[发明专利]一种低成本合成碱式硫酸镁晶须的新方法

说明书

本发明属于无机化工材料制备领域，具体涉及一种低成本合成碱式硫酸镁晶须的新方法。本发明以海水淡化后的浓海水和无机碱液为原料，首先在10‑90℃温度条件下，在一定搅拌和进料速率下，制备得到氢氧化镁悬浮液，过滤洗涤，将固相分散到硫酸盐溶液，在100‑250℃下水热反应2‑24小时，再经过滤、洗涤、干燥，得到大小均匀、形貌均匀、分散性较好的水合碱式硫酸镁晶须，其组成为5Mg(OH)₂·MgSO₄·3H₂O，平均长度为40‑400μm，平均直径0.5‑4.5μm。该工艺过程简单、成本低廉、附加值高，温度操作弹性大，易于操作和推广。本发明为浓海水和盐湖镁资源的高值化利用提供了一条新途径。

技术领域

本发明属于无机化工材料制备技术领域，涉及一种低成本合成碱式硫酸镁晶须的新方法。具体地说，以海水淡化后的浓海水和无机碱液为原料，制备得到纯度和分散性较好的前驱体，将其过滤洗涤后，将固相分散到添加硫酸盐溶液，经过水热反应，可直接制备得到大小均匀、形貌均匀、分散性较好的水合碱式硫酸镁晶须。水合碱式硫酸镁晶须可广泛用于增强剂和阻燃剂等行业。本发明为浓海水以及盐湖卤水镁资源的高值化利用提供了一条新途径。

背景技术

我国是水资源严重短缺的国家，人均水量既少，又时空分布不均，中西部地区的水质较差，多为苦咸水或微咸水；沿海地区经济发达，人口居多，水资源短缺，发展严重受制于水资源缺乏。海水淡化技术发挥了补充替代淡水资源的作用。近20年来海水淡化技术在全球有了快速发展。海水经过淡化技术之后得到的浓海水盐度是正常海水的1.5-2倍，这些高浓盐水的排放会引起排放区域海水盐度增高。盐度的改变会对动物生存、生长繁殖、生理代谢过程、代谢调节机制、物种分布等方面造成一定的影响。浓海水中含有丰富的镁资源，如何将浓海水镁资源进行高值化利用，在此时显得尤为重要。

晶须是具有一定长径比(一般大于10)和截面积(小于52×10^-5cm²)的单晶纤维材料，由于晶须的结构完整，内部缺陷较少，因此晶须的强度和模量均接近其完整晶体的理论值，是力学性能十分优异的复合材料补强增韧剂，可作为塑料、涂料、陶瓷等材料的改性添加剂。碱式硫酸镁晶须具有优良的物理性能，强度高，电气性能好，与塑料材料相容性较好，易于润湿和无序取向，从而表现出良好的填充性能和增强能力。相对于玻璃纤维和碳纤维，碱式硫酸镁晶须的模塑制品具有更好的尺寸稳定性和精度，并且表面光洁度高，碱式硫酸镁晶须类的复合材料可用来制造各种形状复杂的部件、轻质高强阻燃部件及电子电器部件。

第一种碱式硫酸镁晶须MgSO₄·Mg(OH)₂·xH₂O被发现于1892年，随后几十年的时间，人们相继发现了多种形式的碱式硫酸镁晶须；1978年，Bischoff和Seyfreied在研究高温高压条件下海水水热反应时发现了碱式硫酸镁晶须2MgSO₄·xMg(OH)₂·(2-2x)H₂O(x＝0.5-1.0)，开创了水热合成碱式硫酸镁晶须的先河。20世纪80年代初至今，科研工作者对碱式硫酸镁晶须进行了大量的研究。目前虽然有不少关于碱式硫酸镁晶须制备方法的报道，但是没有将浓海水中的镁资源进行高值化利用，且所采用的沉淀剂均为氢氧化钠和氨水，从生产成本和设备腐蚀等方面限制了碱式硫酸镁晶须的大规模工业化生产。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种低成本合成碱式硫酸镁晶须的新方法，采用氢氧化钙或以氢氧化钙占主体的无机碱液作为沉淀剂，与浓海水反应生产氢氧化镁前驱体，并随后进行水热合成，为碱式硫酸镁晶须的制备提供了一条新工艺。

本发明技术方案如下：