PL237864B1 - Sposób otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokiej powierzchni właściwej - Google Patents
Sposób otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokiej powierzchni właściwej Download PDFInfo
- Publication number
- PL237864B1 PL237864B1 PL413130A PL41313015A PL237864B1 PL 237864 B1 PL237864 B1 PL 237864B1 PL 413130 A PL413130 A PL 413130A PL 41313015 A PL41313015 A PL 41313015A PL 237864 B1 PL237864 B1 PL 237864B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- magnesium hydroxide
- magnesium
- acetone
- precipitate
- hydroxide
- Prior art date
Links
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 84
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 235000012254 magnesium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 75
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 33
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 28
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 26
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 15
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 14
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 5
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 abstract description 11
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract description 5
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 abstract description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 abstract 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 10
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 5
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 4
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 4
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 2
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 150000003856 quaternary ammonium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 2
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 MgCb Chemical class 0.000 description 1
- 238000011000 absolute method Methods 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N antipyrene Natural products C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012733 comparative method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012796 inorganic flame retardant Substances 0.000 description 1
- 150000008040 ionic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012667 polymer degradation Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Sposób otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokiej powierzchni właściwej, obejmujący strącanie wodorotlenku magnezu z użyciem wodnych roztworów nieorganicznych soli magnezu i wodorotlenków metali alkalicznych, charakteryzuje się tym, że strącony osad wodorotlenku magnezu, oddzielony od poreakcyjnej fazy ciekłej, przemywa się wodnym roztworem amoniaku o stężeniu 1 - 10% mas., w ilości 1 - 1,5 dm3 na 1 kg wodorotlenku magnezu w zawiesinie, aż do ustąpienia jonów charakterystycznych dla użytych substratów oraz ewentualnych produktów ubocznych powstających w toku syntezy wodorotlenku magnezu, po czym dokonuje rozdziału mieszaniny, korzystnie poprzez sedymentację grawitacyjną, a następnie osad płucze acetonem, w ilości 10 - 25 dm3 acetonu, a korzystnie 20 dm3, na 1 kg wodorotlenku magnezu w zawiesinie i dokonuje rozdziału mieszaniny, korzystnie poprzez sedymentację w temperaturze -30 do -20°C, najkorzystniej -22°C, przy czym proces płukania acetonem i sedymentacji powtarza się 2 do 6 razy, korzystnie 3 razy, a następnie tak uzyskany osad suszy dwuetapowo, przy czym wstępny etap suszenia prowadzi się w zakresie temperatur 50 - 80 °C, korzystnie 60°C, aż do odparowania acetonu oraz usunięcia resztek amoniaku zawartego w osadzie wodorotlenku magnezu, który następnie poddaje się suszeniu zasadniczemu w zakresie temperatur 110 - 160°C, najkorzystniej 150°C, aż do całkowitej utraty wilgoci w suszonym produkcie.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokiej powierzchni właściwej metodą strąceniową w środowisku wodnym.
Jednym z potencjalnych kierunków zastosowania wodorotlenku magnezu jest przemysł tworzyw sztucznych. Związek ten spełniając odpowiednie wymagania może być stosowany jako antypiren (dodatek uniepalniający) do tworzyw sztucznych.
Głównymi wymaganiami stawianymi nieorganicznym uniepalniaczom, wtym wodorotlenkowi magnezu, jest wysoka czystość oraz silne rozdrobnienie. Silnie rozdrobnienie ułatwia wprowadzenie wodorotlenku magnezu do matrycy polimerowej na etapie przetwórstwa tworzyw. Wysoka czystość obniża ryzyko wystąpienia dodatkowych procesów w czasie płonięcia materiału polimerowego. Czystość otrzymywanego wodorotlenku magnezu zależy od zastosowanych surowców wyjściowych.
