CN110170298B - 一种浆态复合法制备硅酸镁碳酸镁复合吸附材料的方法 - Google Patents

一种浆态复合法制备硅酸镁碳酸镁复合吸附材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种浆态复合法制备硅酸镁碳酸镁复合吸附材料的方法，该方法以硅酸盐溶液和镁盐溶液为原料，制备硅酸镁浆料；进一步向硅酸镁浆料中加入碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料；经陈化、过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合滤料；最后进行干燥成型处理，即得到硅酸镁碳酸镁复合吸附材料。本发明浆料干燥成型法制得的复合吸附材料的性能优于干粉球磨法。采用喷雾干燥方法制备的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球和空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球，比表面积和吸附性能显著提高。采用滚球造粒方法进一步提高了材料的比表面积，获得的复合吸附材料球形颗粒由于具有完整的结构形貌，便于工业化应用。

Description

一种浆态复合法制备硅酸镁碳酸镁复合吸附材料的方法
技术领域
本发明涉及硅酸盐复合材料制备技术领域，具体涉及一种浆态复合法制备硅酸镁碳酸镁复合吸附材料的方法。
背景技术
吸附可以去除水、各类气体、各种动植物油脂和矿物油中的各种污染物，如水体内各类有机污染物和重金属盐，各类气体中的杂质气体，油脂中的游离酸、重金属、过氧化物和皂化物等。
目前研究较多的吸附材料包括：天然沸石、炭材料、硅胶以及硅酸盐材料。其中，硅酸盐材料由于其独特的层片状结构和特殊的表面电荷吸附性质，引起了人们广泛的关注。硅酸镁则是最具代表性的硅酸盐材料，它具有比表面积大、制备简单、成本低廉和绿色环保的优点。但是天然硅酸镁的比表面积相对较小(＜300m2/g)，吸附量较低，极大的限制了其应用范围和使用效果。因此，开发一种高比表面积、高吸附性能的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料具有着重要的现实意义。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中天然硅酸镁的比表面积相对较小、吸附量较低的缺陷，从而提供一种浆态复合法制备硅酸镁碳酸镁复合吸附材料的方法。具体技术方案如下：
本发明提供一种浆态复合法制备硅酸镁碳酸镁复合吸附材料的方法，包括如下步骤：
步骤一，以硅酸盐溶液和镁盐溶液为原料，制备硅酸镁浆料；
步骤二，向步骤一所述硅酸镁浆料中加入碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料；
步骤三，步骤二所述硅酸镁复合浆料经陈化、过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合滤料；
步骤四，步骤三所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料进行干燥成型处理，即得到硅酸镁碳酸镁复合吸附材料。
上述制备所述硅酸镁浆料的具体操作为：使用酸或碱调节硅酸盐溶液pH值至9-13，将镁盐溶液缓缓加到硅酸盐溶液中，控制反应的温度为10℃-100℃、反应时间为60-180min和搅拌速率为60-200rpm，获得硅酸镁浆料。
进一步地，所述硅酸盐溶液pH值优选为10-12，再更优选为10.5-11.5；硅酸盐溶液pH值通过加入酸或碱溶液调节；所述酸为硫酸、盐酸或硝酸，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾；所述酸浓度为c(H+)＝0.1mol/L-3mol/L，优选为0.3mol/L-2mol/L，更优选为0.5mol/L-1.5mol/L，再更优选为0.8mol/L-1.3mol/L；所述碱浓度为c(OH-)＝0.1mol/L-3mol/L，优选为0.3mol/L-2mol/L，更优选为0.5mol/L-1.5mol/L，再更优选为0.8mol/L-1.3mol/L。
进一步地，所述反应的温度优选为30℃-90℃，更优选为50℃-85℃，再更优选为55℃-80℃；反应时间优选为70-150min，更优选为90-120min；搅拌速率优选为80-150rpm，再更优选为100-130rpm，且依据实际反应过程，适当进行微调。
上述硅酸盐溶液中c(SiO2)＝0.1mol/L-3mol/L，优选为0.3mol/L-2mol/L，更优选为0.5mol/L-1.5mol/L，再更优选为0.8mol/L-1.3mol/L，所述硅酸盐溶液为硅酸钠溶液或硅酸钾溶液；
上述镁盐溶液中c(Mg2+)＝0.1mol/L-3mol/L，优选为0.3mol/L-2mol/L，更优选为0.5mol/L-1.5mol/L，再更优选为0.8mol/L-1.3mol/L，所述镁盐溶液为硫酸镁溶液、氯化镁溶液或硝酸镁溶液；
上述所述镁盐溶液与硅酸盐溶液的镁硅摩尔比为1:0.5-1:3，优选为1:0.8-1:2.5，更优选为1:1-1:2，再更优选为1:1.5-1:2；
