[发明专利]一种利用海水中镁元素制备的氢氧化镁土壤调节剂

说明书

本发明公开了一种利用海水中的镁的方法，包括以下步骤：将海水通过装有钠型离子交换树脂的离子交换柱；以氯化钙水溶液作为洗脱剂，洗脱处理后的离子交换柱，收集洗脱液；将石灰与洗脱液混合，充分反应，分离沉淀和液体；烘干沉淀。本发明以海水为原料生产主要成分为氢氧化镁的碱性物质，回收利用海水中的镁，此碱性物质可作为石灰质类酸性土壤调理剂使用，也可以作为饲料和钙镁磷肥等含钙镁的生产原料使用，在离子交换树脂法提取海水镁的基础上，以氯化钙溶液为洗脱剂，以石灰为沉淀剂和再生剂，实现了离子交换树脂和洗脱剂循环利用，海水中镁元素的回收率高达85%以上，并达到以海水镁资源低能耗、低成本、无污染提取氢氧化镁制备酸性土壤调理剂的目的。

技术领域

本发明涉及海水利用技术领域，更具体地，涉及一种利用海水中镁元素制备氢氧化镁土壤调节剂。

背景技术

我国南方降雨较多，土壤长期经过雨水或酸雨冲刷，钙镁等碱性盐基离子大量淋溶淋失，而交换性的氢和铝等致酸离子被释放到土壤中，导致了土壤呈酸性。近年来我国土壤呈加速酸化趋势，甚至部分北方地区也出现了土壤酸化现象，这主要是由于我国长期大量施用酸性和生理酸性的化肥导致土壤酸化加剧。土壤酸化会加剧铝离子活化，植物吸收铝后会中毒，产生铝毒危害甚至死亡；进而加速土壤矿物质营养元素的流失；同时改变土壤结构，导致土壤贫瘠化，影响植物正常发育；酸雨还能诱发植物病虫害，使作物减产，降低土地生产力。因此土壤酸化已经严重影响到我国农业生产及发展。

近些年，随着我国土壤酸化问题的逐渐严重，钙镁碱性离子的土壤酸碱调节剂得到了越来越多人的关注与应用。目前比较常用和有效的碱性调节物质是以碱渣为原料生产的土壤酸性调节剂以及含碱性钙离子的石灰。

碱渣是制碱工厂的废弃物质，主要成分为氢氧化镁、硫酸钙、碳酸钙等含钙镁盐类，pH值为9～12，其可以有效提高土壤的pH值，并含有钙、镁、硫、硒等植物生长所需的有益元素，但也含有重金属元素等杂质，会向土壤中引入重金属，导致土壤二次污染。

石灰也同样可以有效提高土壤pH值，其主要成分由生石灰（CaO）和熟石灰（Ca(OH)₂）。石灰是由原材料石灰石（CaCO₃）经煅烧分解后产生，其生产成本低廉，因此在酸性土壤地区普遍施用石灰来调节土壤酸性，但长期大量施用石灰会导致土壤复酸化，且大量的钙离子会与土壤或肥料中的硫酸根和碳酸根离子结合成硫酸钙和碳酸钙，这会导致土壤严重板结。因此生产含镁元素较高的碱性物质作为酸性土壤调节剂就尤为重要。

同时，我国镁元素的开发一直依赖矿石资源（菱镁矿）的冶炼生产，生产过程中消耗大量能源，并造成了严重的环境污染。海水中也含有大量镁元素，其是海水中含量仅次于钠离子的金属离子，平均含量为1.29kg/m³，主要以氯化镁形式存在，但是目前我国还没有充分利用到海水中的镁元素。

目前海水中提取镁元素的原理主要是向海水中投入碱，使海水中的镁元素以Mg(OH)₂的形态沉淀出来后加工利用，主要方法有烧碱法、钙法以及氨法三种。（1）钙法是以石灰作为沉淀剂直接投入海水中，虽然原料廉价，但提取镁的过程中杂质较多，过滤工序复杂、能源和材料消耗较大，且镁产品中含有来自海水的重金属等杂质离子，不宜作为酸性土壤调节剂使用；（2）氨法是以氨气或氨水作为沉淀剂，将其加入到海水中去沉淀镁元素，此方法生产的氢氧化镁产品含量较高，但原材料利用率和产品生产率均较低，且材料氨水和氨气可对环境产生污染；（3）烧碱法是应用氢氧化钠沉淀海水中的镁元素，此方法虽然工艺简单，产品不会含较多杂质，但原料价格不低，且氢氧化钠具有腐蚀性，生产过程中存在安全隐患，同时产品含有的钠离子如果进入土壤会提高土壤的盐碱度，对植物造成盐害。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前生产含镁碱性物质过程中存在高能耗、高成本、高污染的问题的不足，提供一种利用海水中镁元素制备的氢氧化镁土壤调节剂。

本发明的第一个目的是提供一种利用海水的镁的方法。