Der von der Hebei Messi Biology Co., Ltd. in Nagqu, Tibet, produzierte Bange-See-Wassermagnesit (4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O) ist ein natürliches basisches Karbonatmineral mit reichlichen Reserven. Es hat eine reine Textur, eine weiße Farbe und einen geringen Verunreinigungsgehalt. Es ist ein hochwertiger mineralischer Rohstoff zur Herstellung von Magnesiumprodukten wie Flammschutzmitteln, aktivem Magnesiumoxid, schwerem basischem Magnesiumcarbonat und Nano-Magnesiumhydroxid. Aufgrund geografischer, verkehrstechnischer, technischer und anderer Faktoren sind seine Entwicklung und Nutzung jedoch begrenzt und es gibt in China nur wenige entsprechende Studien. Daher besteht der Schwerpunkt der aktuellen Forschungs- und Entwicklungsarbeit darin, Hydromagnesit zu entwickeln und zu nutzen, um eine Reihe hochwertiger Magnesiumverbindungen herzustellen. Nanomagnesiumoxid und Nanomagnesiumhydroxid verfügen über einzigartige Eigenschaften und sind wichtige anorganische chemische Rohstoffe, die in vielen Bereichen breite Anwendung finden. Aus diesem Grund engagiert sich Hebei Messi Biology Co., Ltd. für die Entwicklung umweltfreundlicher, kostengünstiger und für die industrielle Produktion geeigneter Produkte zur Herstellung und Anwendung von hochwertigem Nanomagnesiumoxid und Nanomagnesiumhydroxid unter Verwendung von Hydromagnesit als Rohstoff.
Hebei Messi Biology Co., Ltd. verwendet Hydromagnesit als Rohmaterial und wendet das Verfahren „Kalzinierung-Hydratation-Kalzinierung“ an, um Nanomagnesiumoxid mit unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen. Während des Experiments müssen keine anderen Reagenzien hinzugefügt werden. Das Experiment untersuchte die Auswirkungen der Kalzinierungsbedingungen auf die Morphologie, Kristallinität, Korngröße und spezifische Oberfläche der Probe. Die Ergebnisse zeigten, dass eine Erhöhung der Temperatur oder eine Verlängerung der Kalzinierungszeit dazu beitragen kann, die Kristallinität von Magnesiumoxid zu verbessern, das Kristallwachstum zu fördern und die spezifische Oberfläche zu verringern. Das Experiment kam schließlich zu folgendem Schluss: Durch Kalzinierung bei 650 °C für 1 Stunde kann mesoporöses Magnesiumoxid mit einer spezifischen Oberfläche von bis zu 188,3 m²/g erzeugt werden; Durch Kalzinierung bei 850 °C über 4 Stunden können stäbchen- und hantelförmige Magnesiumoxid-Nanopartikel erzeugt werden.
Das im Experiment erhaltene mesoporöse Magnesiumoxid mit hoher spezifischer Oberfläche wurde wiederholten „Hydratations- + Kalzinierungs“-Experimenten unterzogen. Die Ergebnisse zeigten, dass wiederholte Hydratisierungsschritte die Kristallinität der Magnesiumhydroxidprobe verbessern und das Kornwachstum fördern konnten. Das kalzinierte Magnesiumoxid konnte die Struktur des Vorläufers grundsätzlich beibehalten. Das Experiment ergab schließlich, dass durch sekundäre Hydratisierung hexagonales Nanomagnesiumhydroxid gewonnen werden kann, das 1 Stunde lang bei 650 °C kalziniert werden kann, um flockiges Nanomagnesiumoxid zu erhalten; 1 Stunde lang bei 850 °C kalziniert, um flockiges mesoporöses Nanomagnesiumoxid zu erhalten.
