卤水_氨法碱式氯化镁晶须的制备及影响因素的研究
第35卷第2期 海湖盐与化工 1
卤水-氨法碱式氯化镁晶须的
制备及影响因素的研究
王世栋, 褚敏雄, 孙庆国
(1. 中国科学院青海盐湖研究所, 青海西宁 810008; 2. 中国科学院研究生院, 北京 100039)
摘 要: 在常压下用液相反应法制备了碱式氯化镁晶须, 研究了氯化镁浓度、
与氨水的摩尔比、反应温度、陈化温度、陈化时间对碱式氯化镁晶须制备的影响。根据和SE M 测试结果, :(1) l;
(2) 氯化镁与氨水的摩尔比为4∶1～6∶1; (3) ℃; (10m l/min ～20m l/min; (5) 最佳陈化温度为50℃～60。制备得
1, 2
1
1
到了长径比≥100碱式氯化镁晶须。
关键词: 卤水; 氨水; ; 中图分类号:T . :1001-2214(2006) 02-0001-03
on 4H 2O Whisker with 3(OH ) 5Cl ・and Ammonia and Study of I nfluenced Fact ors
WANG Shi -dong , CHU M in -xi ong , S UN Q ing -guo
1, 2
1
1
(1. Qinghai I nstitute of Salt Lakes,Chinese Acade my of Sciences, Xining Qinghai 810008, China;
2. Graduate School of Chinese Acade my of Sciences,Beijing 100039,China )
Abstract: Mg 3(OH ) 5Cl ・4H 2O whisker was p repared by liquid reacti on at the at m os pheric p ressure . The influence of the concentrati on ofM gCl 2, the molar rati o ofM gCl 2and a mmonia, reac 2ti on temperature, ri pening te mperature and ri pening ti m e was studied . Based on the test results of XRD and SE M , the best technol ogical conditi ons forM g 3(OH ) 5Cl ・4H 2O whisker are put for ward as:(1) the concentrati on ofM gCl 2is 3mol/l; (2) the molar rati o ofMgCl 2and a mmonia is bet w een 4∶1and 6∶1; (3) the reacti on te mperature is 30℃; (4) the rate of adding a mmonia is 10m l/min
～20m l/min; (5) the ri pening ti m e is bet w een 48and 72hours when the ri pening te mperature is
50℃～60℃. The Mg 3(OH ) 5・4H 2O whisker with l/d≥100is obtained .
Key words: brine; a mmonia;Mg 3(OH ) 5Cl ・4H 2O; whisker
1 引言
镁盐产品中的氢氧化镁和氧化镁具有良好的阻
燃性能, 但是普通的氢氧化镁和氧化镁比表面积大, 微粒易趋向于二次凝聚, 在树脂中分散性差。因此氢氧化镁和氧化镁用于高聚物填料时, 高聚物性能受到直接的影响, 主要是冲击强度、延伸率下降, 加
工性能恶化, 使其应用受到一定程度的限制。利用
表面改性剂对镁盐产品进行表面改性, 或者使镁盐晶体结晶时在某一晶面优先生长, 制得晶须产品, 可以有效改善其上述性能。而且与普通镁盐产品相比, 晶须还具有更高的模量和强度, 因而也广泛用作
[1]
增强材料。
收稿日期:2005-10-26
作者简介:王世栋(1981-) , 男, 汉族, 无机化工专业硕士研究生。基金项目:国家“十五”科技攻关(2001BA602B -03)
2海湖盐与化工 第35卷第2期
一方向生长, 得不到长径比较大的晶须。
3. 2 摩尔比对碱式氯化镁晶须生长的影响
在适当的氯化镁浓度下, 氯化镁和氨水的摩尔比对碱式氯化镁晶须生长影响很大, 当氯化镁与氨水的摩尔比6时, 溶液的饱和度降低, 产品产率变低。3. 3 , , 氨水, , , 因而形, 给碱式氯化镁晶须的制备造成困难。应采取匀速慢速滴加的方式。取氯化镁浓度为3mol/l, 氯化镁与氨水的摩尔比为4, 在加料速度为20m l/min 、10m l/min (试样1) 、2m l/min (试样2) 时都能制得形貌良好的碱式氯化镁晶须(见图1、图2、图3、图4) 。可以发现在较低的加料速度下, 晶须的结晶形貌更好
