B2 - イオン交換材料、イオン交換体、イオン吸着装置、水処理システム、イオン交換材料の製造方法、及びイオン交換体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、イオンを交換するイオン交換材料、イオン交換材料を用いてなるイオン交換体、並びにイオン交換体を備えたイオン吸着装置及び水処理システムに関する。また、本発明は、イオン交換材料の製造方法及びイオン交換体の製造方法に関する。
従来から、特定のイオンを除去もしくは取り込むために、チタン酸アルカリ金属化合物をイオン交換体として使用することが提案されている。例えば、特許文献１ではチタン酸ナトリウムをイオン交換体として使用しており、特許文献２ではチタン酸カリウムをイオン交換体として使用している。
特定のイオンとして、特に放射性のストロンチウムやセシウムなどを汚染された水から除去するため、更なるイオン交換性能の向上が求められている。
本発明は、上記の課題に鑑み、イオン交換性能に優れたイオン交換材料、当該イオン交換材料を用いたイオン交換体、並びに当該イオン交換体を備えたイオン吸着装置及び水処理システムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、イオン交換性能に優れたチタン酸化合物系のイオン交換材料の製造方法及びイオン交換性能に優れたチタン酸化合物系のイオン交換体の製造方法を提供することも目的とする。
上記目的を達成すべく、本発明に係るイオン交換材料は、Ｋ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＯを含むイオン交換材料であって、Ｃｕ−Ｋα線源を用いたＸ線回折スペクトルにおいて、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲にある第１ピークと回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲にある第２ピークとを有する構成（第１の構成）である。
また、上記第１の構成のイオン交換材料において、前記第２ピークに対する前記第１ピークの強度比が２．０以上５．０以下である構成（第２の構成）であることが好ましい。
また、上記第１又は第２の構成のイオン交換体において、Ｋ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＯの原子比率が一般式Ｋ２ｘＴｉｙＮｂ２ｚＯｘ＋２ｙ＋５ｚにより表され、ｘ、ｙ、及びｚが、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．２６≦ｘ≦０．６０、及び０．０２≦ｚ≦０．３３を満たす構成（第３の構成）であることが好ましい。
上記目的を達成すべく、本発明に係るイオン交換体は、上記第１〜第３いずれかの構成のイオン交換材料をバインダーを用いて造粒してなる構成（第４の構成）である。
上記目的を達成すべく、本発明に係るイオン吸着装置は、上記第４の構成のイオン交換体と、前記イオン交換体が充填される容器と、を備える構成（第５の構成）である。
上記目的を達成すべく、本発明に係る水処理システムは、上記第５の構成のイオン吸着装置を備える構成（第６の構成）である。
上記目的を達成すべく、本発明に係るイオン交換材料の製造方法は、Ｋ２Ｏまたは加熱によりＫ２Ｏを生成するカリウム化合物と、ＴｉＯ２または加熱によりＴｉＯ２を生成するチタン化合物と、Ｎｂ２Ｏ５または加熱によりＮｂ２Ｏ５を生成するニオブ化合物と、を混合する混合ステップと、前記混合ステップによって生成された混合物を７００℃以上１０００℃以下で焼成する焼成ステップと、を有し、前記混合ステップにおいて、Ｋ２Ｏ、ＴｉＯ２、及びＮｂ２Ｏ５のモル比が、Ｋ２Ｏ：ＴｉＯ２：Ｎｂ２Ｏ５＝ｘ：ｙ：ｚとなるように配合し、ｘ、ｙ、及びｚが、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．２６≦ｘ≦０．６０、及び０．０２≦ｚ≦０．３３を満たす構成（第７の構成）である。
上記目的を達成すべく、本発明に係るイオン交換体の製造方法は、上記第１〜第３いずれかの構成のイオン交換材料又は上記第７の構成の製造方法によって生成されたイオン交換材料と、バインダーの原料と、を混合し造粒する混合・造粒ステップと、前記混合・造粒ステップで得られた造粒物を、７０℃以上１０００℃以下で加熱するステップを有する構成（第８の構成）である。
また、本発明に係るイオン交換体の製造方法は、上記第１〜第３いずれかの構成のイオン交換材料又は上記第７の構成の製造方法によって生成されたイオン交換材料と、バインダーとしてジオポリマーの原料と、を混合し造粒した造粒物を、７０℃以上２５０℃以下で加熱する構成（第１０の構成）であることが好ましい。
本発明によれば、イオン交換性能に優れたイオン交換材料、当該イオン交換材料を用いて造粒したイオン交換体、並びに当該イオン交換体を備えたイオン吸着装置及び水処理システムを提供することができる。
また、本発明によれば、イオン交換性能に優れたチタン酸化合物系のイオン交換材料の製造方法及びイオン交換性能に優れたチタン酸化合物系のイオン交換材料を用いたイオン交換体の製造方法を提供することもできる。
以下では、本発明に係るイオン交換材料及び本発明に係るイオン交換体（造粒品）の実施の形態について説明する。
＜イオン交換材料の製造方法＞
本発明の一実施形態に係るイオン交換材料の製造方法は、混合ステップと、前記混合ステップによって生成された混合物を７００℃以上１０００℃以下で焼成する焼成ステップと、を有する。
本発明の一実施形態に係るイオン交換材料の製造方法は、混合ステップと、前記混合ステップによって生成された混合物を７００℃以上１０００℃以下で焼成する焼成ステップと、を有する。
上記の混合ステップでは、Ｋ２Ｏまたは加熱によりＫ２Ｏを生成するカリウム化合物と、ＴｉＯ２または加熱によりＴｉＯ２を生成するチタン化合物と、Ｎｂ２Ｏ５または加熱によりＮｂ２Ｏ５を生成するニオブ化合物と、が混合される。より詳細には、上記の混合ステップでは、Ｋ２Ｏ、ＴｉＯ２、及びＮｂ２Ｏ５のモル比が、Ｋ２Ｏ：ＴｉＯ２：Ｎｂ２Ｏ５＝ｘ：ｙ：ｚとなるように、Ｋ２Ｏまたは加熱によりＫ２Ｏを生成するカリウム化合物と、ＴｉＯ２または加熱によりＴｉＯ２を生成するチタン化合物と、Ｎｂ２Ｏ５または加熱によりＮｂ２Ｏ５を生成するニオブ化合物と、が配合される。ｘ、ｙ、及びｚは、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．２６≦ｘ≦０．６０、及び０．０２≦ｚ≦０．３３を満たす。
上述した製造方法によると、ソルボサーマル合成工程あるいは特許文献１において採用されている水熱合成工程を実行しなくてすむため、ソルボサーマル合成工程あるいは水熱合成工程を実行する場合と比較して製造時間を短くすることができ、製造コストを下げることができる。
＜本発明のイオン交換材料＞
本発明のイオン交換材料は、Ｋ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＯを含むイオン交換材料であって、Ｃｕ−Ｋα線源を用いたＸ線回折スペクトルにおいて、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲にある第１ピークと回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲にある第２ピークとを有する結晶性の化合物である。本発明のイオン交換材料としては、例えば上述した製造方法によって製造されたイオン交換材料を用いることができる。
本発明のイオン交換材料は、Ｋ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＯを含むイオン交換材料であって、Ｃｕ−Ｋα線源を用いたＸ線回折スペクトルにおいて、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲にある第１ピークと回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲にある第２ピークとを有する結晶性の化合物である。本発明のイオン交換材料としては、例えば上述した製造方法によって製造されたイオン交換材料を用いることができる。
上記の第１ピーク及び第２ピークはＫ−Ｔｉ−Ｎｂ−Ｏ系の結晶（チタン酸ニオブ酸カリウム）に起因するピークであると推測される。したがって、本発明のイオン交換材料は、Ｋ−Ｔｉ−Ｎｂ−Ｏ系の結晶を有し、層状構造を有するチタン酸カリウム中のチタンの一部がニオブに置換した構造を有すると推定される。本発明のイオン交換材料の方がチタン酸カリウムよりもイオン交換性能を高くすることができる理由は、本発明のイオン交換材料の主体がＫ−Ｔｉ−Ｎｂ−Ｏ系の結晶（チタン酸ニオブ酸カリウム）であって、チタンからニオブへの置換によって、例えばストロンチウムやセシウム等とのイオン交換反応により適した層状構造を形成したためであると推定される。なお、イオン交換率の測定方法については後述する。
また、本発明のイオン交換材料は、Ｋ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＯの原子比率が一般式Ｋ２ｘＴｉｙＮｂ２ｚＯｘ＋２ｙ＋５ｚにより表され、ｘ、ｙ、及びｚが、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．２６≦ｘ≦０．６０、及び０．０２≦ｚ≦０．３３を満たすことが好ましい。上記のようにｘ、ｙ、及びｚの各範囲を定めることで、カリウム、チタン、ニオブのいずれかが極端に少なくなることが回避できるので、イオンと交換されるカリウムが十分に確保でき、且つ、イオン交換に好適な層状構造が維持される。したがって、イオン交換性能を高くすることができる。好ましくは、上記のｘ及びｚが、０．２６≦ｘ≦０．４５及び０．０２≦ｚ≦０．３３を満たすようにする。さらに本発明のイオン交換材料を含む本発明のイオン交換体（造粒品）の強度を考慮すると、より好ましくは、上記のｘ及びｚが、０．２８≦ｘ≦０．４２及び０．０５≦ｚ≦０．１８を満たすようにする。
なお、本発明のイオン交換材料は、意図していない不純物を含んでいる場合がある。不純物は少量であればイオン交換性能及び本発明のイオン交換材料を含む本発明のイオン交換体（造粒品）の形態保持強度にあまり影響がない。すなわち、少量の不純物を含む本発明のイオン交換材料は、不純物を含まない本発明のイオン交換材料と略同様の効果を奏する。
