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基本信息
- 項目名稱：
- 氨循環(huán)變溫法制備納米級氫氧化鎂
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 氫氧化鎂是應(yīng)用廣泛的無機添加型阻燃劑，與有機阻燃劑相比具有不揮發(fā)，無腐蝕性，不產(chǎn)生有毒氣體等優(yōu)點。應(yīng)用化學(xué)沉淀方法制得晶型規(guī)則，高分散性，不易聚團(tuán)，在材料中分散性好的，納米或超細(xì)氫氧化鎂顆粒，一直是該領(lǐng)域的研究熱點。 本課題采用“氨全循環(huán)，變溫”的方法，以氧化鎂礦石（輕燒粉）為主要原料，氯化銨作媒介，通過改變體系溫度不斷通入氨氣，制取高純度，高分散的納米級的氫氧化鎂晶體顆粒。
- 詳細(xì)介紹：
- 氫氧化鎂是應(yīng)用廣泛的無機添加型阻燃劑，與有機阻燃劑相比具有不揮發(fā)，無腐蝕性，不產(chǎn)生有毒氣體等優(yōu)點。應(yīng)用化學(xué)沉淀方法制得晶型規(guī)則，高分散性，不易聚團(tuán)，在材料中分散性好的，納米或超細(xì)氫氧化鎂顆粒，一直是該領(lǐng)域的研究熱點。 本課題采用“氨全循環(huán)，變溫”的方法，以氧化鎂礦石（輕燒粉）為主要原料，氯化銨作媒介，通過改變體系溫度不斷通入氨氣，制取高純度，高分散的納米級的氫氧化鎂晶體顆粒。并利用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。實驗研究了液相體系中氫氧化鎂過飽和度隨溫度的變化，分析討論了過飽和度對氫氧化鎂合成的影響及高分散微細(xì)氫氧化鎂的形成機理。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 氫氧化鎂是重要的添加型無機阻燃劑、重金屬脫除劑、酸性廢水的中和劑、煙氣脫硫劑，在美國、日本、西歐等地區(qū)有著廣泛生產(chǎn)和應(yīng)用。我國對氫氧化鎂的需求正逐年增加，特殊形貌的氫氧化鎂的制備成為該領(lǐng)域研究的熱點。本課題根據(jù)氫氧化鎂低溫結(jié)晶時成核過程中過飽和度較大，成核較多，而高溫下結(jié)晶生長過程制備的顆粒形貌較好的情況，將兩者結(jié)合起來提出了以氯化鎂作為鎂源、氨氣作為沉淀劑，“變溫法”一步制備阻燃劑級氫氧化鎂。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處
- 特殊形貌的氫氧化鎂的制備方法集中于添加表面活性劑的方法。這類方法不適合工業(yè)生產(chǎn)。本課題根據(jù)現(xiàn)有實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合低溫成核過程和高溫結(jié)晶生長過程，提出通過改變體系溫度控制氫氧化鎂形貌的方法。該方法在國內(nèi)外尚未見報道，具有一定的科學(xué)先進(jìn)性。同時結(jié)合了氨氣循環(huán)工藝，使該工藝過程更加適用于工業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)品為納米級、高純度、高分散、低比表面積的適用于阻燃劑的氫氧化鎂顆粒，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際水平。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 氫氧化鎂以其較好的物理、化學(xué)特性廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，成為工業(yè)應(yīng)用、科學(xué)研究的熱點之一。我國目前氫氧化鎂產(chǎn)品質(zhì)量較差，價格僅是進(jìn)口產(chǎn)品的十分之一，限制了我國氫氧化鎂行業(yè)的發(fā)展。高質(zhì)量的氫氧化鎂產(chǎn)品顆粒具有高分散、超細(xì)化、超純化且形貌特殊的特點。本課題提出的氨循環(huán)變溫法一步制備納米級氫氧化鎂的工藝，與國內(nèi)其他方法相比具有工藝簡單、產(chǎn)品質(zhì)量較好的優(yōu)點，對制備高質(zhì)量氫氧化鎂工業(yè)生產(chǎn)具有重要的參考價值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 以工業(yè)輕燒氧化鎂為原料，通過蒸氨反應(yīng)制得精制氯化鎂溶液和儲備氨氣，并以儲備的氨氣為沉淀劑通入氯化鎂溶液中，在不加入表面活性劑的條件下，通過變溫反應(yīng)，控制反應(yīng)體系過飽和度由高降低，制備出高分散納米級氫氧化鎂粉體，并利用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。實驗研究了液相體系中氫氧化鎂過飽和度隨溫度的變化，分析討論了過飽和度對氫氧化鎂合成的影響及高分散納米級氫氧化鎂的形成機理。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- [1]X.Li,G.B.Ma,and Y.Y.Liu.Synthesis and Characterization of Magnesium Hydroxide Using a Bubbling Setup Ind.Eng.Chem.Res., 2009,48(2),763-768. [2]徐勝博等.氨氣鼓泡法一步反應(yīng)制備顆粒形狀統(tǒng)一的氫氧化鎂方法.申請?zhí)?專利號200910011079.