Anschließend verwendete Hebei Messi Biology Co., Ltd. Hydromagnesit als Rohmaterial und verglich verschiedene Methoden, um festzustellen, dass mit dem Verfahren „Kalzinierung-Hydratation-Kalzinierung-Hydrothermal“ hochdisperses Nanomagnesiumhydroxid mit regelmäßigen hexagonalen Flocken hergestellt werden kann. Das Experiment untersuchte die hydrothermalen Bedingungen und die Ergebnisse zeigten, dass während des hydrothermalen Prozesses die Kontrolle der hydrothermalen Bedingungen die Wachstumsrichtung des Kristalls ändern kann, wodurch die Exposition der schwach polaren 001-Kristallebene erhöht und die Exposition der stark polaren 101-Kristallebene verringert wird. Das Experiment ergab schließlich, dass die optimalen hydrothermalen Bedingungen eine Magnesiumoxid-Dosierung von 25 %, eine hydrothermale Temperatur von 150 °C und eine hydrothermale Zeit von 3 Stunden waren. Im Experiment wurden die Modifizierungsbedingungen untersucht und die Ergebnisse zeigten, dass unter der Bedingung von 4 % PVP die Wachstumsrichtung von Magnesiumhydroxid tendenziell konsistent war und die Dispergierbarkeit effektiv verbessert wurde. Schließlich wurde Nanomagnesiumhydroxid mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 300–400 nm, einer hexagonalen Schichtdicke von 40–60 nm, regelmäßiger Kristallform und guter Dispergierbarkeit erhalten.
Schließlich untersuchte Hebei Messi Biology Co., Ltd. die Fähigkeit zur Entfernung von Schwermetallionen durch mesoporöses Magnesiumoxid mit hoher spezifischer Oberfläche, das aus Hydromagnesit als Rohmaterial hergestellt wurde. Am Beispiel der Adsorption von Blei wurden im Experiment die Auswirkungen der Adsorptionsmitteldosis, der Adsorptionszeit, der Temperatur und des pH-Werts auf die Adsorptionsleistung untersucht. Es wurde festgestellt, dass die optimalen Adsorptionsbedingungen gegeben waren, wenn die Adsorptionsmitteldosis 0,05 g/l, die Adsorptionszeit 45 Minuten betrug, der pH-Wert der Lösung zwischen 6 und 8 lag und die Adsorptionstemperatur Raumtemperatur war. Zu diesem Zeitpunkt kann die Entfernungsrate von Bleiionen über 99,8 % erreichen. Die Adsorptionskinetik und Isothermendaten des von diesem Magnesiumoxid-Adsorbens adsorbierten Bleis stehen in hohem Maße im Einklang mit dem Pseudo-Sekundärmodell und dem Langmuir-Modell. Dies lässt darauf schließen, dass die maximale Adsorptionskapazität der chemischen Monoschichtadsorption von Schwermetallionen 7431,5 mg/g beträgt. Dies ist der höchste Wert, der derzeit auf der Grundlage von Magnesiumoxid-Adsorbentien gemeldet wird. Es wurde ein Adsorptionsmechanismus vorgeschlagen, der Hydroxyl-Funktionsgruppen und Ionenaustausch zwischen Magnesium- und Schwermetallionen auf der Magnesiumoxidoberfläche umfasst. Darüber hinaus kann dieses Magnesiumoxid mehrere Ionen gleichzeitig adsorbieren und verfügt über hervorragende Adsorptionseigenschaften für Cadmium-, Chrom-, Nickel-, Arsen-, Kobalt-, Blei-, Selen-, Beryllium-, Wismut-, Kupfer-, Eisen-, Mangan-, Vanadium-, Zink- und Aluminiumionen. Die obigen Ergebnisse zeigen, dass das Magnesiumoxid-Adsorbent die Vorteile einer hohen Effizienz, niedriger Kosten, einfachen Herstellung, einfachen Förderung und Umweltverträglichkeit bietet und voraussichtlich ein ausgezeichnetes Adsorbent für die schnelle Entfernung von Schwermetallionen im Abwasser wird.