本発明のイオン交換材料では、二チタン酸カリウム及び四チタン酸カリウムの少なくとも一つを含んでいても良い。二チタン酸カリウム及び四チタン酸カリウムの各特性の少なくとも一つを利用して、本発明のイオン交換材料の特性を調整することができるからである。また、本発明のイオン交換材料中に未反応の原料である酸化チタンが残留していても良い。
＜本発明のイオン交換材料の製造方法＞
本発明のイオン交換材料を製造する工程の一例について説明する。
本発明のイオン交換材料を製造する工程の一例について説明する。
図１は、本発明のイオン交換材料を製造する工程の一例を示すフローチャートである。
まず、所定の組成比で計量された二酸化チタン（ＴｉＯ２）と酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）を混合処理（ステップＳ１０）に付して二酸化チタン（ＴｉＯ２）と酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）と炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）との粉末混合物を生成する。ステップＳ１０の混合処理としては、例えば振動ミル、ビーズミル、ヘンシェルミキサー等を使用した乾式混合や、水中で撹拌混合する湿式混合が挙げられる。湿式混合の場合には、混合スラリーの乾燥処理（ステップＳ２０）が必要となり、例えばスプレードライを用いた噴霧乾燥処理を挙げることができるが、噴霧乾燥処理に限定されない。
次に、上記の粉末混合物を焼成処理（ステップＳ３０）に付して粉末混合物を化学反応させる。この化学反応によって、粉状体であるイオン交換材料が生成される。ステップＳ３０の焼成条件としては、例えば焼成温度７００〜１０００℃、焼成時間１〜５時間を挙げることができる。焼成温度が７００℃未満である場合には、イオン交換材料中に未反応の原料が多量に残留する虞がある。焼成温度が１０００℃を超える場合には、粉末が溶解して塊状になる虞がある。焼成時間が１時間未満である場合には、イオン交換材料中に未反応の原料が多量に残留する虞がある。焼成時間が５時間を超える場合には、十分にマージンをとっている反応完了予想時間を超えた後にも熱エネルギーが投入され熱エネルギーが無駄に消費されることになる。ただし、各数値はあくまで例示であり、例えば焼成炉の性能あるいは温度測定位置などに応じて適切な値は変化する。
上記したイオン交換材料の平均粒子径は、１〜１００μｍであることが好ましい。平均粒子径が１μｍ以上である場合には、工業生産上、扱い易くなる。平均粒子径が１００μｍを超える場合には、イオン交換体（造粒品）の製造時のバインダーとの均一混合性に支障をきたす虞があり、その場合は粉砕等により粒度を調整する必要がある。より好ましい平均粒子径は、１〜３０μｍである。
図２は、本発明のイオン交換材料から本発明のイオン交換体（造粒品）を製造する工程の一例を示すフローチャートである。
上記した本発明のイオン交換材料とバインダーの原料とを混合処理（ステップＳ４０）し、次に造粒処理（ステップＳ５０）を行う。このとき、造粒を促進するためにポリビニルアルコール溶液等を加えてもよい。バインダー添加量は、バインダー添加量に関するイオン交換性能と造粒強度とのトレードオフを考慮して適正範囲に収めるとよい。ステップＳ５０の次に、焼成処理（ステップＳ６０）によって本発明のイオン交換材料とバインダーの原料とを結着させ、本発明のイオン交換材料を含む多孔質粒子であるイオン交換体（造粒品）を得る。
ステップＳ５０の造粒処理としては、特に制限はなく、転動造粒法、流動層造粒法、混合撹拌造粒法、押出造粒法、溶融造粒法、噴霧造粒法、圧縮造粒法、及び破砕造粒法等が挙げられる。混合撹拌造粒法等は、ステップＳ４０とステップＳ５０を同一装置で行える利点を有する。また、本発明のイオン交換材料と混合されるバインダーの原料に特に制限はないが、バインダーはジオポリマーであることが好ましい。
ジオポリマーとは、活性フィラーとアルカリ金属ケイ酸塩を含む硬化体である。ジオポリマーは、活性フィラーから溶出した金属がアルカリ金属ケイ酸塩水溶液と接することによって、アルカリ金属ケイ酸塩のケイ酸錯体（ＳｉＯ４）を架橋してポリマー化して得ることができる。ジオポリマーは高い強度を有する。このため、ジオポリマーを介して本発明のイオン交換材料粒子同士が結着している結着部分の機械的結合力に優れる。したがって、他のバインダーを用いた場合よりも高強度のイオン交換体（造粒品）が得られる。また、ジオポリマーは水分による強度低下がない。このため、ジオポリマーをバインダーとして用いることで、水中に長期時間浸漬後も高い強度を保つイオン交換体（造粒品）が得られる。さらに、ジオポリマーは２５０℃以下の低温で強度が発現するので、本発明のイオン交換材料の組成、結晶構造を変質させるような反応を抑制することができ、本発明のイオン交換材料のイオン交換特性を損ねることが少ない。
ステップＳ４０の焼成条件としては、例えば焼成温度７０〜１０００℃、焼成時間１〜４８時間を挙げることができる。
バインダーをジオポリマーにする場合、上述した通りジオポリマーは２５０℃以下の低温で強度が発現するので、ステップＳ４０の焼成条件としては、例えば焼成温度７０〜２５０℃、焼成時間１〜４８時間を挙げることができる。すなわち、バインダーをジオポリマーにすることによって、ステップＳ４０の焼成温度の低温化を図ることができる。焼成温度を７０℃以上とすることにより、ジオポリマーの固化を早めることができる。バインダーをジオポリマーにする場合、より好ましくは焼成温度を８０〜１５０℃とする。焼成温度が８０℃以上でジオポリマーの固化が強固になり、焼成温度が１５０℃以下でジオポリマー中の水分の急激な沸騰を抑えることができジオポリマーの結着部分を均一にできる。また、固化させるための時間が１時間以上にするとジオポリマーの固化が強固になり、固化させるための時間が４８時間を越えると生産性が低下するため、バインダーをジオポリマーにする場合には焼成時間が１時間以上で４８時間以下であることが好ましい。
バインダーをジオポリマーにする場合、ステップＳ４０の混合処理では、イオン交換材料とジオポリマーの原料の一つである活性フィラーとを均一に混合させる。活性フィラーとしては、例えば、メタカオリン、ムライト、礬土頁岩、フライアッシュ、白土、焼成汚泥などの粘土鉱物や、ガラス粉砕品、高炉スラグ等を用いるとよい。次にステップ５０の造粒処理で、ジオポリマーのもう一つの原料であるアルカリ金属ケイ酸塩と水とを用いる。アルカリ金属ケイ酸塩としては、例えば、水ガラスなどのケイ酸ナトリウム水溶液、ケイ酸カリウム水溶液などを用いるとよい。さらに、ジオポリマーの原料に有機バインダーを含めてもよい。有機バインダーとしては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロール、ヒドロキシエチルセルロース、澱粉等を用いるとよい。
以下では、本発明の実施例について更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。すなわち、下記で説明する各種の処理方法や造粒方法など、公知の一般的な技術を適用することが可能な部分については、下記の実施例に何ら限定されることなく、その内容を適宜変更することが可能であることは言うまでもない。
＜実施例１＞
（１−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２１．８重量部、酸化ニオブを８．７重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１９．５重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度５９３（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度５００（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度１８１３（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度１６０３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．６４Ｔｉ０．６１Ｎｂ０．１４Ｏ１．８９により表されるイオン交換材料であった。
（１−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２１．８重量部、酸化ニオブを８．７重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１９．５重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度５９３（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度５００（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度１８１３（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度１６０３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．６４Ｔｉ０．６１Ｎｂ０．１４Ｏ１．８９により表されるイオン交換材料であった。
（１−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１−１）で得られたイオン交換材料１０ｋｇと、メタカオリン１．０ｋｇを高速混合造粒機（ダルトン株式会社、ＲＭＯ−４Ｈ）により、高速撹拌させて混合粉末を生成した。その後、水ガラスとして１号珪酸ソーダ（Ｎａ2Ｏ・２ＳｉＯ2）２．５ｋｇを水１．５ｋｇで希釈し、上記の混合粉末にスプレーしながら撹拌することにより造粒させた。得られた造粒体を電気マッフル炉にて大気雰囲気下、１５０℃で１２時間焼成してイオン交換体を得た。上記したイオン交換体の粒径は例えば３００〜６００μｍ程度である。なお、後述する実施例２〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７においても、イオン交換体の粒径は例えば３００〜６００μｍ程度である。
