浓海水制备氢氧化镁工艺过程及水热改性研究

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近年来随着海水淡化技术的不断发展进步,浓海水处理问题越来越凸显。如果实现浓海水资源化利用,不仅可以避免环境污染,还能创造经济社会价值。氢氧化镁在材料、环境等领域应用广泛,特别是其优异的阻燃性能在高聚物材料中应用前景广阔。本文以浓海水为原料制备高纯超细氢氧化镁,既可解决浓海水处理问题,又可得到高附加值产品。  本文对浓海水脱钙预处理工艺进行了系统研究,对脱钙工艺参数进行优化,得到最优工艺条件:碳酸钠和Ca2+化学计量比R=1.2,反应温度30℃,加料时间60 min,搅拌速率300 r/min,采用双加料方式。脱钙率可达到90%以上。对氢氧化钙和氢氧化钠制备氢氧化镁进行工艺对比研究表明,钠法产品质量明显优于钙法,因此系统研究了氢氧化钠制备氢氧化镁工艺,并对其工艺参数优化,得到最优工艺条件:氢氧化钠与Mg2+化学计量比R=1.1,氢氧化钠浓度3 mol/L,反应温度40℃,搅拌速率300 r/min,熟化时间60 min,采用双加料方式。此条件下氢氧化镁产品纯度在99%以上,CaO含量低于0.1%,二次粒径在9.12μm左右,过滤性能和沉降性能较好,符合工业氢氧化镁要求。对浓海水体系制备氢氧化镁结晶动力学进行研究,首先应用间歇动态法,发现矩量变换法不能很好地对浓海水体系氢氧化镁结晶过程进行计算;再应用连续稳态法对其研究,并结合粒数衡算方程建立了浓海水体系氢氧化镁生长模型。  由于常温合成氢氧化镁其表面极性高,粒径小且无规则形貌,呈团聚态,影响了其工业应用,因此需对其进行水热改性。本文对水热改性参数进行工艺优化并对新型水热方法进行尝试和探索,得到最优工艺条件:矿化剂采用4 mol/L氢氧化钠溶液,水热温度180℃,水热时间10 h,填充度90%,固含量3%。在此条件下制备的氢氧化镁产品平均粒径0.286μm左右且粒径分布均匀,厚度约为50.92 nm左右,团聚指数约为11.63。  测定了氢氧化镁制备过程中基础物性数据,根据实验结果对300 t/d浓海水处理量的工业生产过程进行基本概念设计(物料衡算、能量衡算及经济核算),为其工业化生产提供依据。
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