Hebei Messi Biology Co., Ltd. gibt an, dass Magnesiumhydroxid, eine schwache Base, drei Hauptanwendungen hat. Erstens wird es als Füllstoff in Polymeren verwendet und wirkt als Flammschutzmittel. Als neuartiges Flammschutzmittel bietet Magnesiumhydroxid Vorteile wie Ungiftigkeit, Nichtflüchtigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit. Zweitens wird es im Umweltschutz eingesetzt und dient als umweltfreundliches und sicheres Neutralisationsmittel zur Behandlung von sauren Abgasen und Abwassern, schwermetallhaltigen und organischen Abwässern sowie zur Rauchgasentschwefelung. Drittens wird es in raffinierten Hightech-Produkten wie Öladditiven, elektronischen Bauteilen oder Beschichtungen sowie in elektronischer Keramik verwendet. Magnesiumhydroxid gilt daher als umweltfreundliches Produkt, das dem Umweltschutz und der ökologischen Entwicklung zugutekommt und national und international große Aufmerksamkeit erregt.
Es gibt zwei physikalische und chemische Verfahren zur Herstellung von Magnesiumhydroxid. Zu den chemischen Verfahren gehören vor allem das Calciumhydroxid-Verfahren, das Ammoniak-Verfahren und das Natriumhydroxid-Verfahren. Jede Methode hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Calciumhydroxid-Methode erzeugt Magnesiumhydroxid mit geringer Reinheit, die Ammoniak-Methode erzeugt Magnesiumhydroxid mit hoher Reinheit, aber geringer Magnesiumumwandlung, und die Natriumhydroxid-Methode erzeugt bei Raumtemperatur ein Produkt mit hoher Reinheit, aber schlechter oder sogar unfiltrierbarer Filtrationsleistung. Diese Studie konzentrierte sich auf die Verbesserung der Filtrationsleistung und die Ermittlung optimaler Methoden und Prozessbedingungen.
Basierend auf den Keimbildungs- und Wachstumsmustern von Magnesiumhydroxidkristallen wurden die Versuchsbedingungen festgelegt. Eine Lösung aus Magnesiumchlorid und Natriumhydroxid wurde in der gewünschten Konzentration hergestellt. Die Magnesiumchloridlösung wurde zunächst auf die gewünschte Temperatur erhitzt. Anschließend wurde eine Aufschlämmung mit einer vorgegebenen Menge Magnesiumhydroxid-Impfkristallen zur Magnesiumchloridlösung gegeben. Die Lösung wurde gerührt, bis sie die gewünschte Temperatur erreicht hatte. Die zubereitete Natriumhydroxidlösung wurde dann mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zum System hinzugefügt. Nach einer vorgegebenen Reaktionszeit wurde die Aufschlämmung entnommen und mit einem Trichter gleicher Spezifikation und Filterpapier vakuumfiltriert. Die Filtrationszeit wurde zur Bewertung aufgezeichnet.
Einfluss des Impfkristallkoeffizienten auf die Filtrationsleistung von Schlamm
Vorversuche zeigten, dass die stark alkalische Fällungsreaktion von Natriumhydroxid ohne Zusatzstoffe innerhalb kurzer Zeit eine große Anzahl von Magnesiumhydroxid-Mikrokristallen erzeugte. Das Wachstum dieser feinen Kristalle zu größeren Körnern verlief jedoch extrem langsam, sodass kolloidales Magnesiumhydroxid im Natronlaugeverfahren entstand. Waschen und Filtrieren waren praktisch unmöglich. Die Zugabe von Zusatzstoffen wie Flockungsmitteln und Dispergiermitteln verbesserte die Kolloidagglomeration nicht wesentlich. Die Zugabe von Flockungsmitteln förderte lediglich die Agglomeration der Kristalle durch entgegengesetzte Ladungswechselwirkung, ohne tatsächlich große Körner zu bilden. Die Zugabe von Impfkristallen verbesserte die Filtrations- und Waschleistung deutlich.