（１−１）で得られたイオン交換材料１０ｋｇと、メタカオリン１．０ｋｇを高速混合造粒機（ダルトン株式会社、ＲＭＯ−４Ｈ）により、高速撹拌させて混合粉末を生成した。その後、水ガラスとして１号珪酸ソーダ（Ｎａ2Ｏ・２ＳｉＯ2）２．５ｋｇを水１．５ｋｇで希釈し、上記の混合粉末にスプレーしながら撹拌することにより造粒させた。得られた造粒体を電気マッフル炉にて大気雰囲気下、１５０℃で１２時間焼成してイオン交換体を得た。上記したイオン交換体の粒径は例えば３００〜６００μｍ程度である。なお、後述する実施例２〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７においても、イオン交換体の粒径は例えば３００〜６００μｍ程度である。
得られたイオン交換体をＸ線回折分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲、及び１３．５°〜１３．８°の範囲それぞれにピークが確認された。
＜実施例２＞
（２−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを１５．３重量部、酸化ニオブを１７．０重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１７．７重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度８５７（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度７０７（相対値）のピークがあり、１３．０°〜１３．４°の範囲に強度２３５０（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．６６Ｔｉ０．５０Ｎｂ０．３４Ｏ２．１８により表されるイオン交換材料であった。
（２−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを１５．３重量部、酸化ニオブを１７．０重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１７．７重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度８５７（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度７０７（相対値）のピークがあり、１３．０°〜１３．４°の範囲に強度２３５０（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．６６Ｔｉ０．５０Ｎｂ０．３４Ｏ２．１８により表されるイオン交換材料であった。
（２−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（２−１）で得られたイオン交換材料を用いて、焼成温度を１２０℃とすること以外（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（２−１）で得られたイオン交換材料を用いて、焼成温度を１２０℃とすること以外（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
得られたイオン交換体をＸ線回折分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲それぞれにピークが確認された。
＜実施例３＞
（３−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２０．０重量部、酸化ニオブを８．４重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２１．６重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度３００（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度６２０（相対値）のピークがあり、１３．０°〜１３．４°の範囲に強度２２５０（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度３１６３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．７２Ｔｉ０．５７Ｎｂ０．１４Ｏ１．８５により表されるイオン交換材料であった。
（３−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２０．０重量部、酸化ニオブを８．４重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２１．６重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度３００（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度６２０（相対値）のピークがあり、１３．０°〜１３．４°の範囲に強度２２５０（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度３１６３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．７２Ｔｉ０．５７Ｎｂ０．１４Ｏ１．８５により表されるイオン交換材料であった。
（３−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（３−１）で得られたイオン交換材料を用いて（２−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（３−１）で得られたイオン交換材料を用いて（２−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
得られたイオン交換体をＸ線回折分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲、及び回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲それぞれにピークが確認された。
＜実施例４＞
（４−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを１４．１重量部、酸化ニオブを１５．６重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２０．４重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度４１０（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度７９７（相対値）のピークがあり、１３．０°〜１３．４°の範囲に強度３４８３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．７８Ｔｉ０．４６Ｎｂ０．３０Ｏ２．０６により表されるイオン交換材料であった。
（４−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを１４．１重量部、酸化ニオブを１５．６重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２０．４重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度４１０（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度７９７（相対値）のピークがあり、１３．０°〜１３．４°の範囲に強度３４８３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．７８Ｔｉ０．４６Ｎｂ０．３０Ｏ２．０６により表されるイオン交換材料であった。
（４−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（４−１）で得られたイオン交換材料を用いて、焼成温度を１００℃とすること以外（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（４−１）で得られたイオン交換材料を用いて、焼成温度を１００℃とすること以外（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
得られたイオン交換体をＸ線回折分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲それぞれにピークが確認された。
＜参考例１＞
（５−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２５．１重量部、酸化ニオブを７．２重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１７．７重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度７５０（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度３４０（相対値）のピークがあり、１３．０°〜１３．４°の範囲に強度９７０（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度１３２３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ0.54Ｔｉ0.67Ｎｂ0.12Ｏ1.91により表されるイオン交換材料であった。
（５−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２５．１重量部、酸化ニオブを７．２重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１７．７重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度７５０（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度３４０（相対値）のピークがあり、１３．０°〜１３．４°の範囲に強度９７０（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度１３２３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ0.54Ｔｉ0.67Ｎｂ0.12Ｏ1.91により表されるイオン交換材料であった。
