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氢氧化镁的主要用途是什么

发布日期:2018/9/11 11:49:17

【概述】

氢氧化镁为六方晶系或无定形片状晶体,是一种无机弱碱类产品,因其具备较强的缓冲性能、较高的活性和吸附能力、处理使用安全以及无腐蚀性、无毒、无害等诸多独特性能,因此被称为“绿色安全中和剂”、“环境友好阻燃剂”以及“第三种碱”,是推行可持续发展战略,保护环境和有益生态发展进程中备受青睐和推崇的产品之一,在陶瓷材料、环保、医药等领域有着广泛的应用。其中消耗量大、使用效果显著的主要在三大领域:一是作为一种无机添加型无毒阻燃剂,具有阻燃、消烟、阻滴、填充等多种性能;二是在环境领域可用于废水处理和烟气脱硫;三是高纯氢氧化镁是生产高纯氧化镁的最重要的原料之一。

【理化性质】

氢氧化镁为白色固体粉末,分子式:Mg(OH)2,相对分子量为58.33,系六方晶系或无定型的片状晶体,密度为2.39g/cm3,折射率为1.561~1.581,莫氏硬度为2~3,体积电阻为108~1010??cm,难溶于水(18℃时的溶解度为0.0009g/100mL),也不溶于浓度为1mol/L的氢氧化钠水溶液,但溶于强酸性溶液。将2g氢氧化镁悬浮于50mL水中,体系的pH值为10.3。

【制备方法】

1.物理粉碎法 物理粉碎法是指将矿石直接粉碎,经过干法粗磨和湿法超细研磨,制得所需要的粒度等级的氢氧化镁产品,较常用到的矿石为水镁石,其基本工艺流程如图 1。

天然矿物粉碎法工艺流程图
图1为天然矿物粉碎法工艺流程图

2.矿石煅烧水化法 该法将矿石进行煅烧,制备得到的氧化镁水化制备氢氧化镁,是氧化镁溶解和氢氧化镁沉淀的过程,其中氧化镁的溶解是控制步骤。由于矿石成分不同,较多采用的是菱镁矿,其基本流程如图 2。

矿石煅烧水化法制氢氧化镁工艺流程图
图2为矿石煅烧水化法制氢氧化镁工艺流程图

3.液相沉淀法 该法的原料来源有两种,一种是菱镁矿、白云石、蛇纹石等经过酸解或其他方法的处理,得到镁盐,与碱进行沉淀反应制备氢氧化镁。一种是从海水、盐湖水和井卤水得到的镁盐与碱进行沉淀反应,制备氢氧化镁。 (1)氨法 该法以卤水或氯化镁为原料。以氨水作沉淀剂进行反应,其基本工艺流程如图3,基本原理如下:

MgCl2+2NH3+2H2O→Mg(OH)2↓+NH4Cl 氨法制Mg(OH)2工艺流程图
图3为氨法制Mg(OH)2工艺流程图

(2)石灰乳法 该法是将通过不同途径得到的石灰乳与镁盐进行沉淀反应制备Mg(OH)2产品,该工艺的流程图如图4,其原理如下: MgCl2+Ca(OH)→2Mg(OH)2↓+CaCl2

石灰乳法制Mg(OH)2工艺流程图
图4为石灰乳法制Mg(OH)2工艺流程图

(3)氢氧化钠法 该法是将镁盐与氢氧化钠进行反应,制备得到氢氧化镁,制备的产物纯度高、粒径均一,形貌规则,正引起人们的广泛关注。但由于氢氧化钠是强碱,反应过程较为迅速,大量新核的产生会使生成的氢氧化镁形成胶体沉淀,产物往往粒径很小,极难沉降和过滤,也易带入较多的钠离子和氯离子,故此法要求合成条件较严格,改善常温合成条件是制备高分散氢氧化镁粉体的关键技术之一。其基本工艺流程如图5,反应原理如下: MgCl2+2NaOH→Mg(OH)2↓+2NaCl

氢氧化钠法制Mg(OH)2工艺流程图
图5为氢氧化钠法制Mg(OH)2工艺流程图

【用途】 

氢氧化镁既是产品,又是工厂中间物料。作为中间物料,可以用来生产氧化镁。超细级氢氧化镁还是生产纳米氧化镁的重要原料之一;作为产品,它有许多方面的用途,其中消耗量大、使用效果显著的主要在两大领域。一是作为一种无机添加型无毒阻燃剂,具有阻燃、消烟、阻滴、填充等多种性能;二是在环保领域的应用。作为环保用品,由于它的优良性能,已占据氢氧化镁消耗量的首位。氢氧化镁吸附力强、活性大,特别是料浆状产品,具有非沉淀性、非凝聚性、较好的流动性,易于泵送和储存,使用和调节控制方便等特点,可用于含酸废水的中和、重金属脱除、烟气脱硫、土地酸雨处理和pH值调节等。氢氧化镁的用途具体可分为以下几类:

