[发明专利]一种亚微米级氢氧化镁的制备方法

说明书

本发明提供一种亚微米级氢氧化镁的制备方法，采用氢氧化钠和氯化钠的混合水溶液为沉淀剂，与氯化镁水溶液于一定温度下在微反应器内发生沉淀反应，反应浆料从微反应器流出后直接进入水热合成釜，在一定温度下对其进行水热处理。水热处理后，浆料经过滤、洗涤、干燥，得到亚微米级氢氧化镁。与仅采用氢氧化钠做沉淀剂相比，在相同水热条件下本方法制备的氢氧化镁平均粒径更大，更易过滤与洗涤，显著提高了生产效率。此外，本发明因在微反应器内进行沉淀反应，制备过程半连续化且易放大，产品批次间重复性好。

技术领域

本发明涉及一种亚微米级氢氧化镁的制备方法，属于无机材料、微化学工程领域。

背景技术

氢氧化镁是一种重要的无机化工产品，因其具有热稳定性高、吸附能力强、弱碱性、无毒无害等特点，被广泛用于材料加工(阻燃、精细陶瓷、涂料等)、环境保护(废水处理、烟气脱硫、重金属脱除等)、食品添加等领域。根据物态的不同，氢氧化镁的制备方法可分为固相法、液相法和气相法。其中，液相沉淀法是最为常用的制备方法，所用沉淀剂包括石灰石、氢氧化钠、氨水等。当采用氢氧化钠做沉淀剂时，因沉淀反应速度极快，生成的氢氧化镁粒度小，表面能高。加之生成的氢氧化镁晶型发展不充分，极性晶面(101)暴露比例高，故颗粒间作用力强，极易形成胶体，使得反应浆料的过滤与洗涤均非常困难，生产成本高昂且效率低下。

为了提高氢氧化镁的过滤性能，本领域技术人员发展了多种策略，主要有：(1)加入表面活性剂。例如，卢利娟等人研究了聚乙二醇(PEG6000)对液相沉淀法制备氢氧化镁过程的改性作用。随着PEG6000添加量的增加，制备的氢氧化镁粒径先减小后增大，且在PEG6000添加量为4％时，反应得到的氢氧化镁粒径最小，约为0.2μm。随着PEG6000添加量的增加，氢氧化镁在有机体中的分散性越来越好(无机盐工艺,2018,50,29-32)；(2)加入无机改性剂。例如，CN201810969825.2公开了一种使用氨水或含有铵根离子的强酸弱碱盐作为改善剂提高氢氧化镁过滤性能的方法；(3)采用水热处理。在水热处理过程中，氢氧化镁发生溶解-再结晶，平均粒径增大，过滤性能得以提高。为提高氢氧化镁的生长速率，水热处理常在3-6mol/L的氢氧化钠水溶液中进行。然而，氢氧化钠的存在使过滤清液及洗涤废水的后处理变得复杂。过滤清液与洗涤废水中的氢氧化钠可通过两种方式处理，即循环回用和酸碱中和。显然，两种方式均会增加生产工艺的复杂度和生产成本。因此，需要提供一种生产方法，在提高氢氧化镁浆料过滤性能的同时，又不增加生产工艺的复杂程度和生产成本。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种亚微米级氢氧化镁的制备方法，即采用氢氧化钠和氯化钠混合水溶液作为沉淀剂，强化氢氧化镁生长过程，以提高氢氧化镁浆料的过滤性能。本发明发现采用氢氧化钠与氯化钠混合水溶液作为沉淀剂，与常规的仅采用氢氧化钠作为沉淀剂相比，经相同条件水热处理后，前者制备的氢氧化镁的平均粒径显著大于后者，浆料过滤性能显著提高。本发明提供的方法未引入氯化镁和氢氧化钠反应过程中不涉及的化合物。沉淀剂中的氯化钠可与反应过程中生成的氯化钠采用相同的后处理方式(晒盐或蒸发结晶)，不增加工艺步骤，对生产成本的影响亦不大。具体步骤如下：

(1)配置浓度为0.2-1mol/L氯化镁水溶液；

(2)配置氢氧化钠和氯化钠的混合水溶液，混合水溶液中，氢氧化钠的浓度为0.32-2.0mol/L，氯化钠浓度不小于1mol/L，氢氧化钠和氯化钠的总浓度不大于5mol/L；

(3)将上述氯化镁水溶液和氢氧化钠和氯化钠的混合水溶液连续通入微反应器，二者在微反应器内发生沉淀反应后的反应浆料从微反应器出口排出，反应温度为20-80℃；反应停留时间0.2-12ms；

(4)反应浆料从微反应器出口流出后直接进入水热合成釜，对其进行水热处理，水热温度为150-220℃，水热时间2-10h；

(5)水热处理后，浆料经离心、洗涤、干燥，得到亚微米级氢氧化镁。