（５−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（５−１）で得られたイオン交換材料を用いて、焼成温度を２００℃とすること以外（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（５−１）で得られたイオン交換材料を用いて、焼成温度を２００℃とすること以外（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
得られたイオン交換体をＸ線回折分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲、及び回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲それぞれにピークが確認された。
＜参考例２＞
（６−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを１０．７重量部、酸化ニオブを２３．８重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１５．５重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度４０３（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度３１７（相対値）のピークがあり、１３．０°〜１３．４°の範囲に強度８７３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ0.66Ｔｉ0.40Ｎｂ0.54Ｏ2.48により表されるイオン交換材料であった。
（６−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを１０．７重量部、酸化ニオブを２３．８重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１５．５重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度４０３（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度３１７（相対値）のピークがあり、１３．０°〜１３．４°の範囲に強度８７３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ0.66Ｔｉ0.40Ｎｂ0.54Ｏ2.48により表されるイオン交換材料であった。
（６−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（６−１）で得られたイオン交換材料を用いて（５−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（６−１）で得られたイオン交換材料を用いて（５−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜参考例３＞
（７−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２２．３重量部、酸化ニオブを３．１重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２４．６重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度２９７（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度７３３（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度９２４７（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ0.76Ｔｉ0.60Ｎｂ0.04Ｏ1.68により表されるイオン交換材料であった。
（７−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２２．３重量部、酸化ニオブを３．１重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２４．６重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度２９７（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度７３３（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度９２４７（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ0.76Ｔｉ0.60Ｎｂ0.04Ｏ1.68により表されるイオン交換材料であった。
（７−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（７−１）で得られたイオン交換材料を用いて、焼成を８０℃で２４時間とすること以外（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（７−１）で得られたイオン交換材料を用いて、焼成を８０℃で２４時間とすること以外（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜参考例４＞
（８−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを７．０重量部、酸化ニオブを１８．５重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２４．４重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度１０８３（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度３８５３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ1.06Ｔｉ0.26Ｎｂ0.42Ｏ2.10により表されるイオン交換材料であった。
（８−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを７．０重量部、酸化ニオブを１８．５重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２４．４重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度１０８３（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度３８５３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ1.06Ｔｉ0.26Ｎｂ0.42Ｏ2.10により表されるイオン交換材料であった。
（８−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（８−１）で得られたイオン交換材料を用いて（７−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（８−１）で得られたイオン交換材料を用いて（７−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
得られたイオン交換体をＸ線回折分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲それぞれにピークが確認された。
＜参考例５＞
（９−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを４．９重量部、酸化ニオブを２４．１重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２１．０重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度１８２０（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度７７１３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ1.00Ｔｉ0.20Ｎｂ0.60Ｏ2.40により表されるイオン交換材料であった。
（９−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを４．９重量部、酸化ニオブを２４．１重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２１．０重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度１８２０（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度７７１３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ1.00Ｔｉ0.20Ｎｂ0.60Ｏ2.40により表されるイオン交換材料であった。
（９−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（９−１）で得られたイオン交換材料を用いて（７−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（９−１）で得られたイオン交換材料を用いて（７−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
得られたイオン交換体をＸ線回折分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲それぞれにピークが確認された。