Zasada działania uniepalniacza opartego na wodorotlenku magnezu jest stosunkowo prosta. Wodorotlenek magnezu w temperaturze 300-320°C rozkłada się z wydzieleniem pary wodnej. Termiczny rozkład wodorotlenku magnezu przebiega według endotermicznej reakcji:
Mg(OH)2 MgO + H2Ot ΔΗ = 84,39 kJ/mol
Powstała para rozcieńcza gazy palne oraz blokuje do nich dostęp powietrza, co powoduje obniżenie temperatury płomienia. Poza tym powstający w czasie kalcynacji tlenek magnezu blokuje poprzez zwartą zgorzelinę dostęp powietrza do głębszych części materiału oraz rozprowadza ciepło po powierzchni.
Oba te procesy skutkują obniżeniem temperatury płonięcia bądź całkowitym zatrzymaniem tego procesu, co opisano w wielu doniesieniach literaturowych, m.in.: Sain M., Park S. H, Suhara F., Law S. “Flame retardant and mechanical properties ot natural fibre-PP composites containing magnesium hydroxide”, Polymer Degradation and Stability 83, 2004, 363-367 oraz Gao Y., Wang W., Su Y., Shen Q., Wang D. “Influence of magnesium sourse on the crystallization behaviors of magnesium hudroxide”, Journal of Crystal Growth 310, 2008, 3771-3778.
Wyznacznikiem określającym palność materiału jest tzw. indeks tlenowy. Dodawanie wodorotlenku magnezu do wybranych materiałów polimerowych skutkuje podwyższeniem indeksu tlenowego do wartości normatywnej odpowiadającej tworzywom samogasnącym (PN-ISO 4589-2:1999).
Otrzymywanie wodorotlenku magnezu o strukturze wymaganej dla zastosowania go jako środka o obniżającego palność (antypirenu) metodą strąceniową jest stosunkowo proste, na co wskazano np. w pracach: Wang P., Li C., Gong H., Wang H., Liu J. „Morphology control and growth mechanism of magnesium hydroxide nanoparticles via a simple wet precipitation method”, Ceramics International, 37 (8), 2011, 3365-3370 oraz Xu H., Deng X., „Preparation and properties of superfine Mg(OH)2 flame retardant”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 16(2), 2006, 488-492.
W literaturze patentowej również znajduje się szereg informacji o sposobach wytwarzania wodorotlenku magnezu w środowisku wodnym metodą strąceniową.
Przykładowo, w opisie patentowym KR 100413086 ujawniono sposób wytwarzania z wysoką wydajnością wodorotlenku magnezu o jednorodnym rozkładzie wielkości cząstek i o wysokiej dyspersji na drodze reakcji soli magnezu i roztworu alkalicznego. Wodorotlenek magnezu wytwarza się w następujących etapach: reakcji nadmiaru soli magnezu, takiej jak MgCb, MgSO4 lub Mg(NOs)2 z roztworem alkaliów, takich jak NH4OH, NaOH lub Ca(OH)2 w temperaturze 0-10°C przez 0,5 do 1 godz., przy pH 6,5-7,5 i stosunku molowym Mg / roztwór soli alkalicznej wynoszącym 1,05-1,1 : 2; przetrzymywania roztworu w temperaturze 160-180°C przez 1 godzinę, dla wytworzenia jednorodnych kryształów w formie sześciokątnych płytek Mg(OH)2; dodanie soli magnezu i roztworu alkalicznego do reagentów w 20-60°C, utrzymując pH 6,5-7,5 i kolejne przetrzymywanie w temperaturze 160-180°C w celu krystalizacji uformowanych cząstek w jednorodnej postaci. Otrzymany wodorotlenek magnezu ma cząstki wielkości 0,7-1 mikrometra wielkości i powierzchnię właściwą (BET) ok. 5 m2/g.
