本發(fā)明專利技術(shù)涉及溶解的硅酸鹽組合物，其中，所述溶解的硅酸鹽被至少兩種選擇的滲壓劑穩(wěn)定，并且因此為生物可利用的。所述組合物及其稀釋物在長周期的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定，并可用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域而有益于活的生物體，例如植物、動(dòng)物和人。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及包含生物可利用形式的硅的水溶液的領(lǐng)域。更具體而言，本專利技術(shù)涉及滲壓劑穩(wěn)定的堿金屬硅酸鹽的組合物，例如，適用于用于植物肥料項(xiàng)目或藥物、化妝品或營養(yǎng)制劑，以及方法，例如，用于制備滲壓劑穩(wěn)定的堿金屬娃酸鹽。
技術(shù)介紹
在自然界中沒有發(fā)現(xiàn)元素(金屬)形式的硅(Si)，盡管其是在地殼中僅次于鋁(Al)的含量第二豐富的元素。實(shí)際上，其對氧具有非常大的吸引力，并且以在水中穩(wěn)定和最主要形式形成連接到四個(gè)氧上的四面體結(jié)構(gòu)為單硅酸Si(0H)4。這種弱酸顯示四個(gè)酸官能團(tuán)，并顯示最低的PKa值9. 8。這表明在pH為9. 8時(shí)，單硅酸的50%是以未離解的酸形式和50%是以單離子鹽的形式(硅酸根離子)存在。其它的pKa值為11. 8至13. 5之間。這 表示只有非常強(qiáng)的堿加入時(shí)才能夠從硅酸開始將其所有的四個(gè)酸基團(tuán)解離成四個(gè)硅酸根離子。在pH值大于10. 8時(shí)，主要形成硅酸鹽。在pH為2至8之間時(shí)，單硅酸或原硅酸為中性分子。在pH為2至3之間時(shí)，其大部分沒有荷電。在濃度大于3mM時(shí)，其開始通過縮合反應(yīng)聚合。因此，難以在不引入特別的穩(wěn)定劑的情況下合成高濃度(MmM)的在室溫下最終穩(wěn)定的單硅酸。在兩分子的單硅酸的第一縮合反應(yīng)的過程中，釋放水分子，形成二硅酸(即，二聚體(OH)3Si-O-Si (OH)3)。這種二聚體為用于進(jìn)一步聚合反應(yīng)的關(guān)鍵起始分子。根據(jù)Si濃度、溫度和其它分子或離子的存在，繼續(xù)聚合，形成三聚體、四聚體和更大的低聚物(線性或環(huán)形)。在更高的濃度下，形成更大的線性分子娃酸，其進(jìn)一步增長并開始一起縮合形成膠體結(jié)構(gòu)或二氧化娃。在懸浮體系的所有的這些結(jié)構(gòu)中，隨著稀釋水解及時(shí)進(jìn)行，以及隨著消耗水分子，再次形成更小的分子。在形成沉淀或凝膠的情況下，膠體的進(jìn)一步聚合導(dǎo)致形成無定形二氧化硅。僅有最小形式的硅酸(單硅酸和二硅酸)為生物體(植物、藻類、苔蘚、動(dòng)物、人等)生物可利用的。這些分子可在土壤水、河流、大海、水源、大洋等得到。在水中的這些生物可利用的酸的硅濃度限于低濃度(<3-5mM)。特別地，植物和藻類將這些酸轉(zhuǎn)化為生物源的二氧化硅，其非常慢地溶于水中成為單硅酸。在最近的十年，已經(jīng)能夠存在證據(jù)表明除了硅酸，還有單硅酸和單硅酸復(fù)合物顯示生物利用度特征。然而，難以證明這些化合物的生物利用度。小的硅酸分子能夠通過所有種類的細(xì)胞膜和特定的水通道蛋白(進(jìn)入通道)或傳遞蛋白擴(kuò)散，因?yàn)樵谥参锖驮孱愔袡z測到了單硅酸。很顯然硅酸根離子(單-或二硅酸根離子)能夠以類似的方式進(jìn)入膜?；瘜W(xué)上難以顯示小硅酸和它們的衍生的硅酸根離子之間的區(qū)別。以下也是可能的在進(jìn)入膜的過程中將硅酸根離子轉(zhuǎn)化為硅酸或者它們通過其它通道作為復(fù)合物進(jìn)入。本專利技術(shù)是從如下發(fā)現(xiàn)開始的相容的溶質(zhì)(它們具有自己的特別的水通道蛋白)能夠?qū)⒐杷猁}傳遞到細(xì)胞膜中。在細(xì)胞中硅酸和硅酸鹽完成不同的活動(dòng)是可能的。在不同的生物體中，對于離子形式的細(xì)胞特異性可以不同。我們已經(jīng)知道在植物、動(dòng)物和人體中，兩種類型的硅為生物可利用的，并且在施用后可檢測結(jié)構(gòu)或生理學(xué)效應(yīng)。直至目前為止，在補(bǔ)充硅酸之后，檢測到大多數(shù)的突出的效應(yīng)。硅酸為水中的天然的生物可利用的硅源。食品中的硅以不同的形式存在，大部分作為生物源的硅酸和與大分子(如蛋白質(zhì)和糖)的復(fù)合物存在。還可以存在硅酸鹽復(fù)合物和不溶的硅酸鹽。食品中的硅含量與人體吸收的硅之間不存在關(guān)聯(lián)。因此，硅化合物的生物利用度是重要的。除了(單)硅酸之外，大多數(shù)的化合物的生物利用度沒有被研究。