＜参考例６＞
（１０−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを１２．７重量部、酸化ニオブを１０．１重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２７．２重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度７８０（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度２５０３（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度１６８０（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ1.00Ｔｉ0.40Ｎｂ0.20Ｏ1.80により表されるイオン交換材料であった。
（１０−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを１２．７重量部、酸化ニオブを１０．１重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２７．２重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度７８０（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度２５０３（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度１６８０（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ1.00Ｔｉ0.40Ｎｂ0.20Ｏ1.80により表されるイオン交換材料であった。
（１０−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１０−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（１０−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜参考例７＞
（１１−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２．４重量部、酸化ニオブを２２．４重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２５．３重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度１２８３（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度３４５３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ1.24Ｔｉ0.10Ｎｂ0.56Ｏ2.22により表されるイオン交換材料であった。
（１１−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２．４重量部、酸化ニオブを２２．４重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２５．３重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度１２８３（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度３４５３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ1.24Ｔｉ0.10Ｎｂ0.56Ｏ2.22により表されるイオン交換材料であった。
（１１−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１１−１）で得られたイオン交換材料を用いて（７−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（１１−１）で得られたイオン交換材料を用いて（７−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
得られたイオン交換体をＸ線回折分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲それぞれにピークが確認された。
＜参考例８＞
（１２−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを８．４重量部、酸化ニオブを５．９重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを３５．７重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度３６７（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度７８７（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度４６７（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ1.34Ｔｉ0.27Ｎｂ0.12Ｏ1.51により表されるイオン交換材料であった。
（１２−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを８．４重量部、酸化ニオブを５．９重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを３５．７重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度３６７（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲に強度７８７（相対値）のピークがあり、１３．５°〜１３．８°の範囲に強度４６７（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ1.34Ｔｉ0.27Ｎｂ0.12Ｏ1.51により表されるイオン交換材料であった。
（１２−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１２−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（１２−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜比較例１＞
（１３−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化ニオブを２４．５重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２５．５重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度１６５３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ１．３４Ｎｂ０．６６Ｏ２．３２により表されるイオン交換材料であった。
（１３−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化ニオブを２４．５重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２５．５重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度１６５３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ１．３４Ｎｂ０．６６Ｏ２．３２により表されるイオン交換材料であった。
（１３−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１３−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（１３−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜比較例２＞
（１４−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化ニオブを３７．１重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１２．９重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度３０７（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度２９７（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．８０Ｎｂ１．２０Ｏ３．４０により表されるイオン交換材料であった。
（１４−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化ニオブを３７．１重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１２．９重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度３０７（相対値）のピークがあり、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度２９７（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．８０Ｎｂ１．２０Ｏ３．４０により表されるイオン交換材料であった。
（１４−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１４−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（１４−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜比較例３＞