W opisie patentowym US 7553462 przedstawiono z kolei sposób produkcji nanocząstek wodorotlenku magnezu z użyciem polioli jako modyfikatora syntezy wodorotlenku magnezu z MgCb lub Mg(NOs)2 lub Mg(CH3COO)2 lub ich hydratów lub wodnych roztworów tych soli jako prekursorów magnezu i alkalicznych wodorotlenków metalu wybranego z grupy obejmującej NaOH, KOH, LiOH lub czwartorzędowych związków amoniowych (NR4OH, gdzie R oznacza CH3, C2H5, C3H7, C4H9) lub alkoholanów metali, obejmujący następujące etapy:
PL 237 864 B1
- rozpuszczanie prekursora Mg w wybranym poliolu, w celu wytworzenia pierwszego roztworu;
- wytworzenie drugiego roztworu w postaci wodnego roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego zmieszanego z poliolem lub wodnego roztworu czwartorzędowego związku amoniowego zmieszanego z poliolem lub alkoholanów metali mieszanych z poliolem;
- dodanie pierwszego roztworu do drugiego roztworu w celu wytworzenia mieszaniny;
- mieszanie mieszaniny;
- ogrzanie mieszaniny w jednym lub w wielu etapach do temperatury pomiędzy 30°C a 300°C;
- chłodzenie do temperatury otoczenia zawiesiny zawierającej wytworzony produkt (wodorotlenek magnezu); i
- oddzielenie cząstek stałych z zawiesiny przy użyciu odpowiedniej metody rozdziału ciało stałe/ciecz.
Ze zgłoszenia patentowego PL 394277(A1) znany jest sposób otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokim stopniu zdyspergowania metodą strąceniową, z użyciem wybranych soli siarczanu(VI) magnezu, azotanu(V) magnezu, chlorku magnezu oraz wodorotlenku amonu, mającego zastosowanie m.in. jako materiał uniepalniający. Znany sposób polega na tym, że roztwór soli: siarczanu(VI) magnezu, azotanu(V) magnezu, chlorku magnezu o stężeniach 3-20%, korzystnie 5% dozowany jest z wodorotlenkiem amonu o stężeniu co najmniej 1,5% dla stechiometrycznego stosunku reagentów, bądź nadmiaru jednego z reagentów w zakresie 1,2-3, do układu wodnego, z szybkością dozowania 1-10, korzystnie 2,3 cm3/min., w temperaturze 20-80, korzystnie 60°C, a otrzymany produkt suszy się w temperaturze powyżej 160°C.
W zgłoszeniu patentowym PL 397985(A1) ujawniono z kolei sposób otrzymywania modyfikowanego wodorotlenku magnezu metodą strąceniową z użyciem soli magnezu i wodorotlenku amonu, z bezpośrednią funkcjonalizacją poli(glikolami etylenowymi), polegający na tym, że roztwór soli siarczanu(VI) magnezu lub azotanu(V) magnezu lub chlorku magnezu o stężeniu 3-20%, korzystnie 5% dozuje się z wodorotlenkiem amonu o stężeniu co najmniej 1,5% dla stechiometrycznego stosunku reagentów albo nadmiaru jednego z reagentów w zakresie 1,2-3 do układu wodnego z bezpośrednim dodatkiem modyfikatora, związku niejonowego z grupy poli(glikoli etylenowych) o średnich masach cząsteczkowych powyżej 200 oraz stężeniu 0,3-10, korzystnie 2%, z szybkością dozowania 1-10, korzystnie 2,3 cm3/min, w temperaturze 20-90, korzystnie 60°C, a otrzymany produkt suszy się w temperaturze poniżej 160°C.
Jednakże przy otrzymywaniu wodorotlenku magnezu o pożądanych cechach metodami strąceniowymi, największym i w niedostatecznym stopniu rozwiązanym problemem technicznym jest oddzielenie powstałego produktu od roztworu, często zawierającego produkty uboczne powstałe w czasie jego syntezy oraz etap suszenia produktu.
Niedokładne usunięcie produktów ubocznych powstałych na etapie otrzymywania wodorotlenku magnezu powoduje, iż w czasie suszenia otrzymany osad (mający postać pulpy) ulega zlepieniu. Skutkiem tego będący produktem finalnym wodorotlenek magnezu charakteryzuje stosunkowo niską powierzchnią właściwą i nieregularne uziarnienie.