同類課題研究水平概述
- 氫氧化鎂是一種無機弱堿類化工產(chǎn)品，具有活性較高、吸附能力較強、使用安全、無腐蝕性、無毒、無害等諸多特性。作為重要的添加型無機阻燃劑、重金屬脫除劑、酸性廢水的中和劑、煙氣脫硫劑，氫氧化鎂在各個應(yīng)用領(lǐng)域都表現(xiàn)出了其優(yōu)于其他同類化工產(chǎn)品的優(yōu)勢，因此被稱為“綠色安全中和劑”、“環(huán)境友好阻燃劑”等，成為工業(yè)應(yīng)用、科學(xué)研究的熱點之一。 氫氧化鎂系列化工產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用前景，其生產(chǎn)和消費主要集中在日本、北美、歐洲等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。我國雖然具有豐富的鎂資源，但不論是氫氧化鎂的消費量還是產(chǎn)量，都與上述發(fā)達(dá)地區(qū)有較大差距，2010年我國氫氧化鎂總產(chǎn)量約為100kt，僅相當(dāng)于日本的六分之一，美國的三分之一。2009年我國氫氧化鎂的消費量約100kt，其中約10%依靠進(jìn)口，同時我國也出口近20kt的氫氧化鎂產(chǎn)品。值得注意的是，由于我國氫氧化鎂產(chǎn)品遠(yuǎn)達(dá)不到進(jìn)口產(chǎn)品的質(zhì)量，出口產(chǎn)品價格僅是進(jìn)口氫氧化鎂價格的十分之一。 針對我國氫氧化鎂行業(yè)的現(xiàn)狀，有兩個突出的問題亟待解決：一是擴(kuò)大產(chǎn)能，充分利用我國豐富的鎂資源優(yōu)勢。二是改善氫氧化鎂產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品附加值，提高國際競爭力。 近年來，科研院校與企業(yè)的合作逐漸加強，使我國氫氧化鎂產(chǎn)品質(zhì)量逐漸提高，產(chǎn)量也逐年上升。我課題組于2008年開始進(jìn)行阻燃劑級氫氧化鎂的研究，并已經(jīng)取得了一些重要研究成果，且實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)。 國外近年在氫氧化鎂的應(yīng)用和形貌學(xué)研究中取得了一些重要的成果。以色列死海集團(tuán)公司以高濃度氯化鎂鹵水為原料，采用高溫裂解-水合工藝制備氫氧化鎂阻燃劑，由此法制備的氫氧化鎂適用于多種聚合物的阻燃填充劑。英國Linday and williams公司最近開發(fā)了一種新型氫氧化鎂阻燃劑，商品名稱為Megolon D93，適合在電纜、電線方面應(yīng)用。Henrist, C等人研究了合成參數(shù)和不同鎂鹽對稀溶液介質(zhì)中的氫氧化鎂納米顆粒形貌的影響，制備出片狀的納米氫氧化鎂粉體。并通過顆粒大小分配、晶體習(xí)性、形貌和在水中重新分散的能力對粉體進(jìn)行表征。 近十年來，國內(nèi)很多知名大學(xué)和科研院所先后展了納米級氫氧化鎂形貌控制的研究。隨著研究的不斷深入，國內(nèi)在氫氧化鎂形貌學(xué)的研究已取得了一批較有學(xué)術(shù)價值的，并且對實際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義的重要進(jìn)展，已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)的水平。
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