（１５−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを５．６重量部、酸化ニオブを３１．８重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１２．６重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度２５３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．６４Ｔｉ０．２５Ｎｂ０．８６Ｏ２．９７により表されるイオン交換材料であった。
（１５−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを５．６重量部、酸化ニオブを３１．８重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１２．６重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度２５３（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．６４Ｔｉ０．２５Ｎｂ０．８６Ｏ２．９７により表されるイオン交換材料であった。
（１５−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１５−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（１５−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜比較例４＞
（１６−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを１４．２重量部、酸化ニオブを２３．６重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１２．３重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度４３０（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．５０Ｔｉ０．５０Ｎｂ０．５０Ｏ２．５０により表されるイオン交換材料であった。
（１６−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを１４．２重量部、酸化ニオブを２３．６重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１２．３重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度４３０（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．５０Ｔｉ０．５０Ｎｂ０．５０Ｏ２．５０により表されるイオン交換材料であった。
（１６−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１６−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（１６−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜比較例５＞
（１７−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２７．１重量部、酸化ニオブを１５．０重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを７．９重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度３７７（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．２６Ｔｉ０．７５Ｎｂ０．２４Ｏ２．２３により表されるイオン交換材料であった。
（１７−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２７．１重量部、酸化ニオブを１５．０重量部混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを７．９重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲に強度３７７（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．２６Ｔｉ０．７５Ｎｂ０．２４Ｏ２．２３により表されるイオン交換材料であった。
（１７−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１７−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（１７−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜比較例６＞
（１８−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを３０．４重量部、混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１９．６重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度１１８７（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲に強度２６９７（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．５４Ｔｉ０．７３Ｏ１．７３により表されるイオン交換材料であった。
（１８−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを３０．４重量部、混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを１９．６重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲に強度１１８７（相対値）のピークがあり、回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲に強度２６９７（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．５４Ｔｉ０．７３Ｏ１．７３により表されるイオン交換材料であった。
（１８−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１８−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（１８−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜比較例７＞
（１９−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２６．８重量部、混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２３．２重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲に強度２２８０（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．６６Ｔｉ０．６７Ｏ１．６７により表されるイオン交換材料であった。
（１９−１）イオン交換材料の製造方法
水１００重量部に対して酸化チタンを２６．８重量部、混合・攪拌した。その後、炭酸カリウムを２３．２重量部加えて更に攪拌した。混合した溶液を２００℃で噴霧乾燥（スプレードライ）し、８００℃で３時間焼成した。得られた焼成物をＸ線回折分析装置及び蛍光Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｘ線回折スペクトルにおいて回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲に強度２２８０（相対値）のピークがあり、一般式Ｋ０．６６Ｔｉ０．６７Ｏ１．６７により表されるイオン交換材料であった。
（１９−２）イオン交換体（造粒品）の製造方法
（１９−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
（１９−１）で得られたイオン交換材料を用いて（１−２）と同じ工程でイオン交換体を得た。
＜分析装置＞
上記の実施例及び比較例で使用した分析装置は、下記の通りである。
Ｘ線回折装置：株式会社リガク、Ｕｌｔｉｍａ４、Ｃｕ−Ｋα線による測定
蛍光Ｘ線分析装置：株式会社リガク、ＲＩＸ１０００
走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析装置：日本電子株式会社、ＪＳＭ−６５１０／ＪＥＤ−２３００
レーザ回折式粒度分布測定装置：マイクロトラック・ベル株式会社、ＭＴ３３００ＥＸ
上記の実施例及び比較例で使用した分析装置は、下記の通りである。
Ｘ線回折装置：株式会社リガク、Ｕｌｔｉｍａ４、Ｃｕ−Ｋα線による測定
蛍光Ｘ線分析装置：株式会社リガク、ＲＩＸ１０００
走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析装置：日本電子株式会社、ＪＳＭ−６５１０／ＪＥＤ−２３００
レーザ回折式粒度分布測定装置：マイクロトラック・ベル株式会社、ＭＴ３３００ＥＸ
＜イオン交換性能の評価＞
実施例１〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７で得られた各イオン交換材料を０．０１ｇ計量し、各ポリ容器（５０ｍＬ遠沈管）に投入した。そして、安定同位体の塩化ストロンチウムをストロンチウム濃度が１０ｍｇ／Ｌ、安定同位体の塩化セシウムをセシウム濃度が１ｍｇ／Ｌ、塩化ナトリウムを濃度が０．３質量％となるようにイオン交換水に溶解させた水溶液を用意し、当該水溶液を各々のポリ容器に３０ｍＬ加えた。１時間振盪させた後、遠心分離機で固液分離し、上澄液をＩＣＰ（株式会社島津製作所、ＩＣＰＥ−９０００）に導入してイオン交換後のストロンチウム濃度を定量した。イオン交換前（ポリ容器投入前）のストロンチウム濃度に対するイオン交換後（１時間振盪後）のストロンチウム濃度の割合をイオン交換率とした。