W praktyce przemysłowej ważne jest aby wodorotlenek magnezu stosowany jako dodatek uniepalniający (antypiren) charakteryzował się stosunkowo stałym składem chemicznym (wysoką i praktycznie stałą zawartością wodorotlenku magnezu) oraz stabilnością uziarnienia przy jednoczesnym silnym stopniu rozdrobnienia. Rozwinięcie powierzchni ziaren wodorotlenku magnezu, a przy tym zmniejszenie wielkości ziarna zwiększa możliwość użycia go jako dodatku uniepalniającego. Dlatego w przemysłowych zastosowaniach jako korzystną wyjściową wielkość ziarna - konglomeratu wodorotlenku magnezu przyjmuje się wielkość około 100 nm, co odpowiada powierzchni właściwej około 120 m2/g.
Problem otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokiej powierzchni właściwej oraz stałym uziarnieniu wymógł poszukiwanie takiej metody otrzymywania produktu syntezowanego metodami hydrolitycznymi (strąceniowymi), aby po operacjach przemywania i suszenia strąconego wodorotlenku magnezu można było otrzymać produkt o maksymalnie rozwiniętej powierzchni właściwej i korzystnie stałym uziarnieniu.
Rozwiązanie postawionego zagadnienia technicznego okazało się możliwe dzięki opracowaniu przedstawiono poniżej sposobu.
PL 237 864 B1
Zgodnie z wynalazkiem, sposób otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokiej powierzchni właściwej, obejmujący strącanie wodorotlenku magnezu z użyciem wodnych roztworów nieorganicznych soli magnezu, zwłaszcza siarczanu, chlorku lub azotanu i wodorotlenków metali alkalicznych, zwłaszcza sodu lub potasu, oddzielanie strąconej fazy stałej od poreakcyjnej fazy ciekłej oraz przemywanie i suszenie osadu wodorotlenku magnezu, polega na tym, że osad strąconego wodorotlenku magnezu, oddzielony od poreakcyjnej fazy ciekłej, przemywa się wodnym roztworem amoniaku o stężeniu 1-10% mas., w ilości 1-1,5 dm3 na 1 kg wodorotlenku magnezu w zawiesinie, aż do ustąpienia jonów charakterystycznych dla użytych substratów (najczęściej siarczanowych, chlorkowych lub azotanowych, zależnie od wyjściowej soli magnezu) oraz ewentualnych produktów ubocznych, powstających w toku syntezy wodorotlenku magnezu wskutek obecności zanieczyszczeń technicznych w użytych substratach, po czym dokonuje rozdziału mieszaniny, korzystnie poprzez sedymentację grawitacyjną. Następnie osad płucze się acetonem, w ilości 10-25 dm3 acetonu, a korzystnie 20 dm3, na 1 kg wodorotlenku magnezu w zawiesinie i dokonuje rozdziału mieszaniny, korzystnie poprzez sedymentację w temperaturze -30 do -20°C, korzystnie -22°C, przy czym proces płukania acetonem i sedymentacji powtarza się 2 do 6 razy, a korzystnie 3 razy.
Następnie tak uzyskany osad suszy dwuetapowo, przy czym wstępny etap suszenia prowadzi się w zakresie temperatur 50-80°C, korzystnie 60°C, aż do odparowania acetonu oraz usunięcia resztek amoniaku zawartego w osadzie wodorotlenku magnezu, który następnie poddaje się suszeniu zasadniczemu w zakresie temperatur 110-160°C, najkorzystniej 150°C, aż do całkowitej utraty wilgoci w suszonym produkcie (suszenie prowadzi się aż do uzyskania stałej masy produktu).
Korzystne jest, aby przed rozpoczęciem procesu suszenia poddać osad filtracji próżniowej po ostatniej sedymentacji.
Korzystnie, do wytworzenia wodorotlenku magnezu w środowisku wodnym używa się rozpuszczalnej w wodzie nieorganicznej soli magnezu, korzystnie siarczanu (VI) magnezu jako źródła jonów magnezu i wodorotlenku sodu jako czynnika strącającego, w zakresie stężeń obu reagentów 0,75-2,0 mol/dm3, przy stechiometrycznym nadmiarze czynnika strącającego 5-15%, a korzystnie 10%.
