CN101613120A

CN101613120A - 球形、放射状碳酸镁及其制备方法

Info

Publication number: CN101613120A
Application number: CN 200910117404
Authority: CN
Inventors: 吴志坚; 郭敏; 李�权; 葛飞
Original assignee: Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Current assignee: Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: CN101613120B

Abstract

本发明提供了球形、放射状碳酸镁及其制备方法，该方法以可溶性镁盐和可溶性碳酸盐为原料，以表面活性物质为添加剂，在水溶液体系中，控制反应温度在15～75℃之间，反应时间在2～20min；反应完成后的沉淀静置1～6天后洗涤、干燥，得到晶体形状完整，晶体中所含的杂质少，纯度高的球形、放射状碳酸镁产品。本发明在制备过程中添加了表面活性物质，明显改善了碳酸镁产品的形貌和性能，使碳酸镁产品易于过滤，产物分散性更好，不易团聚。可作为塑料、橡胶等行业的添加剂，也可作为高纯氧化镁及其它镁盐的制备原料。

Description

球形、放射状碳酸镁及其制备方法

发明领域

本发明涉及化工技术领域，涉及一种碳酸镁及其制备方法，尤其涉及一种利用可溶性镁盐和可溶性碳酸盐制备的球形、放射状碳酸镁及其方法。

背景技术

碳酸镁是一种白色无味的粉末，有无定形粉末和单斜结晶两种常见形态。碳酸镁因其特殊的结构和性质，广泛应用于医药、化妆品、橡胶工业、印刷业等领域。工业级的碳酸镁可以用做橡胶制品的优良填充剂和补强剂，还可用于绝热耐高温的防火保温材料。药典级的碳酸镁可以用于饮料和日化用品的添加剂和胃酸中和抑制剂等。

中国专利01121351.8公开了一种制备碳酸镁晶须的方法(CNl463923A)，该方法是在碳酸氢镁溶液中加入适量添加剂，通过控制碳酸镁结晶的条件，得到不同规格的碳酸镁晶须。目前尚未见球形、放射状碳酸镁及其制备方法的文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种球形、放射状碳酸镁的制备方法。

本发明制备球形、放射状碳酸镁的方法，是以可溶性镁盐和可溶性碳酸盐为原料，以表面活性物质为添加剂，在水溶液体系中，控制反应温度在15～75℃之间，在搅拌下反应2～20min；反应完成后的沉淀静置1～6天后洗涤、干燥，得到球形、放射状碳酸镁产品。

在制备碳酸镁时，先将可溶性镁盐、可溶性碳酸盐、表面活性物质分别配制成浓度为0.5mol/L～1.5mol/L、0.5mol/L～2mol/L、2mmol/L～2mol/L的水溶液，再将可溶性镁盐溶液、可溶性碳酸盐溶液、表面活性物质的水溶液混合，在搅拌下进行反应。当表面活性物质为聚合物时，则配制成浓度为1～5g/L的水溶液。

可溶性镁盐和可溶性碳酸盐的物质的量控制在1∶2～1∶0.5之间，表面活性物质在整个反应体系中的浓度为2mmol/L～0.5mol/L。当表面活性物质为聚合物时，表面活性物质在整个反应体系中的浓度为0.1～1mg/L之间。

可溶性镁盐溶液、可溶性碳酸盐溶液、表面活性物质的水溶液的混合方式有两种：先将可溶性镁盐溶液和表面活性物质的溶液混合，然后与可溶性碳酸盐溶液同时加入到反应器中，在搅拌下进行反应；或将可溶性镁盐溶液、可溶性碳酸盐溶液同时加入到表面活性物质的水溶液中，在搅拌下进行反应。

反应完成后的沉淀静置1～6天后，采用再浆洗涤和淋洗相结合的方式：先再浆洗涤1～3次，再用蒸馏水淋洗至洗涤后的水中检测不出氯根，然后用乙醇淋洗；最后在15～75℃下烘干。

本发明采用的可溶性镁盐为氯化镁、硫酸镁、硝酸镁或醋酸镁；采用的可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸铵或碳酸钾。

本发明制备的碳酸镁的形貌，可通过改变表面活性物质的种类和用量，改变反应液的搅拌速度进行控制：

当表面活性物质采用酒石酸钠、海藻酸钠、硅酸钠、SrCl₂、CaCl₂、MnCl₂、LiCl中的任意一种，反应搅拌速度控制在100～600rpm时，得到的碳酸镁产品为球形。

当表面活性物质采用十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、邻苯二甲酸氢钾、酒石酸钠、蔗糖、葡萄糖、β-环糊精、可溶性淀粉、柠檬酸钠、聚丙烯酰胺、丙三醇、聚乙二醇、乙醇、絮凝剂1010f、絮凝剂1019s中的任意一种，反应搅拌速度控制在500～900rpm时，得到碳酸镁产品为放射状。