実施例１〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７で得られた各イオン交換材料を０．０１ｇ計量し、各ポリ容器（５０ｍＬ遠沈管）に投入した。そして、安定同位体の塩化ストロンチウムをストロンチウム濃度が１０ｍｇ／Ｌ、安定同位体の塩化セシウムをセシウム濃度が１ｍｇ／Ｌ、塩化ナトリウムを濃度が０．３質量％となるようにイオン交換水に溶解させた水溶液を用意し、当該水溶液を各々のポリ容器に３０ｍＬ加えた。１時間振盪させた後、遠心分離機で固液分離し、上澄液をＩＣＰ（株式会社島津製作所、ＩＣＰＥ−９０００）に導入してイオン交換後のストロンチウム濃度を定量した。イオン交換前（ポリ容器投入前）のストロンチウム濃度に対するイオン交換後（１時間振盪後）のストロンチウム濃度の割合をイオン交換率とした。
＜強度の評価＞
実施例１〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７で得られた各イオン交換体（造粒品）を０．３ｇ計量し、各ポリ容器（５０ｍＬ遠沈管）に投入した。そして、前記イオン交換性能の評価に用いたものと同じ水溶液３０ｍＬを各々のポリ容器に加え軽く振り混ぜた後、上澄液の濁度をＪＩＳ Ｋ０１０１（工業用水試験方法）に従い分光光度計（株式会社日立ハイテクノロジーズ、Ｕ−２８００）を用いて計測した。イオン交換体（造粒品）の強度が低いほど、イオン交換体（造粒品）が崩壊し濁度が高くなる。すなわち、イオン交換体（造粒品）の強度と濁度との間には負の相関がある。
実施例１〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７で得られた各イオン交換体（造粒品）を０．３ｇ計量し、各ポリ容器（５０ｍＬ遠沈管）に投入した。そして、前記イオン交換性能の評価に用いたものと同じ水溶液３０ｍＬを各々のポリ容器に加え軽く振り混ぜた後、上澄液の濁度をＪＩＳ Ｋ０１０１（工業用水試験方法）に従い分光光度計（株式会社日立ハイテクノロジーズ、Ｕ−２８００）を用いて計測した。イオン交換体（造粒品）の強度が低いほど、イオン交換体（造粒品）が崩壊し濁度が高くなる。すなわち、イオン交換体（造粒品）の強度と濁度との間には負の相関がある。
本評価では、濁度が１０未満であればＡ（強度が最も大きいグループ）とし、濁度が１０以上２０未満であればＢ（強度が二番目大きいグループ）とし、濁度が２０以上３０未満であればＣ（強度が三番目大きいグループ）とし、濁度が３０以上であればＤ（強度が最も小さいグループ）とした。
＜評価結果＞
図３は、実施例１〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７で得られたイオン交換材料のイオン交換性能に関する評価結果を示すテーブルである。また、図３では、実施例１〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルにおいて、回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲、及び回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲それぞれでピークが有れば、それらのピークの強度（相対値）を記載している。例えば、図４に示す実施例１で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルでは、回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲、及び回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲それぞれでピークが有る。また例えば、図５に示す参考例２で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルでは、回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲それぞれでピークが有る。また例えば、図６に示す参考例５で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルでは、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲それぞれでピークが有る。また例えば、図７に示す比較例３で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルでは、回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲でピークが有る。また例えば、図８に示す比較例４で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルでは、回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲でピークが有る。回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲のピークは、四チタン酸カリウム（Ｋ2Ｔｉ4Ｏ9）の結晶に起因するピークである。回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲のピーク及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲のピークは上述した通りＫ−Ｔｉ−Ｎｂ−Ｏ系の結晶に起因するピークであると推測される。回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲のピークは、二チタン酸カリウム（Ｋ2Ｔｉ2Ｏ5）の結晶に起因するピークである。なお、実施例１〜４、参考例１〜８で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルにおいて、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲のピークに対する回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲のピークの強度比は２．０以上５．０以下になっている。しかしながら、本発明に係るイオン交換材料はこのピーク強度比（２．０以上５．０以下）に限定されない。Ｋ−Ｔｉ−Ｎｂ−Ｏ系の結晶に起因するピークであると推測される回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲のピーク及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲のピークの両方があれば、両方ともない場合又はいずれか一方がない場合に比べてイオン交換性能が向上すると考えられるからである。ただし、上記のピークの強度比（２．０以上５．０以下）であれば、現物の試料でイオン交換性能が向上していることが確認できているため、上記のピークの強度比（２．０以上５．０以下）であることが好ましい。一方、図９は、実施例１〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７で得られたイオン交換体（造粒品）の強度に関する評価結果を示すテーブルである。
図３は、実施例１〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７で得られたイオン交換材料のイオン交換性能に関する評価結果を示すテーブルである。また、図３では、実施例１〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルにおいて、回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲、及び回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲それぞれでピークが有れば、それらのピークの強度（相対値）を記載している。例えば、図４に示す実施例１で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルでは、回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲、及び回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲それぞれでピークが有る。また例えば、図５に示す参考例２で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルでは、回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲、及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲それぞれでピークが有る。また例えば、図６に示す参考例５で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルでは、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲それぞれでピークが有る。また例えば、図７に示す比較例３で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルでは、回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲でピークが有る。また例えば、図８に示す比較例４で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルでは、回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲でピークが有る。回折角２θが９．８°〜１０．３°の範囲のピークは、四チタン酸カリウム（Ｋ2Ｔｉ4Ｏ9）の結晶に起因するピークである。回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲のピーク及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲のピークは上述した通りＫ−Ｔｉ−Ｎｂ−Ｏ系の結晶に起因するピークであると推測される。