Wodorotlenek magnezu otrzymany sposobem według wynalazku charakteryzuje się wysoką sypkością oraz wysoką powierzchnią właściwą i odpornością na zbrylanie.
Powierzchnia właściwa tak otrzymanego wodorotlenku magnezu jest wyższa nawet o 150% niż w przypadku prób otrzymanych w analogicznych warunkach strącania, lecz bez zastosowania dalszyc h etapów opisanej powyżej metody.
Ponadto, z otrzymanych w czasie przemywania roztworów istnieje możliwość odzyskania produktów ubocznych reakcji syntezy wodorotlenku magnezu (siarczanów, chlorków, azotanów, zależnie od zastosowanych soli magnezowych), które można wykorzystać np. w rolnictwie oraz amoniaku i acetonu, które ponownie można zawrócić do procesu.
Wynalazek w kilku przykładach realizacji, został objaśniony szczegółowo poniżej.
P r z y k ł a d 1 (porównawczy)
Wodorotlenek magnezu otrzymywano z wykorzystaniem roztworów siarczanu(VI) magnezu, a jako czynnik strącający zastosowano wodny roztwór wodorotlenku sodu. Proces syntezy wodorotlenku magnezu prowadzono poprzez wprowadzenie roztworu wodorotlenku sodu z stałym natężeniem przepływu (10 cm3/min) do wcześniej odmierzonego roztworu siarczanu(VI) magnezu. Stężenia użytych reagentów zestawiono poniżej w tabeli 1.
Proces prowadzono w temperaturze otoczenia z nadmiarem czynnika strącającego 10% względem stechiometrii reakcji, przy intensywnym mieszaniu mieszaniny reakcyjnej. Otrzymany osad wodorotlenku magnezu oddzielano przez sedymentacje grawitacyjną i przemywano wodą dejonizowaną o temperaturze 50-70°C, a następnie suszono w temperaturze 105-115°C do stałej masy. Próbki sypkie wodorotlenku magnezu analizowano celem określenia powierzchni właściwej (wielkość tą oznaczono metodą BET - izoterma Brunauera, Emmetta, Tellera). Część próbek w czasie suszenia ulegało jednak zbryleniu, co uniemożliwiało przeprowadzenie w/w analizy we wszystkich przypadkach. W tabeli 1 zestawiono wartość stężeń stosowanych reagentów oraz powierzchnię właściwą otrzymanego wodorotlenku magnezu.
PL 237 864 Β1
Tabela 1. Powierzchnia właściwa otrzymanego wodorotlenku magnezu w zależności od stężenia zastosowanych reagentów
| Lp. | Stężenia reagentów [mol/dmJ] | Powierzchnia właściwa Mg(OH)2 [m2/g] | |
| MgSO4 | NaOH | ||
| 1 | 2,0 | 0,5 | Próbka zbyt zbrylona |
| 2 | 0,8 | 0,5 | 64,42 |
| 3 | 0,6 | 0,4 | Próbka zbyt zbrylona |
| 4 | 0,2 | 0,4 | 115,20 |
Przykład 2
Zsyntezowano wodorotlenek magnezu jak opisano w przykładzie 1, z tym że bezpośrednio po zakończeniu procesu strącania z roztworu po reakcyjnego zastosowano dwukrotne przemywanie wodnym roztworem amoniaku o stężeniu 5% mas., w ilości 1 g na 1 g osadu, a następnie trzykrotne przemywanie acetonem, w ilości 1 g/0,5 g osadu oraz sedymentację dobową w temperaturze -25°C. Otrzymany po przemywaniu acetonem osad filtrowano i suszono, początkowo w temperaturze 50°C przez dwie godziny, następnie w temperaturze 130°C do stałej masy (około 3 godziny). We wszystkich przypadkach otrzymany wodorotlenek magnezu charakteryzował się wysoką sypkością. Otrzymane osady analizowano celem wyznaczenia powierzchni właściwej przy zastosowaniu metody porównawczej Blaine'a. Jako wzorce przy tej metodzie stosowano próbki wodorotlenku magnezu, których powierzchnia właściwa została wyznaczona metodą BET (metoda bezwzględna). Ze względu na zastosowanie dodatkowych reagentów do obróbki osadu (wody amoniakalnej, acetonu) określono także czystość otrzymanego produktu poprzez oznaczenie zawartości magnezu w otrzymanym osadzie. Wyniki zestawiono w tabeli 2.
