[發明專利]一種制備納米鎂鋁水滑石的方法及其設備

有效

• 申請號: 200710053124.6
• 申請日: 2007-09-03
• 公開（公告）號: CN101381094A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: 郭小川;徐志毅
• 申請（專利權）人: 襄樊市油建化工有限公司
• 主分類號: C01G1/00
• 分類號: C01G1/00;C01F7/00
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技術領域

本發明涉及一種制備納米鎂鋁水滑石的方法及其設備，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備。

背景技術

水滑石(Hydrotalcite，簡寫為HT)，Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O，其結構類似于水鎂石Mg(OH)₂，由MgO₆八面體共用棱邊形成層狀結構，位于層上的Mg²⁺可在一定范圍內被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CO₃^2-與層板上的正電荷平衡，使得整個結構呈電中性。此外，在氫氧化物層間同時存在著一些水分子，這些水分子可以在不破壞層狀結構的條件下去除。

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-like?compounds，簡寫為HTLcs)，其組成通式為：

[M_1-x²⁺M_x³⁺(OH)₂]^x+A_x/n^n-·mH₂O

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，A^n-為在堿性溶液中可穩定存在的陰離子，如：CO₃^2-、NO₃^-、OH^-、Cl^-、SO₄^2-、C₆H₄(COO^-)₂等無機和有機陰離子。由于它們的主體成份一般是由兩種金屬的氫氧化物構成的層狀結構，因此又稱其為層狀雙金屬氫氧化物(Layered?double?hydroxides，簡寫為LDHs)。水滑石和類水滑石統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、化工領域可用作催化劑與催化劑載體：在醫藥行業用作新一代抗酸與胃粘膜保護劑；在功能性材料領域用作紅外、紫外吸收和阻隔材料；在塑膠行業，可用作抗菌添加劑、阻燃劑和PVC穩定劑；在環保領域，它們對許多有毒有害陰離子有強烈的吸附作用，因此在水質凈化、污水處理、污染防治和環境修復等方面有廣闊應用前景。

納米鎂鋁水滑石常用的制備方法為鹽溶液與堿溶液共沉淀法，所采用設備也是常規的釜式反應器。由于鹽與堿在反應釜中的混合通過攪拌的方式實現，混合很不充分，反應界面小，存在濃度梯度，反應速度和擴散速度較慢，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。

發明內容

本發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的成本、同時簡化生產流程的制備納米鎂鋁水滑石的方法。

本發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備。

本發明的技術方案在于：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，其反應步驟為：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混合器中發生化學反應，生成鎂鋁水滑石微晶；再經過熟化反應器使鎂鋁水滑石微晶生長，得到納米鎂鋁水滑石產品。

本發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，反應在靜態混合器反應器中進行，其反應表達式為：