本发明制备的球形、放射状碳酸镁产品，经XRD分析和化学分析，其化学式为MgCO₃·xH₂O，其中x＝2～5；纯度在95～99.9％之间。

本发明制得的球形、放射状碳酸镁产品，外观呈细沙状，过滤性能明显优于普通碳酸镁，从而改善了普通碳酸镁由于颗粒过细而过滤较慢的问题。可作为塑料、橡胶、造纸等行业的添加剂，也可用于制备高纯氧化镁及其它镁产品的中间原料。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明在制备过程中添加了表面活性物质，明显改善了碳酸镁产品的形貌和性能，使碳酸镁产品易于过滤，产物分散性更好，不易团聚。可作为塑料、橡胶等行业的添加剂，也可作为高纯氧化镁及其它镁产品的制备原料。

2、本发明制备的球形、放射状碳酸镁晶体形状完整，晶体中所含的杂质少，纯度高。

3、本发明的制备方法工艺简单，所需设备均为工业常用设备，所用原料来源广泛，成本低。

4、本发明的原料可采用青海盐湖中十分丰富的镁资源，为盐湖镁资源的利用开辟了一条途径。

附图说明

图1为实施例1制备的球形碳酸镁低真空扫描电镜图(×10000)

图2为实施例2制备的放射状碳酸镁低真空扫描电镜图(×550)

图3为实施例3制备的放射状碳酸镁低真空扫描电镜图(×500)

图4为实施例4制备的球形碳酸镁低真空扫描电镜图(×5000)

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步说明本发明球形、放射状碳酸镁的制备方法。

所用仪器：

a容量瓶 25、50、200mL

b量筒 10mL

c天平量程220g，感量0.1mg

所用试剂：

a氯化镁(工业级)

b碳酸钠(工业级)

c酒石酸钠(分析纯)

d氯化锰(分析纯)

e聚丙烯酰胺(分析纯)

f乙醇(分析纯)

实施例一、球形碳酸镁的制备方法

(1)将工业级氯化镁用水溶解，过滤后得到浓度为1.0mol/L的溶液；将工业级碳酸钠用水溶解，过滤后得到浓度为1.2mol/L的溶液。

(2)各取10mL上述两种溶液，置于恒温水浴中恒温至30℃。

(3)称取酒石酸钠23.025g，溶解后转移至200mL容量瓶中，定容，配制成浓度为0.50mol/L的溶液。

(4)取5mL步骤(3)配置的酒石酸钠溶液置于反应容器中，用磁力搅拌器以500rpm的速率搅拌；将上述恒温后的氯化镁溶液和碳酸钠溶液同时滴加至反应容器中，加完溶液后反应体系中酒石酸钠的浓度为0.1mmol/L。溶液滴加完毕后，继续搅拌2min，停止搅拌，沉淀静止4天。

(5)将沉淀抽滤，先再浆洗涤3次，再改用蒸馏水淋洗，至洗涤后的水中检测不出氯根，然后用乙醇淋洗。

(6)将洗涤后的沉淀于30℃的温度下进行干燥，得到碳酸镁产品，产率为91％。

低真空扫描电镜分析结果显示，碳酸镁产品颗粒呈完整的球形(见图1)。经XRD分析和化学分析，获得的球形碳酸镁的化学式为MgCO₃·3H₂O，纯度为99.5％。

实施例二、放射状碳酸镁的制备方法

(2)各取10mL上述两种溶液，置于恒温水浴中恒温至50℃。

(4)取10mL配置的酒石酸钠溶液，置于反应容器中，用磁力搅拌器以900rpm的速度搅拌；将上述恒温后的氯化镁溶液和碳酸钠溶液同时滴加到反应容器中，加完溶液后反应体系中酒石酸钠的浓度为0.2mmol/L。滴加完毕后继续搅拌4min，停止搅拌，沉淀静止3天。

(5)将沉淀抽滤，先再浆洗涤3次，再改用蒸馏水淋洗至洗涤后的水中检测不出氯根，然后用乙醇淋洗。

(6)将洗涤后的沉淀置于50℃的温度下进行干燥，得到碳酸镁产品。产率为89％。

低真空扫描电镜分析结果显示，碳酸镁产品颗粒呈放射状(见图2)。经XRD分析和化学分析，本实施例获得的放射状碳酸镁的化学式为MgCO₃·3H₂O，纯度为99.7％。

实施例三、放射状碳酸镁的制备方法

(2)各取20mL上述两种溶液，置于恒温水浴中恒温至25℃。

(3)称取聚丙烯酰胺1.005g，溶解后转移至250mL容量瓶中，定容，配制成浓度为4.02g/L的溶液。

(4)取5mL聚丙烯酰胺溶液置于反应容器中，用磁力搅拌器以500rpm的速度搅拌；将上述恒温后的氯化镁溶液和碳酸钠溶液同时滴加到反应容器中，加完溶液后反应体系中聚丙烯酰胺的浓度为0.45mg/L。滴加完毕后继续搅拌2min，停止搅拌，沉淀静止2天。

