A028一種制備納米鎂鋁水滑石的方法(gai)

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1、說明書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，具體說是一種以碳酸氫銨為沉淀劑制備納米水滑石的方法及實施其方法的設(shè)備。背景技術(shù)水滑石（Hydrotalcite，簡寫為HT），Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O，其結(jié)構(gòu)類似于水鎂石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，使得整個結(jié)構(gòu)呈電中性。此外，在氫氧化物層間同時存在著一些水分子，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金屬離子取代形成類水滑石（Hydrotalcite-likecompounds，簡寫為HTLcs），其組成通式為：其中M2+=Mg2+、Ni2+、Co2+、Cu2+、Zn2+等二價金屬陽離子，M3+=Al3+、Cr3+、Fe3+等三價金屬陽離子，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),因此又稱其為層狀雙金屬氫氧化物（Layereddoublehydroxides，簡寫為LDHs）。水滑石和類水滑石統(tǒng)稱為水滑石類層柱材料或陰離子型層柱化合物。HT和LDHs是近年來興起的一種人工合成的層狀礦物材料，它們在化學(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)釜中的混合通過攪拌的方式實現(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，新舊粒子的同時存在，同時生長，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、同時簡化生產(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)過熟化反應(yīng)器使鎂鋁水滑石微晶生長，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、晶體生長分開，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容器中已經(jīng)計量好的水中，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量泵同時加入靜態(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℃，時間為2～12小時；E．將熟化反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)過分離、洗滌、干燥即得納

7、米鎂鋁水滑石。本發(fā)明所說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，使流體時而右旋時而左旋，不斷改變流動方向，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，流體自身的旋轉(zhuǎn)作用在相鄰元件連接處的界面上亦會發(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