。
青海盐湖具有极其丰富的镁资源, 其中察尔汗盐湖的氯化镁储量就超过了27亿t, 占全国镁盐资
[2]
源总量的74%。以盐湖丰产镁资源为原料制备镁盐晶须, 原料易得且价格低廉, 制备方便且应用前
[3]
景广阔, 不失为镁资源综合利用的极佳途径。碱式氯化镁晶须是制备优良阻燃剂氢氧化镁晶须或氧化镁晶须的重要中间体, 它的结晶质量、微观内应变的大小等因素, 对后续产物具有决定性的作用。碱式氯化镁晶须的制备成功与否, 对随后的氢氧化镁晶须和氧化镁晶须的制备起决定性作用。因此研究氯化镁浓度、氯化镁与氨水的摩尔比、反应温度、陈化温度、陈化时间对碱式氯化镁晶须制备的影响具有重要意义。2 实验部分2. 1 试剂与仪器
MgCl 2・6H 2O (A. R. , ) , 氨水(A. R. , ) igaku D /max-3B , 40kV , 管
流30mA , °/m。日本电子株式会社J MS -5600。重庆光学仪器厂XSZ -D 2型倒置式生物显微镜。2. 2 实验方法
配制一定摩尔浓度的氯化镁溶液, 将氯化镁溶液倒入500m l 的烧杯中, 放入水浴锅中, 将28%的氨水滴加到烧杯中, 搅拌反应1h ～2h, 反应温度为30℃～70℃。将反应后的饱和母液陈化结晶, 在30℃～70℃下陈化。将反应产物用蒸馏水洗涤, 抽滤, 再用无水乙醇洗涤, 放入50℃烘箱下烘干, 收集产品。3 结果与讨论3. 1 氯化镁浓度对碱式氯化镁晶须生长的影响
从溶液中生长晶体的基本步骤:首先使溶液进入过饱和状态, 而不是自发结晶, 然后建立和控制合适的过饱和度和其他生长条件, 使不断析出的溶质
[4]
逐渐在籽晶上长成完整的晶体。实验证明, 当氯化镁浓度很低时(≤2mol/l ) 或很高时(≥4mol/l ) , 都很难制得碱式氯化镁晶须, 氯化镁浓度为3mol/l 时最易制得均匀且纯度较高的碱式氯化镁晶须。当
2+-氯化镁浓度较低时, 反应溶液中Mg 和Cl 浓度较
低, 达不到生长碱式氯化镁浓度所需的过饱和度, 而
-且反应溶液中OH 浓度较高, 容易产生氢氧化镁。当氯化镁浓度较高时, 溶液的过饱和度过大, 系统处于极不稳定的状态, 容易迅速成核, 不利于晶体沿单
图2 试样1的高倍扫描电镜图
图1 试样1
的低倍扫描电镜图
第35卷第2期 海湖盐与化工 3
30℃时, 得到的产物中氢氧化镁的摩尔组成要比
Mg 3(OH ) 5Cl ・4H 2O 组成高一些(试样4) 。
通过生物显微镜观察, 可以发现, 随着陈化时间的延长, 沉淀物中晶须的含量和长度都逐渐增大
。
图3 试样2
的低倍扫描电镜图
5 和试样4的X 射线衍射图谱
图4 试样2的高倍扫描电镜图
通过对卤水-氨法碱式氯化镁晶须制备的实验
研究, 并通过对样品的TE M 研究和X 射线研究, 得到了制备碱式氯化镁晶须的最佳工艺:
(1) 氯化镁浓度为3mol/l 。
(2) 氯化镁与氨水的摩尔比为4∶1～6∶1。(3) 当3mol/l 氯化镁用量为100m l ～200m l 时, 氨水的加料速度为10m l/min ～20m l/min 。
(4) 最佳反应温度为30℃。
(5) 最佳陈化温度为50℃～60℃, 最佳陈化时间为48h ～72h 。
用优化后的参数, 可得到长径比较好的碱式氯化镁晶须。
[参考文献]
[1]张大海, 冯丽娟, 等1镁盐晶须的研究进展[J ].海湖盐与化工,
2004, 33(1) :4-8.
[2]汪贵元1察尔汗盐湖镁资源及开发利用[J ].无机盐工业, 2002,
34(3) :37-38.
[3]魏钟晴, 马培华1水合碱式硫酸镁晶须的物理化学性能表征
[J ].盐湖研究, 1998, 6(2-3) :1.
[4]闵乃本1晶体生长的物理基础[M].上海:上海科技出版社,
1982. 375-441.
3. 4 反应温度对碱式氯化镁晶须生长的影响
取氯化镁浓度为3mol/l, 氯化镁与氨水的摩尔比为4, 反应温度为30℃和50℃, 50℃下熟化2d 。当反应温度为30℃时, 得到较好的晶须, 而当反应温度为50℃时, 可得到较短小的晶须, 同时还有大量的杂质。这是由于在较低的温度下, 反应体系的反应速度较慢, 离子的成核速率小, 容易得到晶型沉淀。3. 5 陈化温度及陈化时间对碱式氯化镁晶须生长
的影响
取氯化镁浓度为3mol/l, 氯化镁与氨水的摩尔比为5, 反应温度为30℃, 陈化温度分别为30℃和50℃。通过对试样的X 射线研究(见图5) , 可以发现, 陈化温度为50℃时可得到较纯的Mg 3(OH ) 5Cl ・4H 2O 碱式氯化镁晶须(试样3) , 而当陈化温度为
欢迎刊登广告 欢迎订阅本刊
022-65271737 022-65271736