1.在阻燃方面的应用 目前实际应用的阻燃剂主要有卤系、有机磷系和无机类的锑系、铝系、镁系、硼系、钼系等。其中卤系(主要是溴系)阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一。使用有机阻燃剂的合成材料,在燃烧时会散发出有毒的气体和浓烟,威胁着人类生命和财产的安全。而且,有机阻燃剂生产过程难以控制,废弃物易给环境造成污染,生产成本高,价格高。而氢氧化镁是无卤阻燃剂,受热分解产生水,同时吸收热量,并且分解后无腐蚀性和有害性的物质产生,不仅能提高所添充材料的分解温度,而且对环境不造成污染,可以广泛应用于聚丙烯、聚氯乙烯及不饱和树脂等高分子材料的阻燃与消烟。氢氧化镁热分解温度高,有利于加快挤塑速度,缩短模塑时间,同时亦有助于提高阻燃效率,可广泛应用于聚脂、环氧树脂、涂料、纤维制品、聚丙烯、聚丙烯腈、聚脂酸乙烯、电线、电缆、木材、橡胶、油漆、聚氯乙烯等领域。

2.含硫废水处理 氢氧化镁是一种弱碱,料浆状的氢氧化镁具有非沉淀性和非流动性、使用和调节方便等优点。氢氧化镁的弱碱性使它具有独特的缓冲和中和能力,在使用过程中pH值最高不会超过9、这恰好是美国环保局“清洁水条例”(CleanWaterActs)中允许排放物pH制的最高极限,而其他碱类物质若过量会使pH值达到12以上。氢氧化镁中和速度慢,中和产生的粒子沉降速度快,易于过滤,而且其吸附能力强,活性大,腐蚀性低。这些优点使氢氧化镁在含酸废水的处理中能够减少操作工序和时间,减少设备投资。因此,氢氧化镁在含酸废水的处理中能够得到广泛应用。

3.重金属脱除剂 由于氢氧化镁比表面积大,吸附力强,易从各种不同的工业废液中吸附并除去对环境造成危害的Ni2+、Cu2+、Cd2+、Mn2+、Zn2+、Cr6+等重金属离子。氢氧化镁可单独使用也可与石灰、膨润土等配合使用。其作为重金属脱除剂,日本一专利详细综述了采用氢氧化镁的独特之处,并指出与用Ca(OH)2处理相比,具有无可比拟的优越性。

4.烟气脱硫 采用镁质物料脱硫,最早始于日本,现已成为国际上共同关心和研究的问题。大气污染主要来自燃烧所产生的废气。大部分废气特别是燃煤所产生的废气中含有大量的二氧化硫。自20世纪80年代以来,氢氧化镁料浆状产品在烟气脱硫中崭露头角。这是因为,与其它方法相比,采用氢氧化镁进行脱硫具有效率高、操作方便、工艺过程较为简单、副产品可以回收利用以及有较高的经济效益等优点。

5.印染废水的脱色 印染废水是对环境危害极大的一类工业污水,其排放量大、成分复杂、色度深,特别是各种水溶性好、着色力强的染料,使传统的治理方法难以奏效。近年来国内外开展了利用氢氧化镁处理印染废水的研究,其基本原理是利用带正电荷的Mg(OH)2吸附带负电荷的阴离子染料而使染料废水脱色。

6.废水脱磷脱铵 废水中的磷酸盐会促进藻类生长,导致鱼类缺氧,铵会危害海洋生物的生存。磷和铵的过量排放已使国内各大湖泊、海洋面临严重的富营养化和赤潮现象。因此,废水排放前必须降低铵和磷的含量。用镁化合物诸如氢氧化镁、轻烧氧化镁、白云石灰(MgO CaO)脱磷除铵效果显著。

7.其他 用海水镁砂生产过程的中间产物氢氧化镁作吸附剂,可以预先除去海水中80%左右的硼,为后续低硼镁砂的生产奠定重要的基础。在化学浆漂白中可用氢氧化镁作碱剂和纤维素保护剂,保持纸浆的最终白度不变的情况下,降低废水中的COD含量并可提高成浆粘度。氢氧化镁还可作为含有脂肪和蛋白质的肉制品、饲料和饲料添加剂的保鲜防腐剂,也可与抗氧剂联合使用,防止肉组织的生物降解,并保持弹性和柔软。作为土豆保鲜剂,在4℃~6℃的条件下,在土豆表面涂一层含3%的氢氧化镁乳状液作为无毒保护层可有效阻止植物病原体引发的疾病。此外,氢氧化镁在石油开采方面,可作为油田新型泥浆材料的配合成分,在医药化妆用品、卷烟纸、抑烟涂层以及磁性材料加工方面都有一些应用。

【主要参考资料】

[1]晏泓. 氢氧化镁阻燃剂的制备及其应用研究[D].太原理工大学,2009.

[2]宋彦梅,衣守志.氢氧化镁的生产及应用技术进展[J].海湖盐与化工,2006(02):15-20.

[3]黄姗姗.氢氧化镁制备工艺研究进展[J].盐业与化工,2013,42(08):1-5+8.

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