上述碳酸镁粉末中碳酸根与硅酸盐溶液中硅原子的摩尔比为1:1-1:100，优选为1:2-1:20，更优选为1:2.5-1:10，再更优选为1:3-1:5；所述碳酸镁粉末为市售或通过共沉淀法合成。
上述陈化的时间为3-48h，优选为5-36h，更优选为8-24h，再更优选为12-18h。
上述干燥成型的方法包括：
方法一：所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料中加入去离子水和粘结剂，搅拌均匀，胶体磨分散，获得均化的硅酸镁/碳酸镁复合浆料；最后进行喷雾干燥，得到硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球颗粒，即硅酸镁碳酸镁复合吸附材料；
方法二：所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料中加入去离子水和粘结剂，搅拌均匀，胶体磨分散，高速均浆乳化，获得均化的泡沫状硅酸镁/碳酸镁复合浆料；最后进行喷雾干燥，得到空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球颗粒，即硅酸镁碳酸镁复合吸附材料；
方法三：所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料进行干燥处理和球磨，获得干粉，之后加入去离子水和粘结剂，进行滚球造粒成形；最后进行干燥和煅烧处理，得到硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒，即硅酸镁碳酸镁复合吸附材料。
进一步地，方法一和方法三中所述粘结剂为膨润土、凹凸棒土、高岭土、水玻璃、羟甲基纤维素、高粘淀粉、瓜尔胶和明胶中的一种或两种以上；
进一步地，方法二中所述粘结剂为羟甲基纤维素和高粘淀粉中的一种或两种。
进一步地，方法一中硅酸镁/碳酸镁复合滤料中加入去离子水和粘结剂制浆的步骤在匀浆机中进行，所述高速均浆机的转速设定为500-1500rpm，优选为800-1300rpm，更优选为900-1200rpm，再更优选为1000-1100rpm。
进一步地，方法二中硅酸镁/碳酸镁复合滤料中加入去离子水和粘结剂制浆的步骤在匀浆机中进行，所述高速均浆机的转速设定为500-2000rpm，优选为800-1800rpm，更优选为1000-1600rpm，再更优选为1300-1500rpm。
进一步地，方法一和方法二所述喷雾干燥的进风温度为100℃-500℃，优选为120℃-350℃，更优选为150℃-230℃，再更优选为180℃-220℃；喷雾干燥的出风温度为80℃；
进一步地，方法三所述干燥采用的干燥设备包括鼓风干燥机、带式干燥机、盘式干燥机或闪蒸干燥设备，方法三中所述干燥温度为100℃-200℃，干燥时间为30-180min，优选为40-150min，更优选为50-120min，在更优选为60-90min；所述煅烧采用的设备包括回转窑或马弗炉，煅烧温度为300℃-500℃，煅烧时间为10-60min，优选为15-50min，更优选为18-40min，再更优选为20-30min。
进一步地，方法一和方法二中所述分散采用胶体磨，分散时间控制为3-20min，优选为5-15min，更优选为8-12min；胶体磨的磨间隙控制为0.2-1.0mm，优选为0.3-0.8mm，更优选为0.4-0.7mm，再更优选为0.5-0.6mm；
进一步地，方法三中滚球造粒成形的球形颗粒使用多级分样筛进行分筛，从上往下依次设置不同孔径的分样筛，筛孔尺寸分别为4目、6目、10目、18目和35目，通过筛分，依次获得粒径为大于4.75mm、3.35mm～4.75mm、2mm～3.35mm、1mm～2mm、0.5mm～1mm和小于1mm等6个粒径分布的球形颗粒；所得粒径大于4.75mm和小于0.5mm的球形颗粒混合后进行破碎，破碎后所得物料作为造粒原料进入滚动成型设备滚制新的球形颗粒；所得粒径为3.35mm～4.75mm、2mm～3.35mm、1mm～2mm和0.5mm～1mm的球形颗粒，依据产品要求，进行继续滚大操作或者滚动密实，随后继续进行多级筛分，获得粒径为1-5mm的球形颗粒。
进一步地，方法一和方法二中加入去离子水和粘结剂制得的浆料的固含量为5％-60％，优选为8％-50％，更有选为10％-40％，再更优选为10％-25％；所述粘结剂与该浆料中固体物质的质量比为1:100-30:100，优选为2:100-20:100，更优选为5:100-15:100，再更优选为8:100-12:100；
进一步地，方法三中所述粘结剂与干粉的质量比为1:100-30:100，优选为2:100-20:100，更优选为5:100-15:100，再更优选为8:100-12:100；所述去离子水与干粉的质量比为10:100-200:100，优选为20:100-150:100，更优选为30:100-100:100，再更优选为40:100-80:100；所述干粉的粒径为20-80微米；方法三中所述的干粉也可以为方法一和方法二制得的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球。
进一步地，方法一和方法二中所述硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的粒径为3-120μm；