回折角２θが１３．５°〜１３．８°の範囲のピークは、二チタン酸カリウム（Ｋ2Ｔｉ2Ｏ5）の結晶に起因するピークである。なお、実施例１〜４、参考例１〜８で得られたイオン交換材料のＸ線回折スペクトルにおいて、回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲のピークに対する回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲のピークの強度比は２．０以上５．０以下になっている。しかしながら、本発明に係るイオン交換材料はこのピーク強度比（２．０以上５．０以下）に限定されない。Ｋ−Ｔｉ−Ｎｂ−Ｏ系の結晶に起因するピークであると推測される回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲のピーク及び回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲のピークの両方があれば、両方ともない場合又はいずれか一方がない場合に比べてイオン交換性能が向上すると考えられるからである。ただし、上記のピークの強度比（２．０以上５．０以下）であれば、現物の試料でイオン交換性能が向上していることが確認できているため、上記のピークの強度比（２．０以上５．０以下）であることが好ましい。一方、図９は、実施例１〜４、参考例１〜８及び比較例１〜７で得られたイオン交換体（造粒品）の強度に関する評価結果を示すテーブルである。
実施例１〜４、参考例１〜８ではイオン交換率が４３％以上であるのに対して、比較例１〜７ではイオン交換率が４０％以下である。実施例１〜４、参考例１〜８では、Ｃｕ−Ｋα線源を用いたＸ線回折スペクトルにおいて、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲にある第１ピークと回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲にある第２ピークとを有するのに対して、比較例１〜７では第１ピーク及び第２ピークの両方を有していない、又は、第１ピーク若しくは第２ピークの一方のみしか有していない。
また、一般式Ｋ2xＴｉyＮｂ2zＯx+2y+5zにより表され、ｘ、ｙ、及びｚがｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．２６≦ｘ≦０．６０、及び０．０２≦ｚ≦０．３３を満たすイオン交換材料は、実施例１〜４、参考例１〜６を包含し、参考例７〜８及び比較例１〜７を包含しない。実施例１〜４、参考例１〜６ではイオン交換率が６２％以上であるのに対して参考例７，８ではイオン交換率が４９％以下であるため、上記のｘ、ｙ、及びｚがｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．２６≦ｘ≦０．６０、及び０．０２≦ｚ≦０．３３を満たすことが好ましい。
また、一般式Ｋ2xＴｉyＮｂ2zＯx+2y+5zにより表され、ｘ、ｙ、及びｚがｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．２６≦ｘ≦０．４５、及び０．０２≦ｚ≦０．３３を満たすイオン交換材料は、実施例１〜４、参考例１〜３を包含し、参考例４〜８及び比較例１〜７を包含しない。実施例１〜４、参考例１〜３ではイオン交換体（造粒品）強度の判定結果がＡ又はＢであるのに対して参考例４〜８ではイオン交換体（造粒品）強度の判定結果がＣ又はＤであるため、上記のｘ、ｙ、及びｚがｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．２６≦ｘ≦０．４４、及び０．０２≦ｚ≦０．３３を満たすことがより好ましい。
また、一般式Ｋ2xＴｉyＮｂ2zＯx+2y+5zにより表され、ｘ、ｙ、及びｚがｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．２８≦ｘ≦０．４２、及び０．０５≦ｚ≦０．１８を満たすイオン交換材料は、実施例１〜４を包含し、参考例１〜８を包含しない。実施例１〜４ではイオン交換率が９２％以上であり且つイオン交換体（造粒品）強度の判定結果がＡ又はＢであるのに対して、参考例１，２ではイオン交換率が６７％以下であり、参考例４〜６ではイオン交換体（造粒品）強度の判定結果がＣ又はＤであり、参考例７，８ではイオン交換率が４９％以下であり且つイオン交換体（造粒品）強度の判定結果がＤである。すなわち、実施例１〜４はイオン交換材料のイオン交換率、イオン交換体（造粒品）の強度ともに優れている。これは、実施例１〜４と参考例１〜８とを比較したとき、ｘの値で示されるカリウムイオン含有比率が低いとイオン交換体（造粒品）強度は確保できるがイオン交換材料のイオン交換率が低くなり、カリウムイオン含有比率が高いとイオン交換材料のイオン交換率は優れるがイオン交換体（造粒品）強度が確保できないことを示している。以上により、上記のｘ、ｙ、及びｚがｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．２８≦ｘ≦０．４２、及び０．０５≦ｚ≦０．１８を満たすことが更により好ましい。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって示されるものであって、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
例えば、イオン交換性能が著しく低下しない限り、本発明に係るイオン交換材料は、Ｋ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＯ以外の物質が含まれていても構わない。
例えば、各実施例では、酸化チタン、酸化ニオブ、炭酸カリウムを用いてイオン交換材料を生成したが、各実施例で用いた酸化チタンの代わりに加熱により同量の酸化チタンを生成するチタン化合物を用いてもよい。同様に、各実施例で用いた酸化ニオブの代わりに加熱により同量の酸化ニオブを生成するニオブ化合物を用いてもよい。同様に、各実施例で用いた炭酸カリウムの代わりに加熱により同量の酸化カリウムを生成するカリウム化合物を用いてもよい。
また、本発明に係るイオン交換材料が交換するイオンは特に限定されないが、上記した実施例におけるイオン交換性能評価を考慮すると、例えばストロンチウムイオンの交換材として好適に使用することができる。
本発明に係るイオン交換体は、例えば廃液処理装置に利用することが可能である。ここで、廃液処理装置の一構成例について図１０を参照して説明する。図１０に示す廃液処理装置は、複数のカラム１が配管２によって直列に接続されている構成である。１段目（最上流）のカラム１の内部には本発明に係るイオン交換体３が充填されている。２段目のカラム１の内部にはセシウムイオンの交換材として好適なイオン交換材料を含むイオン交換体が充填されており、３段目（最下流）のカラム１の内部にはコバルトイオンの交換材として好適なイオン交換材料を含むイオン交換体が充填されている。各カラム１には流入口１Ａと流出口１Ｂが設けられている。そして、イオン交換体がカラム１の外部に漏れだすことを防止するために、流入口１Ａ及び流出口１Ｂにはメッシュ４が設置されている。廃液の流れは例えば配管２上にポンプを設け、当該ポンプを動作させることによって生じさせることができる。
１ カラム
１Ａ 流入口
１Ｂ 流出口
２ 配管
３ 本発明に係るイオン交換体
４ メッシュ
１Ａ 流入口
１Ｂ 流出口
２ 配管
３ 本発明に係るイオン交換体
４ メッシュ
Claims (8)
- Ｋ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＯを含むイオン交換材料であって、
Ｃｕ−Ｋα線源を用いたＸ線回折スペクトルにおいて、回折角２θが１３．０°〜１３．４°の範囲にある第１ピークと回折角２θが１１．２°〜１１．６°の範囲にある第２ピークとを有し、
Ｋ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＯの原子比率が
一般式Ｋ2xＴｉyＮｂ2zＯx+2y+5z
により表され、
ｘ、ｙ、及びｚが、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、
０．２８≦ｘ≦０．４２、及び
０．０５≦ｚ≦０．１８
を満たす、イオン交換材料。 - 前記第２ピークに対する前記第１ピークの強度比が２．０以上５．０以下である、請求項１に記載のイオン交換材料。
- 請求項１又は請求項２に記載のイオン交換材料をバインダーを用いて造粒してなるイオン交換体。
- 請求項３に記載のイオン交換体と、前記イオン交換体が充填される容器と、を備える、イオン吸着装置。
- 請求項４に記載のイオン吸着装置を備える、水処理システム。
- Ｋ2Ｏまたは加熱によりＫ2Ｏを生成するカリウム化合物と、
ＴｉＯ2または加熱によりＴｉＯ2を生成するチタン化合物と、
Ｎｂ2Ｏ5または加熱によりＮｂ2Ｏ5を生成するニオブ化合物と、を混合する混合ステップと、
前記混合ステップによって生成された混合物を７００℃以上１０００℃以下で焼成する焼成ステップと、を有し、
前記混合ステップにおいて、
Ｋ2Ｏ、ＴｉＯ2、及びＮｂ2Ｏ5のモル比が、Ｋ2Ｏ：ＴｉＯ2：Ｎｂ2Ｏ5＝ｘ：ｙ：ｚとなるように配合し、
ｘ、ｙ、及びｚが、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、
０．２８≦ｘ≦０．４２、及び
０．０５≦ｚ≦０．１８
を満たす、イオン交換材料の製造方法。 - 請求項１又は請求項２に記載のイオン交換材料又は請求項６に記載の製造方法によって生成されたイオン交換材料と、バインダーの原料と、を混合、造粒後、７０℃以上１０００℃以下で加熱するステップを有する、イオン交換体の製造方法。
- 請求項１又は請求項２に記載のイオン交換材料又は請求項６に記載の製造方法によって生成されたイオン交換材料と、バインダーとしてジオポリマーの原料と、を混合、造粒後、７０℃以上２５０℃以下で加熱するステップを有する、イオン交換体の製造方法。
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