CN112573550A - 一种利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，包括：（l）向格氏废水中加入含铝化合物充分搅拌反应0.5‑3 h，降低废水溶液的酸性，使pH值达到3‑4，过滤，得到滤液，不溶物套用于下一批反应；（2）向步骤（1）得到的滤液中加入可溶性铝盐，搅拌溶解得镁铝双金属盐的混合溶液A，备用；（3）将碱性化合物配置成混合溶液B，备用；（4）将上述混合溶液A和混合溶液B快速混合共沉淀制得镁铝复合氢氧化物浆料，再经晶化、过滤、洗涤、干燥，得到镁基阻燃剂。本发明充分利用了格氏废水中的镁资源，得到的镁基阻燃剂具有广泛的用途，具有环境友好、经济效益好等优点。
Description
技术领域
本发明属废水资源化利用领域，具体涉及一种利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法。
背景技术
烷基卤化镁，又称格氏试剂，是有机合成中的一类良好的试剂，通常用无水乙醚或四氢呋喃（THF）为溶剂，在其中加入卤代物和金属镁制得，广泛应用于医药、香料、特种有机硅单体等具有高附加值产品的合成，所涉及的反应称为格氏反应。格氏反应过程中会形成大量反应废水，废水中含有大量的镁离子、氢离子、卤离子等，废水具有强酸性质，随处倾倒会造成环境污染，大量倾倒会影响土壤酸碱性，改变土壤土质，水质也会有很大改变。格氏试剂中烷基溴化镁、烷基碘化镁在反应后转变为溴化镁、碘化镁，由于溴、碘的价值较高，通常会利用氧化反应将溴离子、碘离子转变为溴单质或碘单质加以回收，而氯离子由于没有回收价值，一般企业作为污水被排放，但该废水含盐量高，同时溶解部分有机物，COD含量高，可生化性低，处理难度大。在格式废水中镁盐含量一般在20%～30%左右，直接排放会造成严重的环境污染，同时导致镁资源的浪费。
目前，针对格氏废水中镁离子资源化利用的研究报道不多，仅局限于浓缩获得镁盐，或加碱进行沉淀分离。
如CN1648065A公开了通过生成硫酸镁来回收镁离子，此回收过程需要先对大量废水进行浓缩，然后加入浓硫酸生成硫酸镁，需要较高的能耗，同时浓硫酸对设备造成严重的腐蚀。
又CN101130485A公开了通过生成氯化镁来回收镁离子，氯化镁为水溶性盐，需将废水全部蒸干，能耗高，同时所得氯化镁往往中夹带有机杂质，因纯度不高限制了其使用。
再如CN101665258A公开了一种格氏废水中回收镁盐的工艺，先用碱金属氢氧化物调废水的pH值，再加入碳酸盐进行沉淀，获得碱式碳酸镁，避免了直接沉淀形成氢氧化镁胶体状沉淀的固液分离困难问题，该工艺碱消耗量大，提镁后的废水中盐浓度并未降低，废水处理难度并未改变，同时所获得的碱式碳酸镁的实际应用面并不广。
从现有报道的研究结果来看，着眼点在于如何将镁离子沉淀或蒸干获得镁盐粗品，没有充分考虑到获得产物的最终用途和产品价值，实际意义不大。因此，开发一种高效利用格氏废水中镁资源的方法就显得尤为迫切。如果将格氏废水中的镁离子制成镁铝复合氢氧化物，由于镁铝复合氢氧化物有着广泛的用途，特别是在聚烯烃的阻燃上有很好的特性，随着阻燃剂的无卤化应用推广，镁基阻燃剂市场前景十分巨大。
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种格氏废水中镁资源的高效利用方法，将格氏废水中的镁盐转化为应用广泛的镁基阻燃剂，具有碱消耗量少、成本低廉、产品附加值高的优势，在获得镁基阻燃剂的同时降低了废水中盐浓度、提高了可生化性，可以简便处理达到排放标准。
发明内容
本发明针对现有技术的不足之处，提供一种工艺简单，成本低，经济效益好，处理效果好的利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法。
本发明采用的技术方案是：一种利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，包括以下步骤：
（l）向格氏废水中加入含铝化合物反应0.5-3 h，降低废水溶液的酸性，使pH值达到3-4，过滤，得到滤液，不溶物可套用于下一批反应；
（2）向步骤（1）得到的滤液中加入可溶性铝盐，搅拌溶解得镁铝双金属盐的混合溶液A，备用；
（3）将碱性化合物配置成混合溶液B，备用；
（4）将上述混合溶液A和混合溶液B混合共沉淀制得镁铝复合氢氧化物浆料，再经晶化、过滤、洗涤、干燥，得到镁基阻燃剂。
优选的，步骤（1）中所述的含铝化合物为拟薄水铝石、氢氧化铝、三氧化铝中的一种或两种。
优选的，步骤（2）中所述的可溶性铝盐为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、偏铝酸钠中的一种或两种。
优选的，步骤（2）中所述的混合溶液A中铝离子与镁离子的摩尔比为0.25-0.5：1。
优选的，步骤（3）中所述的碱性化合物为氢氧化钠或碳酸钠或二者的混合物，所述混合物中碳酸钠与氢氧化钠的摩尔比比为0.5:1-2:1。
优选的，步骤（4）中所述的混合溶液A中镁、铝离子之和与混合溶液B中阴离子之和的摩尔比为1:1-1:4。
优选的，步骤（4）中所述的晶化的温度为60-100℃，晶化的时间为3-36 h。
本发明将格氏废水中的镁盐转化为应用广泛的镁基阻燃剂，在获得镁基阻燃剂的同时降低了废水中盐浓度、提高了可生化性，可以简便处理达到排放标准，具有碱消耗量少、成本低廉、产品附加值高的优势。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1. 经济效益好，本发明采用共沉淀法将格氏废水中的镁盐转化为应用广泛的镁基阻燃剂，产品附加值高，变废为宝，实现了废物利用，产生了良好的经济效益；
2. 绿色环保，本发明在获得镁基阻燃剂的同时降低了废水中的盐浓度、提高了可生化性，可以简便处理达到排放标准。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例中采用的格氏废水中Mg2+的含量为3.0mol/L，pH为-0.48。
