蒸氨溶液中离子对氢氧化镁产品的影响

王怀士， 范天博， 周永红， 裴彦淞， 陈毅锋， 刘云义

(沈阳化工大学 化学工程学院， 辽宁 沈阳 110142)

我国是世界上镁资源最为丰富的国家之一，总储量占世界的22.5 %，居世界第一.镁-铝系、无机磷系、钼系、硼系等阻燃剂属于无机阻燃剂[1-2]，与有机阻燃剂相比，无机阻燃剂一般具有低烟、低毒、价格低廉等优点，因此，引起了产业界的广泛关注.目前的无机阻燃剂主要品种有氢氧化镁、氢氧化铝、无机磷化合物、硼化合物、石墨阻燃剂、氧化锑、钼化合物等[3-8].

为解决上述问题，本文通过用轻烧粉蒸氨得到的氯化镁溶液与纯氯化镁溶液制备的氢氧化镁产品作对比，探究蒸氨液中不同的离子对氢氧化镁晶体粒径及形貌的影响，通过去除杂质离子，制备出高分散、形貌较规则的氢氧化镁产品.

1 实 验

1.1 仪器与试剂

仪器:HH.S精密恒温水浴；DZF-6050型真空干燥箱；BT-9300H激光粒度分布仪；D8 X射线衍射仪；JSM-6360LV扫描电镜；EXSTAR-6300差热热重分析仪等.

试剂：轻烧粉，氧化镁质量分数75.42 %，丹东宽甸津源镁业；氯化铵、六水氯化镁，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；氨气，沈阳盛兴气体有限公司等.

1.2 实验部分

(1) 蒸氨液通过轻烧粉与氯化铵反应制得，反应方程式如下：

通过滴定分析法和紫外-可见分光光度计对蒸氨液中的离子进行定量分析，测量结果见表1.

表1 蒸氨反应完成后溶液组成

2 结果与讨论

按照参考资料HG/T3607-2007，采用滴定分析的方法对氢氧化镁产品进行纯度分析，分析结果表明：未除杂时，氢氧化镁产品的纯度一般在96.16 %(质量分数，以下同)左右，除杂后，纯度在98.58 %以上.

采用Cu Κα(λ=0.154 056 2 nm)作为辐射源对产品进行XRD表征，图1为产品的表征结果.

(a) 未除杂质后制得的产品 (b) 除杂质离子后制得的产品 (c) 纯氯化镁制得的产品

图1 以轻烧粉为原料和用纯氯化镁制得的氢氧化镁产品XRD对比图

Fig.1 XRD of magnisium hydroxide synthesised by light calcined powder and magnesium chloride(AR)

由图1可以看出：未去除杂质离子时，得到的产品峰形较宽，且有较多的噪声峰，证明产品结晶度不好，且有杂质存在；除杂质离子后得到的氢氧化镁产品与纯氯化镁制得的产品基本一致，峰形尖锐，且无杂质峰，证明氢氧化镁结晶度好，且纯度较高.

图2为产品的扫描电镜照片.

图2 以轻烧粉为原料和用纯氯化镁制得的氢氧化镁产品SEM对比图

图3 产品的二次粒径分布

产品的热重曲线和差热曲线(TG-DTA)如图4所示.由图4(a)、(b)、(c)可观察到：在25～100 ℃ 之间，产品有很小的失重，说明产品烘干未彻底，还有少量水分；100～250 ℃产品基本无失重现象，证明产品无结晶水；产品(a)在280 ℃时开始失重，在320 ℃时达到最高，且在350～410 ℃之间，产品有很小的失重峰，说明产品有杂质存在，且杂质对产品的失重曲线稍微有影响；除杂后的产品(b)和以纯氯化镁制得的产品(c)，从300 ℃开始分解，在350 ℃时达到最高，失重率为26.01 %.至450 ℃时产品基本完全分解，失重率约占30 %，与氢氧化镁理论热解失重率30.87 %基本吻合.此分析结果表明，除杂后所得氢氧化镁产品热稳定性较好.

图4 氢氧化镁产品的热重差热曲线

以上结果表明Ca2+对氢氧化镁产品粒径的影响较小.这是因为Ca2+是阳离子，对氢氧化镁产品吸附作用较小，且在碱性情况下形成的氢氧化钙微溶于水，可直接过滤除去，所以，对产品的纯度、形貌和粒径影响都比较小.

Fe2+的混入，使产品的中位径从0.70 μm增大到了2.31 μm，而且造成产品的粒度分布不均.这是因为沉镁反应时，随着溶液pH的升高，Fe2+也会形成沉淀Fe(OH)2，且Fe(OH)2不稳定，很容易被氧化成Fe(OH)3，而Fe(OH)3有胶体的性质，会使产品团聚严重，造成产品的二次粒径变大，而且Fe(OH)3也是沉淀，所以会混入产品中，使氢氧化镁纯度降低.

表2 氯离子、硫酸根吸附能量

表3 Cl-吸附氢氧化镁(001)面和(101)面平均键布居数

表4 吸附氢氧化镁(001)面和(101)面平均键布居数

4 结 论

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