Tabela 2. Powierzchnia właściwa i zawartość magnezu otrzymanego wodorotlenku magnezu w zależności od stężenia zastosowanych reagentów
| Lp. | Stężenia reagentów [mol/dm3] | Powierzchnia właściwa Mg(OH)2 [m2/g] | Zawartość Mg w Mg(OH)2 [%mas.]* | |
| MgSO4 | NaOH | |||
| 1 | 2,0 | 0,5 | 57 | 41,65 |
| 2 | 0,8 | 0,5 | 66 | 41,65 |
| 3 | 0,6 | 0,4 | 119 | 41,67 |
| 4 | 0,2 | 0,4 | 169 | 41,46 |
*Hipotetyczna zawartość magnezu w Mg(OH)2 wynosi 41,675%mas.
Stwierdzono, że zastosowanie metody opracowanej według wynalazku eliminuje ryzyko zlepiania się drobin wodorotlenku magnezu. Otrzymany produkt charakteryzował się wysoką sypkością niezależnie od stężenia wyjściowego roztworu soli magnezu czy zasady. Otrzymane osady cechowała także wyższa powierzchnia właściwa niż w przypadku próbek otrzymanych w znany sposób wg przykładu 1 oraz wysoka czystość 99,94-99,99% mas.
Przykład 3
Otrzymywano wodorotlenek magnezu z siarczanu(VI) magnezu w zakresie stężeń 0,75-2,0 mol MgSO4/dm3 (zmienianych co 0,25 mol/dm3) z zastosowaniem wodorotlenku sodu jako czynnika strącającego w zakresie stężeń zmienianych jak roztworów siarczanu(VI) magnezu. Ilość reagentów była dobrana tak aby otrzymać jednorazowo 10 g wodorotlenku magnezu. Syntezę wodorotlenku magnezu prowadzono w temperaturze otoczenia przy intensywnym mieszaniu mieszaniny reakcyjnej. Wprowadzanie reagentów, oddzielanie osadu po zakończeniu reakcji, płukanie produktu reakcji wodnym roztworem amoniaku, oddzielenie fazy stałej, płukanie acetonem i oddzielanie osadu wodorotlenku magnezu odbywało się analogicznie jak w przykładzie 2. Otrzymany wodorotlenek magnezu suszono dwuetapowo jak w przykładzie 2. Wszystkie próbki otrzymano w stanie sypkim. Powierzchnia właściwa tak otrzymanego wodorotlenku magnezu zawierała się w szerokim przedziale 116-605 m2/g w zależności od stężenia wybranych reagentów, co przedstawiono w tabeli 3.
PL 237 864 Β1
Tabela 3. Zestawienie otrzymanych powierzchni właściwych Mg(OH)2 zależnie od stężenia stosowanych substratów
| Stężenie NaOH [mol/dm3] | Stężenie MgSOą [mol/dmJ] | |||||
| 0,75 | 1,00 | 1,25 | 1,50 | 1,75 | 2,00 | |
| 0,75 | 115* | 198 | 246 | 265 | 285 | 304 |
| 1,00 | 145* | 244 | 270 | 299 | 317 | 356 |
| 1,25 | 199* | 271 | 322 | 341 | 371 | 390 |
| 1,50 | 247* | 311 | 362 | 392 | 431 | 444 |
| 1,75 | 299* | 355 | 398 | 421 | 485 | 529 |
| 2,00 | 342* | 402 | 446 | 473 | 541 | 609 |
* W próbach tych powierzchnię właściwą określono metodą BET, a w pozostałych metodą Blaine'a
Określono także czystość otrzymanego wodorotlenku magnezu (poprzez oznaczenie zawartości magnezu w próbie). Wszystkie próby zawierały się w przedziale 41,65-41,67% mas. Mg2+ co wskazuje, że opracowana metoda nie wpływa na czystość produktu końcowego.