实施例1
一种利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，包括以下步骤：
（1）在200ml格氏废水中，加入15.6g氢氧化铝，充分搅拌反应3 h，降低废水溶液的酸性，使pH值达到3-4，过滤出不溶物3.9g可套用于下一批反应；
（2）在步骤（1）得到的滤液中，加入12.07g六水合氯化铝，得到混合溶液A，使所得混合溶液A中Mg2+与Al3+的摩尔比为3:1；
（3）在200ml水中，加入58.3碳酸钠与22g氢氧化钠，配置成碱性混合溶液B；
（4）将上述混合溶液A和混合溶液B快速混合共沉淀制得镁铝复合氢氧化物浆料，再将浆料保持65℃下晶化24h，离心过滤、洗涤、干燥，得到镁铝比为3:1的镁基阻燃剂60.2g。
实施例2
一种利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，包括以下步骤：
（1）在200ml格氏废水中，加入15.6g拟薄水铝石，充分搅拌反应3 h，降低废水溶液的酸性，使pH值达到3-4，过滤出不溶物1.56g套用于下一批反应；
（2）再在步骤（1）得到的滤液中，加入45.01g九水合硝酸铝得到混合溶液A，使所得混合溶液A中Mg2+与Al3+的摩尔比为2:1；
（3）在200ml水中，加入15.9碳酸钠与36g氢氧化钠配置成碱性混合溶液B；
（4）将上述混合溶液A和混合溶液B快速混合共沉淀制得镁铝复合氢氧化物浆料，再保持65℃下晶化24h，离心过滤、洗涤、干燥，得到镁铝比为3的镁基阻燃剂83.7g。
实施例3
一种利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，包括以下步骤：
（1）在200ml格氏废水中，加入7.65g三氧化二铝，充分搅拌反应3 h，降低废水溶液的酸性，使pH值达到3-4，过滤出不溶物3.05g套用于下一批反应；
（2）再在步骤（1）得到的滤液中，加入14.48g六水合氯化铝得到混合溶液A，使所得混合溶液A中Mg2+与Al3+的摩尔比为4:1；
（3）在200ml水中，加入30.9碳酸钠与30g氢氧化钠配置成碱性混合溶液B；
（4）将上述混合溶液A和混合溶液B快速混合共沉淀制得镁铝复合氢氧化物浆料，再保持80℃下晶化16h，离心过滤、洗涤、干燥，得到镁铝比为4的镁基阻燃剂50.4g。
实施例4
一种利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，包括以下步骤：
（1）在1L格氏废水中，加入62.4g氢氧化铝充分搅拌反应3 h，降低废水溶液的酸性，使pH值达到3-4；
（2）再在步骤（1）得到的滤液中，加入74.36g六水合氯化铝得到混合溶液A，使所得混合溶液A中Mg2+与Al3+的摩尔比为3:1；
（3）在1L水中，加入128g氢氧化钠配置成混合溶液B；
（4）将上述混合溶液A和混合溶液B快速混合共沉淀制得镁铝复合氢氧化物浆料，再保持90℃下晶化12h，离心过滤、洗涤、干燥，得到镁铝比为3的镁基阻燃剂410.8g。
实施例5
一种利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，包括以下步骤：
（1）在100L格氏废水中，加入4.68Kg拟薄水铝石和1.23Kg偏铝酸钠，搅拌溶解均匀，得到混合溶液A，所得混合溶液A中Mg2+与Al3+的摩尔比为4:1；
（2）在100L水中，加入23.2Kg氢氧化钠配置成混合溶液B，备用；
（3）将上述混合溶液A和混合溶液B快速混合共沉淀制得镁铝复合氢氧化物浆料，保持100℃下晶化6h，再将反应液过滤，滤饼用纯水洗涤至弱碱性或中性，干燥，得到镁铝比为4的镁基阻燃剂10.2Kg。
Claims (7)
1.一种利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（l）向格氏废水中加入含铝化合物反应0.5-3 h，降低废水溶液的酸性，使pH值达到3-4，过滤，得到滤液，不溶物可套用于下一批反应；
（2）再在步骤（1）得到的滤液中加入可溶性铝盐，搅拌溶解得镁铝双金属盐的混合溶液A，备用；
（3）将碱性化合物配置成混合溶液B，备用；
（4）将上述混合溶液A和混合溶液B混合共沉淀制得镁铝复合氢氧化物浆料，再经晶化、过滤、洗涤、干燥，得到镁基阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的含铝化合物为拟薄水铝石、氢氧化铝、三氧化铝中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的可溶性铝盐为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、偏铝酸钠中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的混合溶液A中铝离子与镁离子的摩尔比为0.25-0.5:1。
5.根据权利要求1所述的利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的碱性化合物为氢氧化钠或碳酸钠或二者的混合物，所述混合物中碳酸钠与氢氧化钠的摩尔比比为0.5:1-2:1。
6.根据权利要求1所述的利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，其特征在于，步骤（4）中所述的混合溶液A中镁、铝离子之和与混合溶液B中阴离子之和的摩尔比为1:1-1:4。
7.根据权利要求1所述的利用格氏废水制备镁基阻燃剂的方法，其特征在于，步骤（4）中所述的晶化的温度为60-100℃，晶化的时间为3-36 h。
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