Experimente haben gezeigt, dass die Zugabe von Impfkristallen die Magnesiumhydroxid-Agglomeration wirksam reduzieren kann, wodurch der Schlamm filtriert und gewaschen werden kann und die Filtrationsleistung mit zunehmender Impfkristallbeladung zunimmt. Dies liegt daran, dass die Zugabe von Impfkristallen Keime für das neu gebildete Magnesiumhydroxid liefert und die Keimbildungsbarriere der Impfkristalle senkt. Dies fördert die Kristallisation neuer Kristalle an der Oberfläche der Impfkristalle und verkürzt die Kristallwachstumszeit. Darüber hinaus verlangsamt das Bewegen und Schrubben der zahlreichen Impfkristalle unter Rühren die kolloidale Agglomeration bis zu einem gewissen Grad und sorgt so für eine dispergierende Wirkung. Die experimentellen Daten zeigen, dass unter Berücksichtigung der Auswirkungen von Impfkristallverbrauch und Reaktionsvolumen R=1 als Impfkoeffizient für nachfolgende Experimente gewählt wurde.
Einfluss der Kristallisationstemperatur auf die Kristallisationsleistung
Um die temperaturabhängigen Veränderungen der Kristallisationsleistung nach Impfkristallzugabe zu untersuchen, wurde ein Einfaktorexperiment durchgeführt, um den Einfluss der Reaktionstemperatur auf die Filtrationsleistung zu untersuchen und eine optimale Reaktionstemperatur zu ermitteln. Die Experimente zeigten, dass sich die Filtration und Waschbarkeit der Magnesiumhydroxid-Aufschlämmung mit steigender Temperatur verbesserte. Dies liegt daran, dass höhere Temperaturen das Kristallwachstum fördern und die Bildung großer Kristalle die Filtrationsleistung verbessert. Dies steht im Einklang mit dem Mechanismus der hydrothermalen Modifikation von Magnesiumhydroxid [4.8]. Die Filtrationszeit war bei 90 °C mit 22 Minuten am kürzesten, und diese Temperatur wurde als Reaktionstemperatur gewählt.
Einfluss der Reaktionszeit auf die Filtrationsleistung
Um die zeitabhängigen Veränderungen der Kristallisationsleistung nach Impfkristallzugabe zu untersuchen, wurde ein Einfaktorexperiment durchgeführt, um den Einfluss der Kristallisationszeit auf die Kristallisationsleistung zu untersuchen und eine optimale Kristallisationszeit zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigten, dass die Reaktionszeit bei 90 °C keinen signifikanten Einfluss auf die Filtrationsleistung hatte und sich die Filtrationsleistung mit der Zeit nicht signifikant veränderte. Die Reaktionszeit wurde auf 1 Stunde festgelegt.
Orthogonale Experimente zur Magnesiumhydroxid-Herstellung mit Natriumhydroxid
Unter diesen Bedingungen betrug die Magnesiumumwandlungsrate >98 %, und die Filtrationszeit betrug <24 Minuten. Zur Optimierung der Versuchsbedingungen wurde ein orthogonales Experiment basierend auf den Ergebnissen der Einfaktorexperimente durchgeführt. Die weitere Untersuchung der optimalen Versuchsbedingungen ergab folgende Faktoren: Temperatur, Konzentration, Zeit und Kristallisationstemperatur. Den größten Einfluss hatte die Kristallisationstemperatur, vorzugsweise 90 °C. Auch die Konzentration hatte einen signifikanten Einfluss, mit einer Mg2+-Konzentration von 40 g. Reaktionszeit und Impfkoeffizient hatten kaum Einfluss auf die Leistung. Aus den Ergebnissen der Einzelfaktor-Experimente mit Werten von 60 Minuten bzw. 1 ergaben sich folgende optimale Prozessbedingungen: Impfkoeffizient 1, Reaktionszeit 1 Stunde, Reaktionstemperatur 90 °C und Magnesiumionenkonzentration 40 g/l.
Hebei Meixi Biological Co., Ltd. gab an, dass die Impfmethode die Filtrationsleistung von Magnesiumhydroxid-Slurry deutlich verbessern kann. Die optimalen Prozessbedingungen für die Herstellung von Magnesiumhydroxid mit der Natriumhydroxid-Methode sind: Impfkoeffizient 1, Reaktionszeit 1 Stunde, Reaktionstemperatur 90 °C und Magnesiumionenkonzentration 40 g/l. Diese Studie liefert wertvolle Erkenntnisse zur Entwicklung von Magnesiumhydroxid-Produktionsprozessen mithilfe der Natriumhydroxid-Methode.