方法三中所述硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的粒径为1-5mm。
本发明还提供一种上述制备方法制备的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料的制备方法，其以硅酸盐溶液为硅源，向其中加入镁盐溶液，制备硅酸镁浆料；进一步向硅酸镁/碳酸镁浆料中加入碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料；硅酸镁/碳酸镁复合浆料经陈化、过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合浆料；最后进行干燥成型处理，即得到硅酸镁碳酸镁复合吸附材料。本发明创造性地添加其他有效成分，拓展了材料的应用范围；采取制浆的方式制备复合吸附材料，可提高复合材料的均一性和结构完整性。采用本申请硅酸镁/碳酸镁浆料干燥成型法制得的复合吸附材料的性能优于干粉球磨法(物理混合干粉后球磨)制备的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料。
2.本发明采取喷雾干燥法或者滚球造粒法进行干燥成型处理。采用喷雾干燥的方法，通过添加各种助黏剂，制备空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球，显著提高了材料的比表面积和吸附性能。采用滚球造粒的方法，添加的粘结剂经煅烧后，为吸附材料制造了更多的空隙，进一步提高了材料的比表面积，获得的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料小球由于具有完整的结构形貌，便于工业化大规模应用。
3.本发明提供的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料具有更高的比表面积和更丰富的表面官能团，吸附能力比现有的硅酸镁/碳酸镁吸附材料更高。该材料也是一个优良的吸附材料基材，以此为基础，复合其他的有效组成，有力于拓宽材料的应用范围；复合吸附材料中的碳酸镁成分有利于脱酸。
4.本发明通过使用酸或碱调节硅酸盐溶液的pH值的方式，控制了硅酸盐溶液中硅酸根离子的聚合程度，进而控制共沉淀反应制得硅酸镁吸附材料中氧化硅和氧化镁的比例，同时也能控制反应制得的硅酸镁吸附材料的比表面积
附图说明
图1是实施例1样品空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的SEM照片；
图2是实施例2样品空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的SEM照片；
图3是实施例3样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的SEM照片；
图4是实施例4样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的SEM照片；
图5是实施例5样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的照片；
图6是实施例6样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的照片；
图7是实施例7样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的照片；
图8是实施例8样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的照片；
图9是实施例9样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的照片。
具体实施方式
实施例1
空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的制备，包括如下步骤：
(1)在反应釜内加入0.8mol/L的硅酸钠溶液300mL，并使用氢离子浓度为0.1mol/L的硫酸溶液调节其pH至11.26，将0.8mol/L的硫酸镁溶液150mL缓缓加入硅酸钠溶液中，控制反应的温度为55℃，反应时间90分钟，搅拌速率100rpm，获得硅酸镁浆料。
(2)向步骤(1)所述的硅酸镁浆料中加入6.72克碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料。
(3)将步骤(2)所述硅酸镁复合浆料陈化12h，经过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合滤料。
(4)将步骤(3)中硅酸镁/碳酸镁复合滤料置入高速均浆机，加入3克羟甲基纤维素，加入去离子水调节浆料的固含量为10％，调节高速均浆机转速1000rpm，制浆；使用胶体磨对浆料进行进一步分散，胶体磨磨间距为0.5mm，分散时间为8分钟，；进一步使用高速均浆机对浆料进行充分搅拌，制得均化的泡沫状硅酸镁碳酸镁复合浆料，然后于180℃喷雾干燥，得到空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球。