根據(jù)本專利技術(shù)，已經(jīng)證明補(bǔ)充同等量的滲壓劑穩(wěn)定的可溶性硅酸鹽能夠顯示與硅酸補(bǔ)充物相似的效果，然而，未穩(wěn)定的硅酸鹽效果較差。在自然界中，最常見的硅形式為硅酸(從單硅酸至不溶的二氧化硅)和硅酸鹽。大部分的硅酸鹽為存在于土壤礦物和巖石中的鋁硅酸鹽。這些結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，僅通過物理力(機(jī)械和生物破碎凍融等)，接著通過酸作用的化學(xué)風(fēng)化粉碎。單硅酸是由與新的硅酸鹽一起的這些化學(xué)或生物反應(yīng)形成的，并增溶于水中。硅酸鹽主要形成非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，且可以包含 在大于硅酸的pH、2至8的pH的水中，大多數(shù)的硅酸鹽更易于溶解。二氧化硅(高度聚合的硅酸)在水中的溶解度通常低于200ppm。在高濃度的二氧化硅工業(yè)用水中，使用反滲透或離子交換技術(shù)除去二氧化硅以抑制膜干擾沉淀或沉積。因此，使用這些技術(shù)純化的飲用水不包含或包含較少的硅。二氧化硅粒子在其表面上顯示不規(guī)則的負(fù)電荷，但是它們不被認(rèn)為是導(dǎo)致鹽沉淀的真正的陰離子。它們確實(shí)沉淀為硅酸，并且僅是緩慢的增溶。二氧化硅粒子中包含的水越多(較少交聯(lián)且存在更多的0H)，它們越容易再次被增溶。對于聚合的硅酸的溶解和將硅酸鹽轉(zhuǎn)化為單硅酸或單硅酸鹽而言，與0H_和水的接觸是必要的。二氧化硅粒子包含通過氫(O-H)鍵吸引并結(jié)合大分子(例如，多糖，蛋白質(zhì)、酚等)的高度羥基化的表面，所述表面包含OH基團(tuán)。硅酸鹽為在強(qiáng)堿條件下通過導(dǎo)致形成Si-OM (M為金屬離子)的Si-O-Si鍵的離解和Si-OH酸基團(tuán)的離子化由二氧化硅工業(yè)制備。所得到的硅酸鹽的溶解度取決于補(bǔ)充的0H—離子的濃度和Si-O-Si鍵的溶出度。二氧化硅的濃度越高，需要越多的堿用于導(dǎo)致更高的單硅酸鹽和二硅酸鹽濃度的完全溶解和增溶，其是生物利用度所需要的。最令人感興趣的可溶的硅酸鹽為堿金屬硅酸鹽，并且優(yōu)選硅酸鈉或硅酸鉀。它們由純化的二氧化硅合成，并且在特別是遞送單硅酸鹽和二硅酸鹽的堿性條件下高度可溶。這種溶液通常包含硅酸根陰離子的混合物。所有這些陰離子的結(jié)構(gòu)單元為四面體陰離子，其中硅原子在四面錐體的中心，以及氧在角落Si044_，類似于單硅酸。其為單硅酸根陰離子(單硅酸根陰離子或原硅酸陰離子)。氫、鉀或鈉離子與各氧相連。在聚合后，四面體通過Si-O-Si相互連接。未共享的氧原子的負(fù)電荷被堿陽離子的存在而平衡，其無規(guī)地位于所述硅酸鹽結(jié)構(gòu)中的間隙中。由于硅酸鹽是由二氧化硅制備的，根據(jù)二氧化硅聚合的程度、加入的堿氫氧化物的濃度和溶出度而存在不同的結(jié)構(gòu)。在溶解后，增溶的硅酸鹽導(dǎo)致分子種的形成(speciation)。在溶液中的硅酸鹽的混合物顯示由下面的通式表示的單、二、三和更多的線性、環(huán)狀和三維硅酸根陰離子結(jié)構(gòu)的復(fù)合物XSiO2:M2O其中，M為堿金屬(鋰、鈉或鉀)，X表示二氧化硅與金屬氧化物的摩爾比(MR)，其限定二氧化硅的摩爾數(shù)/摩爾的堿金屬氧化物。摩爾比越高，存在于二氧化硅網(wǎng)絡(luò)中的堿金屬離子就越少，以及硅酸鹽的堿性就越低。對于工業(yè)應(yīng)用而言，表示為重量比(WR)，其是由MR衍生的。對于硅酸鉀而言，MR=L 56WR。硅酸鉀主要以I. 3至2. 5范圍內(nèi)的重量比制備。 在堿性水溶液中，形成單硅根離子、低聚的硅酸根粒子和聚合的硅酸根離子的混合物，其處于動(dòng)態(tài)平衡中。該X比率影響陰離子的分布。較低的(〈2)比率將會(huì)導(dǎo)致較高濃度的單硅酸鹽和二硅酸鹽以及更低濃度的低聚物，而較高的(>2.2)比率將會(huì)導(dǎo)致更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、更大的環(huán)和聚合物。濃縮產(chǎn)物的pH值通常在10和13之間。在pH為11至12以上時(shí)，獲得單硅酸根離子和聚合的硅酸根離子的穩(wěn)定溶液，而沒有不溶的無定形的二氧化硅，但是，當(dāng)PH低至9時(shí)，溶解度快速降低。低于該pH，僅有非常低比例存在作為單硅酸根陰離子和不溶的硅酸鹽。形成聚合物和無定形的二氧化硅凝膠，其特征在于在三位本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：P·盧斯，M·德姆恩克，J·德塞戈赫，JM·拉巴瑟，
申請(專利權(quán))人：塔明克公司，
類型：
國別省市：
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