Przykład 4 (porównawczy)
Otrzymywano wodorotlenek magnezu z roztworów wodnych siarczanu(VI) magnezu. Jako czynnik strącający zastosowano wodę amoniakalną o stężeniu NH3 25% mas. Zastosowanie wody amoniakalnej jako czynnika strącającego miało na celu wyeliminowanie jej z procesu przemywania osadu i suszenia. Proces syntezy wodorotlenku magnezu prowadzono w temperaturze otoczenia, stosując nadmiar czynnika strącającego wynoszący 10% względem ilości wynikającej ze stechiometrii. Osad po strąceniu poddawano przemywaniu wodą dejonizowaną bez dodatku wody amoniakalnej, gdyż amoniak wprowadzono do mieszaniny reakcyjnej już na etapie syntezy wodorotlenku magnezu. Przemyty wodą dejonizowaną osad wodorotlenku magnezu, suszono dwuetapowo tak jak opisano to w przykładzie 2. Wszystkie próbki otrzymanego wodorotlenku magnezu po wysuszeniu były sypkie. Wyznaczono powierzchnię właściwą otrzymanego produktu z zastosowaniem techniki BET. Stwierdzono, że powierzchnia właściwa otrzymanego wodorotlenku magnezu była znacznie niższa niż w przypadku prób otrzymanych z siarczan(VI) magnezu o tych samych stężeniach i przy zastosowaniu wodorotlenku sodu jako czynnika strącającego. Otrzymane wyniki zestawiono w tabeli 4.
Tabela 4. Powierzchnia właściwa otrzymanego wodorotlenku magnezu w zależności od stężenia zastosowanych reagentów
| Lp. | Stężenia reagentów | Powierzchnia właściwa Mg(OH)2 [m2/g] | |
| MgSO4 [mol/dmJl | NH3 [% mas.] | ||
| 1 | 2,0 | 25 | 14,92 |
| 2 | 0,8 | 58,23 | |
| 3 | 0,6 | 63,54 | |
| 4 | 0,2 | 66,63 |
Zastrzeżenia patentowe
Claims (3)
1. Sposób otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokiej powierzchni właściwej, obejmujący strącanie wodorotlenku magnezu z użyciem wodnych roztworów nieorganicznych soli magnezu, zwłaszcza siarczanu magnezu i wodorotlenków metali alkalicznych, zwłaszcza sodu lub potasu, oddzielanie strąconej fazy stałej od poreakcyjnej fazy ciekłej oraz przemywanie i suszenie osadu wodorotlenku magnezu, znamienny tym, że oddzielony od poreakcyjnej
PL 237 864 B1 fazy ciekłej osad strąconego wodorotlenku magnezu, przemywa się wodnym roztworem amoniaku o stężeniu 1-10% mas., w ilości 1-1,5 dm3 na 1 kg wodorotlenku magnezu w zawiesinie, aż do ustąpienia jonów charakterystycznych dla użytych substratów oraz ewentualnych produktów ubocznych powstających w toku syntezy wodorotlenku magnezu, po czym dokonuje rozdziału mieszaniny, poprzez sedymentację grawitacyjną, a następnie osad płucze acetonem, w ilości 10-25 dm3 acetonu, a korzystnie 20 dm3 na 1 kg wodorotlenku magnezu w zawiesinie i dokonuje rozdziału mieszaniny, poprzez sedymentację w temperaturze -30 do -20°C, najkorzystniej -22°C, przy czym proces płukania acetonem i sedymentacji powtarza się 2 do 6 razy, korzystnie 3 razy, a następnie tak spreparowany osad wodorotlenku magnezu suszy dwuetapowo, przy czym wstępny etap suszenia prowadzi się w zakresie temperatur 50-80°C, korzystnie 60°C, aż do odparowania acetonu oraz usunięcia resztek amoniaku zawartego w osadzie, po czym osad poddaje się etapowi suszenia zasadniczego w zakresie temperatur 110-160°C, najkorzystniej 150°C, aż do całkowitej utraty wilgoci w suszonym produkcie.