所制备的空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球，该产品的平均粒径为18微米，粒径分布为3-100微米正态分布，比表面积为485m2·g-1。经分析微球产品组成为75.34％的MgO·5.46SiO2·4.29H2O和24.66％的MgCO3。样品空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的SEM照片如图1所示。
实施例2
空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的制备，包括如下步骤：
(1)在反应釜内加入0.1mol/L的硅酸钾溶液3L，并使用氢离子浓度为3mol/L的盐酸溶液33mL调节其pH至11.39，使用进料泵将0.1mol/L的氯化镁溶液6L缓缓加入硅酸钾溶液中，控制反应的温度为10℃，反应时间60分钟，搅拌速率60rpm，获得硅酸镁浆料。
(2)向步骤(1)所述的硅酸镁浆料中加入0.25克碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料。
(3)将步骤(2)所述硅酸镁复合浆料陈化3h，经过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合滤料。
(4)将步骤(3)中硅酸镁/碳酸镁复合滤料置入高速均浆机，加入0.5克高粘淀粉，加入去离子水调节浆料的固含量为5％，调节高速均浆机转速500rpm，制浆；使用胶体磨对浆料进行进一步分散，胶体磨磨间距为0.2mm，分散时间为3分钟，进一步使用高速均浆机对浆料进行充分搅拌，制得均化的泡沫状硅酸镁碳酸镁复合浆料，然后于100℃喷雾干燥，得到空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球。
所制备的空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球，该产品的平均粒径为53微米，粒径分布为20-100微米正态分布，比表面积为433m2·g-1。经分析，微球产品组成为99.05％的MgO·4.67SiO2·3.83H2O和0.95％的MgCO3。样品空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的SEM照片如图2所示。
实施例3
硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的制备，包括如下步骤：
(1)在反应釜内加入1.3mol/L的硅酸钠溶液20L，并使用氢氧根离子浓度为1.5mol/L的氢氧化钠溶液700mL调节其pH至11.94，使用进料泵将1.3mol/L的硫酸镁溶液10L缓缓加入硅酸钠溶液中，控制反应的温度为80℃，反应时间120分钟，搅拌速率130rpm，获得硅酸镁浆料。
(2)向步骤(1)所述的硅酸镁浆料中加入437克碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料。
(3)将步骤(2)所述硅酸镁复合浆料陈化12h，经过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合滤料。
(4)将步骤(3)中硅酸镁/碳酸镁复合滤料置入高速均浆机，加入200克凹凸棒土和300克膨润土，加入去离子水调节浆料的固含量为25％，调节高速均浆机转速1100rpm，制浆；使用胶体磨对浆料进行进一步分散，胶体磨磨间距为0.6mm，分散时间为12分钟，获得均一的硅酸镁/碳酸镁复合浆料，然后于220℃喷雾干燥，得到硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球。
所制备的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球，该产品的平均粒径为11微米，粒径分布为3-40微米正态分布，比表面积为501m2·g-1。经分析，微球产品组成为86.75％的MgO·2.52SiO2·4.23H2O和13.25％的MgCO3。样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的SEM照片如图3所示。
实施例4
硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的制备，包括如下步骤：
(1)在反应釜内加入3mol/L的硅酸钠溶液3L，并使用氢氧根离子浓度为0.5mol/L的氢氧化钾溶液6L调节其pH至13.47，使用进料泵将3mol/L的硝酸镁溶液1L缓缓加入硅酸钠溶液中，控制反应的温度为100℃，反应时间180分钟，搅拌速率200rpm，获得硅酸镁浆料。
(2)向步骤(1)所述的硅酸镁浆料中加入1000克碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料。
(3)将步骤(2)所述硅酸镁复合浆料陈化12h，经过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合滤料。
