[发明专利]一种利用白云石制备纳米碳酸钙和纳米水滑石的方法

权利要求书

1.一种利用白云石制备纳米碳酸钙和纳米水滑石的方法，其特征是采用如下方法制备：

A：将白云石粉末置于750~1100 °C的马弗炉中煅烧1~8小时，得到轻烧白云石粉末，煅烧过程中生成的CO₂气体用质量浓度为1~20%的氨水吸收制备(NH₄)₂CO₃或NH₄HCO₃溶液；

将轻烧白云石粉末、铵盐与去离子水混合，其中固体的质量含量为5~25%，铵离子与Ca的摩尔比为2~4:1；用胶体磨研磨5-40分钟得到轻烧白云石浆液，加热至100~120℃，搅拌反应直至该浆液中的CaO全部溶解，经过滤、洗涤得到Mg(OH)₂湿滤饼；反应过程中生成的氨蒸汽通过冷凝装置冷凝并与CO₂气体反应制备(NH₄)₂CO₃或NH₄HCO₃溶液；过滤出的含Ca²⁺的母液直接用于步骤B制备纳米CaCO₃；洗液重复使用直至Ca²⁺浓度达到1mol/L，然后用于制备纳米CaCO₃；

所述的铵盐为氯化铵、硝酸铵和醋酸铵中的任意一种；

B：将步骤A过滤出的含Ca²⁺的母液及得到的(NH₄)₂CO₃或NH₄HCO₃溶液按照摩尔比0.5~1:1的比例加入到胶体磨中研磨反应5~30分钟，在0~100℃下晶化0.1~2小时，经过滤、洗涤、干燥即得到纳米CaCO₃产品；

过滤出的含NH₄⁺的母液直接用于配制步骤A中的轻烧白云石浆液，洗液重复使用直至NH₄⁺达到1mol/L后用于配制步骤A中的轻烧白云石浆液；

C：将步骤A得到的Mg(OH)₂湿滤饼与(NH₄)₂SO₄按照摩尔比0.5~1:1的比例加入到去离子水中，且Mg(OH)₂质量含量为5~25%，用胶体磨研磨5~30分钟得到Mg(OH)₂浆液，边搅拌边加热至100~130℃使Mg(OH)₂全部溶解，反应过程中生成的氨蒸汽通过冷凝装置冷凝并与CO₂气体反应制备(NH₄)₂CO₃或NH₄HCO₃溶液，经过滤去除不溶性杂质即得到MgSO₄溶液；

D：将步骤C得到的MgSO₄溶液和 (NH₄)₂CO₃或NH₄HCO₃溶液同时加入到胶体磨中研磨反应5~40分钟，其中(NH₄)₂CO₃和NH₄HCO₃与MgSO₄的摩尔比为1~4：1，在0~110 ℃下晶化0.5~6小时，沉淀经过滤、洗涤得到水合MgCO₃湿滤饼；过滤得到的(NH₄)₂SO₄母液直接用于配制步骤C中的Mg(OH)₂浆液，洗液重复使用直至(NH₄)₂SO₄达到1mol/L，然后用于配制步骤C中的Mg(OH)₂浆液；

E：将纳米AlOOH湿滤饼、步骤D得到的水合MgCO₃湿滤饼和功能客体H_nA加入到去离子水中，其中MgCO₃与AlOOH的摩尔比为 2~5:1，H_nA与AlOOH摩尔比为1：n，用胶体磨研磨5~40分钟形成浆液，其中固体的质量含量为3~15%；将浆液加热至90~110℃，在剧烈搅拌下反应2~8小时，反应过程中，每隔半小时用胶体磨研磨反应浆液3~15分钟，总共研磨1~3次；沉淀，过滤，干燥得到层间客体为A^n-阴离子的纳米镁铝水滑石；

所述的纳米AlOOH湿滤饼是从生产厂订购的未经干燥的AlOOH，其含水量为85~95%；

所述的功能客体H_nA能提供功能客体阴离子A^n–，A^n–用于平衡水滑石层板正电荷，并根据应用需要赋予水滑石红外吸收、紫外阻隔、阻燃抑烟、吸附功能；

所述的红外吸收功能客体阴离子A^n–为SO₄^2–、SO₃^2–、S₂O₃^2–、B₄O₇^2–、水杨酸根、对氨基苯甲酸根、乙酸根、丙酸根、乙二酸根、丙二酸根、对苯二甲酸根、马来酸根中的任意一种；

所述的紫外阻隔功能客体阴离子A^n–为对氨基苯甲酸根、对-甲氧基肉桂酸根、水杨酸根、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸根、香豆素-3-羧酸根、肉桂酸根、苯并三唑-4-羟基-苯磺酸根、2-苯基苯并咪唑-5-磺酸根中的任意一种；

所述的阻燃抑烟功能客体阴离子A^n–为氨基磺酸根、2-羧乙基磷酸根、2-羧乙基苯磷酸根、2-羧乙基苯基次磷酸根、苯基膦酸根、10-羧乙基-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物酸根、10-丁二酸基-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物酸根、N,N-双(膦羟甲基)甘氨酸根、氨基三亚甲基膦酸根、乙二胺四亚甲基膦酸根阴离子中的任意一种；

所述的吸附功能客体阴离子A^n–为十二烷基磺酸根、十二烷基硫酸根、十二烷基苯磺酸根、硬脂酸根、乙二胺四乙酸根、木质素磺酸根中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的利用白云石制备纳米碳酸钙和纳米水滑石的方法，其特征是所述的功能客体阴离子A^n–为CO₃^2-、B₄O₇^2–、苯并三唑-4-羟基-苯磺酸根、2-羧乙基苯磷酸根、氨基三亚甲基膦酸根和十二烷基苯磺酸根中的任意一种。