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wytworzenia zawiesiny wodorotlenku magnezu w środowisku wodnym używa się siarczanu(VI) magnezu i wodorotlenku sodu jako czynnika strącającego, w zakresie stężeń obu reagentów 0,75-2,0 mol/dm3, przy stechiometrycznym nadmiarze czynnika strącającego 5-15%, a korzystnie 0%.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed procesem suszenia osad wodorotlenku magnezu poddaje się filtracji próżniowej.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413130A PL237864B1 (pl) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | Sposób otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokiej powierzchni właściwej |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413130A PL237864B1 (pl) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | Sposób otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokiej powierzchni właściwej |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL413130A1 PL413130A1 (pl) | 2017-01-16 |
| PL237864B1 true PL237864B1 (pl) | 2021-06-14 |
Family
ID=57756474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL413130A PL237864B1 (pl) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | Sposób otrzymywania wodorotlenku magnezu o wysokiej powierzchni właściwej |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL237864B1 (pl) |
-
2015
- 2015-07-14 PL PL413130A patent/PL237864B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL413130A1 (pl) | 2017-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3306700A (en) | Method of lithium recovery | |
| CN106660794B (zh) | 用于生产磷酸钙反应物的方法、所获得的反应物以及其在纯化液体排出物中的用途 | |
| CA2939417C (en) | Process for producing high grade hydromagnesite and magnesium oxide | |
| US12110233B2 (en) | Active high purity magnesium oxide and its production method | |
| US10364156B2 (en) | Process for producing high grade hydromagnesite and magnesium oxide | |
| US9346683B2 (en) | Carbonate radical-containing magnesium hydroxide particle and manufacturing method thereof | |
| CZ280034B6 (cs) | Způsob výroby zásaditých roztoků polyaluminiumchloridu, obsahujících sírany | |
| KR101908297B1 (ko) | 간수를 이용한 난연성 수산화마그네슘의 제조방법 | |
| KR101885843B1 (ko) | 합성 하이드로마그네사이트 입자 및 그의 제조방법 | |
| WO2014131950A1 (en) | Preparation of salt particles from precipitated calcium carbonate | |
| EA038041B1 (ru) | Способы получения композиций удобрений | |
| CZ362799A3 (cs) | Způsob výroby krystalického tetrahydrátu hexaboritanu vápenatého | |
| KR100985186B1 (ko) | 난연성 수산화마그네슘 제조방법 | |
| KR102082873B1 (ko) | 고순도 수산화마그네슘의 제조방법 | |
| CA2926356C (en) | Production of high strength hydrochloric acid from calcium chloride feed streams by crystallization | |
| KR101440473B1 (ko) | 판상 알루미나의 제조방법 | |
| JP4746853B2 (ja) | 高純度の金属水酸化物、その精製方法および製造方法、これらの方法により得た水酸化物および酸化物、ならびに合成樹脂組成物および合成樹脂成形品 | |
| KR101300229B1 (ko) | 고즙으로부터 수산화마그네슘을 제조하는 방법 | |
| US8524192B2 (en) | Aluminum hydroxide gel particle and production method thereof | |
| US3294485A (en) | Process for producing magnesium hydroxide and a noncontaminated effluent solution | |
| JP4887070B2 (ja) | Ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）の製造方法 | |
| JP2006335578A (ja) | 葉片状二水石膏及びその製造方法 | |
| CN105924023B (zh) | 一种使用低品位菱镁矿制备氧化镁原料和低粒径氢氧化镁的方法 | |
| CN117247600A (zh) | 一种多孔性二烷基次膦酸铝颗粒物及其制备方法和应用 | |
| WO2009029279A2 (en) | Chemical synthesis and method to manufacture alkaline metal-aluminum phosphates |