(4)将步骤(3)中硅酸镁/碳酸镁复合滤料置入高速均浆机，加入200克高岭土和220克水玻璃，加入去离子水调节浆料的固含量为60％，调节高速均浆机转速1500rpm，制浆；使用胶体磨对浆料进行进一步分散，胶体磨磨间距为1mm，分散时间为20分钟，获得均一的硅酸镁/碳酸镁复合浆料，然后于500℃喷雾干燥，得到硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球。
所制备的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球，该产品的平均粒径为88微米，粒径分布为30-120微米正态分布，比表面积为467m2·g-1。经分析，微球产品组成为51.74％的MgO·1.66SiO2·0.1Mg(OH)2·2.55H2O和48.26％的MgCO3。样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的SEM照片如图4所示。
实施例5
硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的制备，包括如下步骤：
(1)在反应釜内加入0.8mol/L的硅酸钠溶液300mL，并使用氢离子浓度为0.1mol/L的硝酸溶液2.4mL调节其pH至11.76，使用进料泵将0.8mol/L的硝酸镁溶液200mL缓缓加入硅酸钠溶液中，控制反应的温度为55℃，反应时间90分钟，搅拌速率100rpm，获得硅酸镁浆料。
(2)向步骤(1)所述的硅酸镁浆料中加入12.84克碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料。
(3)将步骤(2)所述硅酸镁复合浆料陈化12h，经过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合滤料。
(4)使用鼓风干燥机于100℃对步骤(3)所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料进行干燥处理60分钟，获得硅酸镁复合吸附材料干粉；将所述干粉球磨至合适的粒径300目。取100克硅酸镁复合吸附材料干粉，加入8克羟甲基纤维素和40克去离子水，进行滚球造粒，使用多级分样筛对小球进行分筛，并使用带式干燥机于100℃对其进行干燥60分钟，使用马弗炉于400℃进行煅烧20分钟获得不同粒径的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料小球。
经实测，该产品的比表面积为459m2·g-1。经分析，产品组成为64.99％的MgO·3.26SiO2·4.19H2O和35.01％的MgCO3。样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的照片如图5所示。
实施例6
硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的制备，包括如下步骤：
(1)在反应釜内加入1.3mol/L的硅酸钠溶液20L，并使用氢氧根离子浓度为1.5mol/L的氢氧化钠溶液700mL调节其pH至11.94，使用进料泵将1.3mol/L的硫酸镁溶液10L缓缓加入硅酸钠溶液中，控制反应的温度为80℃，反应时间120分钟，搅拌速率130rpm，获得硅酸镁浆料。
(2)向步骤(1)所述的硅酸镁浆料中加入250克碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料。
(3)将步骤(2)所述硅酸镁复合浆料陈化18h，经过滤和洗涤，得到硅酸镁复合滤料。
(4)使用盘式干燥机于150℃对步骤(3)所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料进行干燥处理90分钟，获得硅酸镁复合吸附材料干粉；将所述干粉球磨至合适的粒径400目。取1000克硅酸镁复合吸附材料干粉，加入120克凹凸棒土和800克去离子水，进行滚球造粒，使用多级分样筛对小球进行分筛，并使用盘式干燥机于200℃对其进行干燥90分钟，使用回转窑于500℃进行煅烧10分钟获得不同粒径的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料小球。
经实测，该产品的比表面积为440m2·g-1。经分析，产品组成为91.97％的MgO·2.52SiO2·4.23H2O和8.03％的MgCO3。样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的照片如图6所示。
实施例7
硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的制备，包括如下步骤：
(1)在反应釜内加入3mol/L的硅酸钠溶液3L，并使用氢氧根离子浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液6L调节其pH至12.75，使用进料泵将3mol/L的硝酸镁溶液1L缓缓加入硅酸钠溶液中，控制反应的温度为100℃，反应时间180分钟，搅拌速率2000rpm，获得硅酸镁浆料。
(2)向步骤(1)所述的硅酸镁浆料中加入33克碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料。
