阅读说明：本技术 高钠镁比工业废水净化除镁及制备氢氧化镁阻燃剂方法 (Method for purifying and removing magnesium from industrial wastewater with high sodium-magnesium ratio and preparing magnesium hydroxide fire retardant ) 是由 刘志启 闫东强 赵鹏程 周自圆 李娜 陈安琪 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高钠镁比工业废水净化除镁及制备氢氧化镁阻燃剂方法,属于氢氧化镁制备方法领域。该方法是利用高钠含量环境中低镁的工业废水与氢氧化钠溶液进行沉淀反应,待反应结束后沉降一定时间,将沉降后的上层清液进行抽滤,下层沉淀离心,滤液和离心液即为净化后的高纯硫酸钠溶液。离心后的沉淀加蒸馏水再浆后转入高压反应釜内进行水热反应,然后过滤洗涤再干燥后,得到形貌为六角片状的氢氧化镁阻燃剂。本发明解决了高钠镁比的工业废水的绿色资源化利用问题,具有工艺流程简单,生产成本低,无需任何添加剂,就可以制备纯度高的饱和硫酸钠溶液及形貌规整的纳米级氢氧化镁阻燃剂。(The invention discloses a method for purifying and removing magnesium from industrial wastewater with a high sodium-magnesium ratio and preparing a magnesium hydroxide flame retardant, belonging to the field of magnesium hydroxide preparation methods. The method comprises the steps of carrying out precipitation reaction on low-magnesium industrial wastewater in a high-sodium content environment and a sodium hydroxide solution, settling for a certain time after the reaction is finished, carrying out suction filtration on a supernatant after the settlement, centrifuging a lower-layer precipitate, and obtaining a filtrate and a centrifugate as a purified high-purity sodium sulfate solution. Adding distilled water into the centrifuged precipitate, repulping, transferring the precipitate into a high-pressure reaction kettle for hydrothermal reaction, filtering, washing and drying to obtain the magnesium hydroxide flame retardant with the hexagonal sheet shape. The method solves the problem of green resource utilization of industrial wastewater with high sodium-magnesium ratio, has simple process flow and low production cost, and can prepare high-purity saturated sodium sulfate solution and nano-scale magnesium hydroxide flame retardant with regular appearance without any additive.)

高钠镁比工业废水净化除镁及制备氢氧化镁阻燃剂方法

技术领域

本发明涉及氢氧化镁制备方法领域，具体是一种纳米氢氧化镁阻燃剂制备方法。

背景技术

随着我国近年来环保标准的提高，工业废液的绿色资源化利用得到了较大的发展。现阶段，规模化处理高盐废水仍然存在处理效率低，运行成本高的特点，还有很多需要突破和解决的关键技术问题。高钠镁比工业废水主要来源于印染、炼化、制药、制盐等企业生产过程中产生的排水，具有高含量硫酸钠及少量硫酸镁的特点。如果不处理直接蒸发结晶会导致硫酸钠纯度太低，并且其中镁资源无法综合利用，会造成资源的严重浪费。若直接排放会对土壤以及水质造成严重的污染。

氢氧化镁作为一个无机材料，具有无毒、无味、无腐蚀性、分解温度高等特性，在阻燃、环保、医用、食品、陶瓷、化妆品等领域都有着非常重要的用途。近年来随着对无卤阻燃剂的需求量的增大，氢氧化镁作为无机阻燃剂的优点尤为突出。氢氧化镁阻燃剂与氢氧化铝阻燃剂一样，其具有分解温度高，分解后产生水，同时吸收大量的热来降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用。氢氧化镁分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料，也能帮助提高合成材料的抗火性能，同时它放出的水蒸气也可以作为一种抑烟剂。氢氧化镁与同类的无机阻燃剂相比，具有更好的抑烟效果，在氢氧化镁的生产、使用和废弃过程中均没有有害物质的排放，而且还能中和燃烧过程中产生的酸性和腐蚀性气体。

现有技术对氢氧化镁的制备的主要方法是卤水（MgCl₂）和熟石灰反应制得；卤水（MgCl₂）和氨水反应制得；菱镁矿石-盐酸-氨水等一系列反应制得。而从含有镁的工业废水净化除镁同时生产阻燃剂氢氧化镁的工艺还未有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米氢氧化镁阻燃剂制备方法，以解决现有技术存在的从含镁的工业废水制备阻燃氢氧化镁的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

高钠镁比工业废水净化除镁及制备氢氧化镁阻燃剂方法，包括以下步骤：

步骤1、在恒定反应温度25-100℃一定搅拌速度下，以一定的滴加速度将0.5-2.5mol/L的氢氧化钠溶液加入到高钠镁比硫酸钠工业废水进行沉淀反应30-60min；

