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《山西大学》 2016年
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MgCl_2矿化CO_2制备碳酸镁水合物

付梦源  
【摘要】:为减缓温室效应带来的生态环境问题,各国政府正大力发展各种技术来固定利用二氧化碳(CO_2)。对于CO_2矿化利用技术而言,选择一种廉价易得、储量丰富的矿化原料十分重要。而在我国的青海省,每年有超过2000万吨的水氯镁石(MgCl_2·6H_2O)被丢弃,一方面造成了镁资源的严重浪费,另一方面形成了"镁害",危害盐湖生态平衡。因此,以盐湖氯化镁(MgCl_2)为原料矿化CO_2制备碳酸镁水合物不仅能减排CO_2,还能推动镁资源的开发利用,实现环境和经济的双赢模式。针对盐湖MgCl_2矿化CO_2,本文研究了三水碳酸镁和碱式碳酸镁在MgCl_2-(NH_4)_2CO_3和MgCl_2-NH3·H_2O-CO_2体系中的沉淀结晶反应,具体研究内容如下:(1)以MgCl_2·6H_2O和(NH_4)_2CO_3为原料,采用沉淀结晶的方法制备碳酸镁水合物,考察了反应温度(10~90℃)、初始浓度(0.5mol·L~(-1)、2mol·L~(-1))、滴加速率(33.3mL·min-1、2.5mL·min-1、0.83 mL·min-1)对晶体组成和形貌的影响。实验结果表明,在20~50℃时,所制备的产物是长度为10~60μm的棒状MgCO_3·3H_2O,当温度升高到80~90℃,可得到片层花状结构的4MgCO_3·Mg(OH)2·4H_2O,直径为10~20μm;反应溶液的初始浓度和滴加速率对MgCO_3·3H_2O和4MgCO_3·Mg(OH)2·4H_2O的晶体形貌也有着一定的影响。(2)以MgCl_2·6H_2O、CO_2、NH3·H_2O为原料,采用沉淀结晶的方法制备三水碳酸镁,考察了反应温度(20~50℃)、NH3·H_2O浓度(1~5 mol·L~(-1))、乙醇添加量(0~60%)等因素对产物组成、形貌以及固碳率和MgCl_2利用率的影响。结果表明,在20℃时,产物为无定形的Mg(OH)2,在30~50℃,产物为棒状结构的MgCO_3·3H_2O;添加乙醇溶剂在一定程度上可以促进沉淀结晶反应,但是若乙醇添加量过大,产物会发生相转变,由MgCO_3·3H_2O变为4MgCO_3·Mg(OH)2·4H_2O;在最佳参数下,固碳率和MgCl_2利用率可达95.87%和98.78%,晶体为棒状结构,尺寸均一,表面光滑,产品纯度在98%以上。(3)以MgCl_2·6H_2O、CO_2、NH3·H_2O为原料,采用沉淀结晶的方法制备碱式碳酸镁,考察了反应温度(60~90℃)、NH3·H_2O浓度(1~5 mol·L~(-1))、乙醇添加量(0~60%)等因素产物组成、形貌以及固碳率和MgCl_2利用率的影响。结果显示,温度为80~90℃,产物为结晶度良好的4MgCO_3·Mg(OH)2·4H_2O,晶体形貌为片层花状结构的近似球形颗粒;添加乙醇溶剂在一定程度上可以促进沉淀结晶反应,而且所得产物并未发生任何转相,其形貌与未添加乙醇的形貌相似;在最佳参数下,固碳率和MgCl_2利用率可达95.62%和97.79%,晶体为片层花状结构,产品纯度在98%以上。
【学位授予单位】:山西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ132.2;X701

【参考文献】
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相关作者
>付梦源 >叶朝阳
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