(3)将步骤(2)所述硅酸镁复合浆料陈化3h，经过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合滤料。
(4)使用闪蒸干燥设备于200℃对步骤(3)所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料进行干燥处理30分钟，获得硅酸镁复合吸附材料干粉；将所述干粉球磨至合适的粒径200目。取1000克硅酸镁复合吸附材料干粉，加入10克高粘淀粉和100克去离子水，进行滚球造粒，使用多级分样筛对小球进行分筛，并使用鼓风干燥机于100℃对其进行干燥180分钟，使用回转窑于300℃进行煅烧60分钟获得不同粒径的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料小球。
经实测，该产品的比表面积为437m2·g-1。经分析，产品组成为97.02％的MgO·1.81SiO2·0.22Mg(OH)2·2.65H2O和2.98％的MgCO3。样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的照片如图7所示。
实施例8
硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的制备，包括如下步骤：
(1)在反应釜内加入1.3mol/L的硅酸钠溶液20L，并使用氢氧根离子浓度为1.5mol/L的氢氧化钠溶液700mL调节其pH至12.00，使用进料泵将1.3mol/L的硫酸镁溶液10L缓缓加入硅酸钠溶液中，控制反应的温度为80℃，反应时间120分钟，搅拌速率130rpm，获得硅酸镁浆料。
(2)向步骤(1)所述的硅酸镁浆料中加入1250克碳酸镁粉末，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料。
(3)将步骤(2)所述硅酸镁复合浆料陈化48h，经过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合滤料。
(4)使用闪蒸干燥设备于200℃对步骤(3)所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料进行干燥处理30分钟，获得硅酸镁复合吸附材料干粉；将所述干粉球磨至合适的粒径200目。取100克硅酸镁复合吸附材料干粉，加入30克膨润土和200克去离子水，进行滚球造粒，使用多级分样筛对小球进行分筛，并使用带式干燥机于100℃对其进行干燥180分钟，使用回转窑于500℃进行煅烧30分钟获得不同粒径的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料小球。
经实测，该产品的比表面积为422m2·g-1。经分析，产品组成为69.41％的MgO·2.25SiO2·3.41H2O和30.59％的MgCO3。样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的照片如图8所示。
实施例9
硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的制备，包括如下步骤：
(1)在反应釜内加入1.3mol/L的硅酸钠溶液20L，并使用氢氧根离子浓度为1.5mol/L的氢氧化钠溶液700mL调节其pH至12.39，使用进料泵将1.3mol/L的硫酸镁溶液10L缓缓加入硅酸钠溶液中，控制反应的温度为80℃，反应时间120分钟，搅拌速率130rpm，获得硅酸镁浆料。
(2)将步骤(1)所述硅酸镁浆料陈化48h，经过滤和洗涤，得到硅酸镁滤料；使用鼓风干燥设备于200℃对该滤料进行干燥处理30分钟，获得硅酸镁吸附材料干粉；
(3)向步骤(2)所述的将所述硅酸镁吸附材料干粉中加入437克市售碳酸镁干粉，将上述干粉球磨至200目，得到硅酸镁复合吸附材料干粉。
(4)取100克硅酸镁复合吸附材料干粉，加入30克膨润土和200克去离子水，进行滚球造粒，使用多级分样筛对小球进行分筛，并使用带式干燥机于100℃对其进行干燥180分钟，使用回转窑于500℃进行煅烧30分钟获得不同粒径的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料小球。
经实测，该产品的比表面积为398m2·g-1，该法得到的产品性能明显低于在浆料中直接添加碳酸镁粉末后湿法研磨得到产品。经分析，产品组成为87.3％的MgO·1.91SiO2·0.13Mg(OH)2·2.84H2O和12.69％的MgCO3。样品硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的照片如图9所示。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种浆态复合法制备硅酸镁碳酸镁复合吸附材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，以硅酸盐溶液和镁盐溶液为原料，制备硅酸镁浆料；
步骤二，向步骤一所述硅酸镁浆料中加入碳酸镁粉末，经分散和研磨后，获得硅酸镁/碳酸镁复合浆料；
步骤三，步骤二所述硅酸镁/碳酸镁复合浆料经陈化、过滤和洗涤，得到硅酸镁/碳酸镁复合滤料；