步骤2、所述步骤1的反应结束后沉降2-5h， 将沉降后的上层清液进行抽滤后留下下层沉淀物，将沉淀物离心，离心后的沉淀物加水再浆；

步骤3、将所述步骤2再浆后料浆置于高压反应釜内进行水热反应，反应温度为120-180℃，反应时间为2-10h；

步骤4、步骤3反应结束后，将高压反应釜中得到的产品经过滤、洗涤，然后在80-110℃温度下干燥3-8h，得到形貌为六角片状的纳米级氢氧化镁阻燃剂。

进一步的，步骤1，高钠镁比硫酸钠工业废水中，硫酸镁含量为0.1-0.2mol/L，钠镁比为20-40。

进一步的，步骤1中，加入的氢氧化钠的物质的量与镁的物质的量比值为n(Mg²⁺)：n(OH^-)=1:1.2-1:2.4，沉淀完全pH范围为10.5-12.5。

进一步的，步骤1中，搅拌速度为200-600r/min，氢氧化钠滴加速度为2.5-7.5ml/min。

进一步的，步骤2中，反应结束沉降后上层清液抽滤，下层沉淀离心，其沉降时间为60-300min，离心速度为3000-4000r/min，离心时间为3-8min。

进一步的，步骤2中，反应沉淀沉降分层后采用沉降-抽滤-离心相结合的固液分离方法。

进一步的，步骤2中，过滤液和离心液即为高纯度的饱和硫酸钠溶液。

进一步的，步骤3中，水热温度为120-180℃，水热时间为2-10h。

进一步的，步骤4中，制备的氢氧化镁阻燃剂形貌为六角片状。

本发明制备纳米级氢氧化镁阻燃剂，通过含高钠镁比硫酸钠工业废水与强碱（氢氧化钠）之间的沉淀反应，镁离子和氢氧根离子发生反应生成氢氧化镁沉淀：其反应方程式如下：

MgSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Mg(OH)₂↓

与现有技术相比，本发明的优点为：本发明解决了高钠镁比的工业废水的绿色资源化利用问题，净化除镁得到高纯硫酸钠的同时使镁转化为具有使用价值的氢氧化镁阻燃剂；与现有技术相比，本发明原料易得，净化除镁制备氢氧化镁阻燃剂的工艺流程简单，生产成本低，且通过沉降-过滤-离心的固液分离方式解决了强碱法生产氢氧化镁过滤慢的问题。

附图说明

图1为本发明加入氢氧化钠物质的量与镁物质的量比值为n(Mg²⁺)：n(OH^-)=1:1.2-1:2.4时滤液中镁的含量图。

图2为本发明实施例1产品的X-射线衍射谱图。

图3为本发明实施例1产品的扫描电镜图。

图4为本发明实施例2产品的X-射线衍射谱图。

图5为本发明实施例2产品的扫描电镜图。

图6为本发明实施例3产品的X-射线衍射谱图。

图7为本发明实施例3产品的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

纳米氢氧化镁阻燃剂的制备：量取300ml镁离子浓度0.1mol/L，钠离子浓度为3mol/L的工业废液加热至60 ℃，再量取0.5mol/L的氢氧化钠溶液120ml加入到高钠含镁溶液中搅拌反应1h，待反应结束后沉降2h，将沉降后的上清液进行抽滤，滤液测其镁的含量，下层沉淀离心，离心后的沉淀物加蒸馏水再浆。再将料浆转入高压反应釜在140℃反应6h，等反应釜自然冷却后进行过滤，洗涤。将洗涤后的产物放在温度为95℃干燥4h后即可得到Mg(OH)₂阻燃剂。

实施例2

纳米氢氧化镁阻燃剂的制备：量取300ml镁离子浓度0.1mol/L，钠离子浓度为3mol/L的工业废液加热至60 ℃，再量取0.5mol/L的氢氧化钠溶液120ml加入到高钠含镁溶液中搅拌反应1h，待反应结束后沉降2h，将沉降后的上清液进行抽滤，滤液测其镁的含量，下层沉淀离心，离心后的沉淀物加蒸馏水再浆。再将料浆转入高压反应釜在140℃反应8h，等反应釜自然冷却后进行抽滤，洗涤。将洗涤后的产物放在温度为95℃的4h后即可得到Mg(OH)₂阻燃剂。

实施例3

纳米氢氧化镁阻燃剂的制备：量取300ml镁离子浓度0.1mol/L，钠离子浓度为3mol/L的工业废液加热至60 ℃，再量取0.5mol/L的氢氧化钠溶液120ml加入到高钠含镁溶液中搅拌反应1h，待反应结束后沉降2h，将沉降后的上清液进行抽滤，滤液测其镁的含量，下层沉淀离心，离心后的沉淀物加蒸馏水再浆。再将料浆转入高压反应釜在180℃反应6h，等反应釜自然冷却后进行抽滤，洗涤。将洗涤后的产物放在温度为95℃的4h后即可得到Mg(OH)₂阻燃剂。

如图1所示，图1中通过电感耦合等离子体光谱发生仪分析可以得出，当加入的沉淀剂逐渐增加，其原溶液中的镁含量逐渐降低，当n(Mg²⁺)：n(OH^-)=1:1.4-1:2.4时，溶液中的镁含量为5-10ppm。这说明用本工艺可以除尽高钠镁比工业废液中的镁。

图2、图4、图6中通过X-射线衍射谱图分析可以得出，制备的样品与氢氧化镁的标准卡片一致，说明用上述方法得到的产物与前面本发明的产物一致。

图3、图5、图7中通过在放大倍数为8万倍的扫描电镜图可以看出，产物形貌为规则六角片状形状，尺寸为纳米级别，说明用上述方法得到的产物与前面本发明的产物一致。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。