(4)将沉淀抽滤，先再浆洗涤3次，再改用蒸馏水淋洗至洗涤后的水中检测不出氯根，然后用乙醇淋洗。

(5)将洗涤后的沉淀置于25℃的温度下进行干燥，得到碳酸镁产品，产率为88％。

低真空扫描电镜分析结果显示，碳酸镁产品颗粒呈放射状(见图3)。经XRD分析和化学分析，本实施例获得的放射状碳酸镁的化学式为MgCO₃·3H₂O，纯度为99.3％。

实施例四、球形碳酸镁的制备方法

(1)将工业级氯化镁用水溶解，过滤后得到浓度为0.97mol/L的溶液；将工业级碳酸钠用水溶解，过滤后得到浓度为0.86mol/L的溶液。

(2)取上述所述氯化镁溶液17.6mL，碳酸钠溶液20mL，置于恒温水浴中恒温至25℃。

(3)称取氯化锰39.6g，溶解后转移至200mL容量瓶中，定容，配制成浓度为1.00mol/L的溶液。

(4)取5mL氯化锰溶液与上述恒温的氯化镁溶液混合，置于容器中，用磁力搅拌器以500rpm的速率搅拌；然后将混合液与上述恒温的碳酸钠溶液同时滴加至反应容器中，加完溶液后反应体系中氯化锰的浓度为0.12mmol/L。溶液滴加完毕后，继续搅拌2min，停止搅拌，沉淀静止2天。

(6)将洗涤后的沉淀置于25℃的温度下进行干燥，得到碳酸镁产品，产率为83％。

低真空扫描电镜分析结果显示，碳酸镁产品颗粒呈完整的球形(见图4)。经XRD分析和化学分析，本实施例获得的球形碳酸镁的化学式为MgCO₃·3H₂O，纯度为99.8％。

Claims

1、球形、放射状碳酸镁的制备方法，是以可溶性镁盐和可溶性碳酸盐为原料，以表面活性物质为添加剂，在水溶液体系中，控制反应温度在15～75℃之间，在搅拌下反应2～20min；反应完成后的沉淀静置1～6天后洗涤、于15～75℃下烘干，得到球形、放射状碳酸镁产品。

2、如权利要求1所述球形、放射状碳酸镁的制备方法，其特征在于：先将可溶性镁盐、可溶性碳酸盐、表面活性物质分别配制成浓度为0.5mol/L～1.5mol/L、0.5mol/L～2mol/L、2mmol/L～2mol/L的水溶液，再将可溶性镁盐溶液、可溶性碳酸盐溶液、表面活性物质的水溶液混合，在搅拌下进行反应；当表面活性物质为聚合物时，配制成浓度为1～5g/L的水溶液。

3、如权利要求1或2所述球形、放射状碳酸镁的制备方法，其特征在于：所述可溶性镁盐和可溶性碳酸盐的物质的量控制在1∶2～1∶0.5之间；所述表面活性物质在整个反应体系中的浓度为2mmol/L～0.5mol/L；当表面活性物质为聚合物时，表面活性物质在整个反应体系中浓度为0.1～1mg/L。

4、如权利要求1或2所述球形、放射状碳酸镁的制备方法，其特征在于：所述可溶性镁盐溶液、可溶性碳酸盐溶液、表面活性物质的水溶液的混合方式为：先将可溶性镁盐溶液和表面活性物质的溶液混合，然后与可溶性碳酸盐溶液同时加入到反应器中，在搅拌下进行反应；或将可溶性镁盐溶液、可溶性碳酸盐溶液同时加入到表面活性物质的水溶液中，在搅拌下进行反应。

5、如权利要求1或2所述球形、放射状碳酸镁的制备方法，其特征在于：所述洗涤采用再浆洗涤和淋洗相结合的方式：先再浆洗涤1～3次，再用蒸馏水淋洗至洗涤后的水中检测不出氯根，然后用乙醇淋洗。

6、如权利要求1或2所述球形、放射状碳酸镁的制备方法，其特征在于：所述表面活性物质为酒石酸钠、硅酸钠、柠檬酸钠、SrCl₂、CaCl₂、MnCl₂、LiCl中的任意一种，反应搅拌速度控制在100～600rpm时，得到球形碳酸镁产品，化学式为MgCO₃·xH₂O，x＝2～5。

7、如权利要求1或2所述球形、放射状碳酸镁的制备方法，其特征在于：所述表面活性物质为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、邻苯二甲酸氢钾、酒石酸钠、蔗糖、葡萄糖、β-环糊精、可溶性淀粉、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、丙三醇、聚乙二醇、乙醇、絮凝剂1010f、絮凝剂1019s中的任意一种，反应搅拌速度控制在500～900rpm时，得到放射状碳酸镁产品，化学式为MgCO₃·xH₂O，x＝2～5。

8、如权利要求1或2所述球形、放射状碳酸镁的制备方法，其特征在于：所述可溶性镁盐为氯化镁、硫酸镁、硝酸镁或醋酸镁。

9、如权利要求1所述球形、放射状碳酸镁的制备方法，其特征在于：所述可溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸铵或碳酸钾。