步骤四，步骤三所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料进行干燥成型处理，即得到硅酸镁碳酸镁复合吸附材料；
制备所述硅酸镁浆料的具体操作为：使用酸或碱调节硅酸盐溶液pH值至9-13，将镁盐溶液缓缓加到硅酸盐溶液中；
所述镁盐溶液与硅酸盐溶液的镁硅摩尔比为1:0.5-1:3；
所述碳酸镁粉末中碳酸根与硅酸盐溶液中硅原子的摩尔比为1:1-1:100。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制备所述硅酸镁浆料的具体操作为：控制反应的温度为10℃-100℃、反应时间为60-180 min和搅拌速率为60-200 rpm，获得硅酸镁浆料。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述硅酸盐溶液中c(SiO2)=0.1mol/L-3mol/L，所述硅酸盐溶液为硅酸钠溶液或硅酸钾溶液；
所述镁盐溶液中c(Mg2+)=0.1mol/L-3mol/L，所述镁盐溶液为硫酸镁溶液、氯化镁溶液或硝酸镁溶液。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述陈化的时间为3-48h。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述干燥成型的具体操作包括：
方法一：所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料中加入去离子水和粘结剂，搅拌均匀，胶体磨分散，获得均化的硅酸镁/碳酸镁复合浆料；最后进行喷雾干燥，得到硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球颗粒，即硅酸镁碳酸镁复合吸附材料；
方法二：所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料中加入去离子水和粘结剂，搅拌均匀，胶体磨分散，高速均浆乳化，获得均化的泡沫状硅酸镁/碳酸镁复合浆料；最后进行喷雾干燥，得到空心硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球颗粒，即硅酸镁碳酸镁复合吸附材料；
方法三：所述硅酸镁/碳酸镁复合滤料进行干燥处理和球磨，获得干粉，之后加入去离子水和粘结剂，进行滚球造粒成形；最后进行干燥和煅烧处理，得到硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒，即硅酸镁碳酸镁复合吸附材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，方法一和方法三中所述粘结剂为膨润土、凹凸棒土、高岭土、水玻璃、羟甲基纤维素、高粘淀粉、瓜尔胶和明胶中的一种或两种以上；
方法二中所述粘结剂为羟甲基纤维素和高粘淀粉中的一种或两种。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，方法一和方法二所述喷雾干燥的进风温度为100℃-500℃，喷雾干燥的出风温度为80℃；
方法三中所述干燥温度为100℃-200℃，干燥时间为30-180 min；所述煅烧温度为300℃-500℃，煅烧时间为10-60 min。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，方法一和方法二中所述分散采用胶体磨，分散时间控制为3-20 min，胶体磨的磨间隙控制为0.2-1.0 mm；
所述方法三中滚球造粒成形的球形颗粒使用多级分样筛进行分筛，从上往下依次设置不同孔径的分样筛，筛孔尺寸分别为4目、6目、10目、18目和35目，通过筛分，依次获得粒径为大于4.75mm、3.35mm~4.75mm、2mm~3.35mm、1mm~2mm、0.5mm~1mm和小于0.5mm 6个粒径分布的球形颗粒；所得粒径大于4.75mm和小于0.5mm的球形颗粒混合后进行破碎，破碎后所得物料作为造粒原料进入滚动成型设备滚制新的球形颗粒；所得粒径为3.35mm~4.75mm、2mm~3.35mm、1mm~2mm和0.5mm~1mm的球形颗粒，依据产品要求，进行继续滚大操作或者滚动密实，随后继续进行多级筛分，获得粒径为1-5mm的球形颗粒。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法一和方法二中加入去离子水和粘结剂制得的浆料的固含量为5%-60%，所述粘结剂与该浆料中固体物质的质量比为1:100-30:100；
方法三中所述粘结剂与干粉的质量比为1:100-30:100；所述去离子水与干粉的质量比为10:100-200:100；所述干粉的粒径为20-80微米。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，方法一和方法二中所述硅酸镁碳酸镁复合吸附材料微球的粒径为3-120μm；
方法三中所述硅酸镁碳酸镁复合吸附材料球形颗粒的粒径为1-5mm。
11.权利要求1-10任一项所述方法制备的硅酸镁碳酸镁复合吸附材料。
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