A028一種制備納米鎂鋁水滑石的方法(gai)

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1、說(shuō)明書(shū)一種制備納米鎂鋁水滑石的方法及其設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種制備納米鎂鋁水滑石的方法及其設(shè)備，具體說(shuō)是一種以碳酸氫銨為沉淀劑制備納米水滑石的方法及實(shí)施其方法的設(shè)備。背景技術(shù)水滑石（Hydrotalcite，簡(jiǎn)寫(xiě)為HT），Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于水鎂石Mg(OH)2，由MgO6八面體共用棱邊形成層狀結(jié)構(gòu)，位于層上的Mg2+可在一定范圍內(nèi)被Al3+同晶取代，使得Mg2+、Al3+、OH-層帶有正電荷。層間有可交換的陰離子CO32-與層板上的正電荷平衡，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)呈電中性。此外，在氫氧化物層間同時(shí)存在著一些水分子，這

2、些水分子可以在不破壞層狀結(jié)構(gòu)的條件下去除。在一定條件下，水滑石組成中的Mg2+、Al3+可被其它半徑相近的同價(jià)金屬離子取代形成類(lèi)水滑石（Hydrotalcite-likecompounds，簡(jiǎn)寫(xiě)為HTLcs），其組成通式為：其中M2+=Mg2+、Ni2+、Co2+、Cu2+、Zn2+等二價(jià)金屬陽(yáng)離子，M3+=Al3+、Cr3+、Fe3+等三價(jià)金屬陽(yáng)離子，M2+/M3+=2~10，An-為在堿性溶液中可穩(wěn)定存在的陰離子，如：CO32-、NO3-、OH-、Cl-、SO42-、C6H4(COO-)2等無(wú)機(jī)和有機(jī)陰離子。由于它們的主體成份一般是由兩種金屬

3、的氫氧化物構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu),因此又稱(chēng)其為層狀雙金屬氫氧化物（Layereddoublehydroxides，簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)DHs）。水滑石和類(lèi)水滑石統(tǒng)稱(chēng)為水滑石類(lèi)層柱材料或陰離子型層柱化合物。HT和LDHs是近年來(lái)興起的一種人工合成的層狀礦物材料，它們?cè)诨瘜W(xué)、化工領(lǐng)域可用作催化劑與催化劑載體：在醫(yī)藥行業(yè)用作新一代抗酸與胃粘膜保護(hù)劑；在功能性材料領(lǐng)域用作紅外、紫外吸收和阻隔材料；在塑膠行業(yè)，可用作抗菌添加劑、阻燃劑和PVC穩(wěn)定劑；在環(huán)保領(lǐng)域，它們對(duì)許多有毒有害陰離子有強(qiáng)烈的吸附作用，因此在水質(zhì)凈化、污水處理、污染防治和環(huán)境修復(fù)等方面有廣闊應(yīng)用前景。4納米鎂

4、鋁水滑石常用的制備方法為鹽溶液與堿溶液共沉淀法，所采用設(shè)備也是常規(guī)的釜式反應(yīng)器。由于鹽與堿在反應(yīng)釜中的混合通過(guò)攪拌的方式實(shí)現(xiàn)，混合很不充分，反應(yīng)界面小，存在濃度梯度，反應(yīng)速度和擴(kuò)散速度較慢，因此先沉淀的粒子上形成新沉淀粒子，新舊粒子的同時(shí)存在，同時(shí)生長(zhǎng)，導(dǎo)致粒子尺寸分布極不均勻。使合成材料的粒子尺寸和均分散性能受到很大影響。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可制備出納米尺寸、粒度分布均勻的鎂鋁水滑石粉體、可降低鎂鋁水滑石生產(chǎn)的成本、同時(shí)簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程的制備納米鎂鋁水滑石的方法。本發(fā)明的目的還在于提供一種實(shí)施上述制備納米鎂鋁水滑石方法的設(shè)備。本發(fā)明的技

5、術(shù)方案在于：采用碳酸氫銨與可溶性鋁鹽和鎂鹽配制鎂、鋁混合鹽溶液反應(yīng)，其反應(yīng)步驟為：配制鎂、鋁混合鹽溶液；再配制碳酸氫銨溶液；將上述兩種混合溶液同時(shí)加入靜態(tài)混合器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鎂鋁水滑石微晶；再經(jīng)過(guò)熟化反應(yīng)器使鎂鋁水滑石微晶生長(zhǎng)，得到納米鎂鋁水滑石產(chǎn)品。本發(fā)明的納米鎂鋁水滑石的沉淀、晶體生長(zhǎng)分開(kāi)，采用鎂、鋁鹽溶液與碳酸氫銨溶液的共沉淀反應(yīng)，反應(yīng)在靜態(tài)混合器反應(yīng)器中進(jìn)行，其反應(yīng)表達(dá)式為：6MgSO4+Al2(SO4)3+18NH4HCO3+3H2O→Mg6Al2CO3(OH)16·4H2O+9(NH4)2SO4+17CO2其具體反應(yīng)步驟如下：A

6、．將固體可溶性鋁鹽和鎂鹽加入到已經(jīng)計(jì)量好的水中，配制Mg2+與Al3+的摩爾比為2.0～3.0：1的混合鹽溶液；B.將碳酸氫銨加入到另一個(gè)容器中已經(jīng)計(jì)量好的水中，配制碳酸氫銨溶液；C．反應(yīng)：將步驟A,B中配制的兩種溶液分別用計(jì)量泵同時(shí)加入靜態(tài)混合器反應(yīng)器中，經(jīng)固定在管內(nèi)的混合元件分散反應(yīng)后，經(jīng)出料口排出到熟化反應(yīng)器；控制物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間為5～20min，反應(yīng)溫度為5～40℃；D．熟化：步驟c中的物料進(jìn)入熟化反應(yīng)器后，在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行熟化反應(yīng)，熟化反應(yīng)采用在80～120℃，時(shí)間為2～12小時(shí)；E．將熟化反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)過(guò)分離、洗滌、干燥即得納

7、米鎂鋁水滑石。本發(fā)明所說(shuō)的可溶性鋁鹽可以是結(jié)晶氯化鋁、硝酸鋁、硫酸鋁中的一種；可溶性鎂鹽可以是氯化鎂、硝酸鎂或硫酸鎂中的一種。本發(fā)明通過(guò)靜態(tài)混合器反應(yīng)生成的納米鎂鋁水滑石在熟化反應(yīng)器中熟化。本發(fā)明所說(shuō)的熟化反應(yīng)器是密閉的反應(yīng)釜,其攪拌速度為5~40轉(zhuǎn)/分鐘。實(shí)施本發(fā)明所述制備方法的設(shè)備，包括靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器4是一種高效混合設(shè)備其內(nèi)部由一定規(guī)格的波紋板組裝而成的圓柱體,靜態(tài)混合器的混合反應(yīng)過(guò)程是靠固定在管內(nèi)的混合元件進(jìn)行的，由于混合元件的作用，使流體時(shí)而右旋時(shí)而左旋，不斷改變流動(dòng)方向，不僅將中心液流推向周邊，而且將周邊流體推向中心，從而造成良

8、好的徑向混合效果．與此同時(shí)，流體自身的旋轉(zhuǎn)作用在相鄰元件連接處的界面上亦會(huì)發(fā)生。這種完善的徑向環(huán)流混合作用，使流體在管子截面上的溫度梯度