[发明专利]一种二氧化碳捕获法制备碱式碳酸镁工艺

说明书

本发明提供了一种二氧化碳捕获法制备碱式碳酸镁工艺，采用间接法以氢氧化镁为浆料和二氧化碳为碳源制备碱式碳酸镁，将二氧化碳通入氢氧化镁浆料中，先生成三水碳酸镁，再热解成碱式碳酸镁；与现有的碳化法制备碱式碳酸镁相比，氢氧化镁浆料成功捕获二氧化碳，生成棒状三水碳酸镁，其直径为1～3μm之间，长度为5～20μm之间；以棒状三水碳酸镁为模板，在60℃下，加入8mL的5mol/L的氢氧化钠溶液时，成功制得管状碱式碳酸镁，表面呈片状结构。

技术领域

本发明涉及无机镁质产品领域，具体是一种二氧化碳捕获法制备碱式碳酸镁工艺。

背景技术

工业革命以后，煤的开采和燃烧，以及森林覆盖面积的减少，使得温室气体二氧化碳增多，带来了很严重的环境问题-温室效应。由于空气中的二氧化碳吸收地球辐射返还多余的热量，使得空气中的温度升高，能量无法散出去，热层包住地球，形成“温室”。随着二氧化碳的增多，导致全球温度升高、降水量重新分配、冻土和冰川消融、海平面上升等问题，不仅危害自然生态系统的平衡，还威胁人类的生存。因此，二氧化碳的捕获和利用成为了研究的热点和人们关注的重点。

二氧化碳的捕获和利用技术包括化学吸收法、物理吸附法、物理吸收法、生物固碳法、膜分离法和深冷分离法等，而化学吸收法就是通过某些化学试剂与二氧化碳之间可以发生化学反应生成其他化合物的性质，从而捕获二氧化碳。但大部分的捕获方法成本高和回收二氧化碳困难，还可能造成二次泄露。

发明内容

本发明针对目前二氧化碳的捕获和利用技术存在的问题，提供了一种二氧化碳捕获法制备碱式碳酸镁工艺，采用间接法以氢氧化镁为浆料和二氧化碳为碳源制备碱式碳酸镁，将二氧化碳通入氢氧化镁浆料中，先生成三水碳酸镁(MgCO₃·3H₂O)，再热解成碱式碳酸镁(4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O)。

本发明提供了一种二氧化碳捕获法制备碱式碳酸镁工艺，包括以下步骤：

(1)取一定量的氢氧化镁和去离子水加入到反应器中，超声一段时间，将氢氧化镁粒子分散，制备氢氧化镁浆料；

(2)将氢氧化镁浆料的升温至40℃，通过金属管引入99.9％的二氧化碳气体于反应器底部的多孔分布器，每隔半小时测一次pH值，当悬浮液的pH值接近恒定值时，继续通入二氧化碳气体1h，直至反应结束；其反应过程为：Mg(OH)₂+CO₂+2H₂O→MgCO₃·3H₂O；

(3)将反应后的产物置于高温下静置热解2h，然后将至室温，过滤，最终产物置于50℃干燥箱内干燥24h，即得碱式碳酸镁，干燥温度不宜过高，防止产物高温热分解失去结晶水。

优选地，步骤(1)中的超声时间为5min-30min。

优选地，步骤(2)中的二氧化碳气体流量由玻璃转子流量计控制。

优选地，步骤(2)中的二氧化碳气体流量为300mL/min，在二氧化碳捕获的过程中，浆液的pH值是可以直接测量的数据，观察pH值的变化可以探究反应的进程，当pH值多次测量保持不变时，继续通入二氧化碳，使反应完全，则反应结束。

优选地，步骤(3)中的静置热解温度为95℃-190℃，热解反应为：5MgCO₃·3H₂O+2H₂O→4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O+CO₂↑。