一种利用海水或盐湖苦卤制备碱式溴化镁晶须的方法与流程

本发明属于盐化工技术领域。更具体地，涉及一种利用海水或盐湖苦卤制备碱式溴化镁晶须的方法。

背景技术：

苦卤是海水或盐湖制盐工业的副产物，其中含有高浓度的钾、镁、溴和硫酸盐等有价值的矿物。目前利用海水或盐湖苦卤制备碱式碱式溴化镁晶须过程要经过复杂的除杂工艺。研究人员都是将注意力放在如何先除去苦卤杂质，然后再去制备预期的材料，或者是边制备边除杂，又或者先初步制得粗产品，再去除杂等。无论是哪一种，由于都有复杂的除杂，因而都会给环境带来损害。所以这种“要么利用资源破坏环境，要么不利用资源保护好环境”的矛盾关系便成为开发利用资源的科学瓶颈问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种利用海水或盐湖苦卤制备碱式溴化镁晶须的方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种利用海水或盐湖苦卤制备碱式溴化镁晶须的方法，包括以下步骤：

S1.取V₁体积的苦卤，过滤并弃去不溶物；

S2.将2.7～3.3mol/L的NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为0.90～1.2：1进行混匀，制成碱混合液；

S3.取V₂体积的碱混合液，恒温27～33℃，在搅拌状态下慢滴加入V₃体积 0.72～0.88mol/L的NaOH溶液，制成混合体系；

S4.将混合体系在27～33℃恒温中继续陈化140～160h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中烘干，即得碱式溴化镁晶须；

其中V₁：V₂：V₃＝(5.9～6.1):(2.9～3.1):(0.9～1.1)。

优选地，V₁：V₂：V₃＝6:3:1。

优选地，步骤S3中，NaOH溶液的浓度为0.80mol/L。

优选地，步骤S2中，NaBr溶液的浓度为3.00mol/L。

优选地，步骤S2中，NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为1.1︰1。

优选地，步骤S3中，恒温温度为30℃。

优选地，步骤S4中，恒温温度为30℃。

优选地，步骤S4中，陈化时间应为150h。

更优选地，包括以下步骤：

S1.取V₁体积的苦卤，过滤并弃去不溶物；

S2.配制0.80mol/L的NaOH溶液和3.0mol/L的NaBr溶液；

S3.将3.0mol/L的NaBr溶液，与苦卤溶液按体积比为1.1︰1进行混匀，制成碱混合液；

S4.取V₂体积的碱混合液，恒温30℃，在搅拌状态下慢滴加入V₃体积0.80 mol/L的NaOH溶液，制成混合体系；

S5.将混合体系在27～33℃恒温中继续陈化150h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中烘干，即得碱式溴化镁晶须；

其中V₁：V₂：V₃＝6:3:1。

晶须的自洁性是指，由于晶须具有以下特性：(1)晶须不含(或极少含)有缺陷；(2)晶须表面力场呈高度对称分布且比表面积小，因而不易吸附杂质，根据表面化学理论，表面力场越对称的、比表面积越小的，对杂质的吸附能力就越小，很难发生化学吸附；(3)晶须在生长过程中要求生长基元必须具有特定的稳定能，否则不能进入晶格。所以，晶须仅仅存在少量的物理吸附倒，但这种弱的物理吸附只需用水洗涤就可将吸附的杂质去除。

从图1-a可见，正常状态晶须表面光滑，柱状结构，宏观对称性很高，无缺陷，因此没有吸附杂质。图1-b示纺锤状，纺锤结构的物质也易包裹杂质。图1-c 示一般晶体(图中虽画成四方，但代表的是一般晶体)可产生缺陷而引入杂质，图1-d示胶状体由于有大的比表面及极不对称的表面力场而吸附大量的杂质。

图2示出了没有利用晶须的自洁性(左)与利用晶须的自洁性(右)的比较。从图2可见，没有利用晶须的自洁性，则多了“复杂的除杂”工艺，不但提高了生产成本，且伤害了环境。如果利用了晶须的自洁性，则免去了复杂的除杂过程，使生产路线简化，成本降低，且对环境无任何伤害。但是，须在这里明确指出，碱式溴化镁晶须具有自洁性是有条件要求的，并不是在任何时候都会产生自洁性。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明给出了利用晶须的自洁性制备碱式溴化镁晶须的方法，该方法利用由海水或盐湖水制盐后残留于盐池内的卤水，利用卤水中含有的大量的镁离子制备碱式溴化镁晶须本身就是一种对于制盐废料的再利用的过程。更重要的是，本发明整个制备过程中仅仅利用晶须的自洁性就制备得到了大量高品质的碱式溴化镁晶须，且在制备过程中不向制备体系中引入任何无关离子，省去了大量的除杂步骤，使得整个制备过程不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡，不会造成任何污染和公害。本发明方法可以清洁环保地利用海水或盐湖苦卤资源，对保护海水或盐湖生态环境有重要的科学意义。

附图说明

图1为四种物质结构与杂质的关系，点表示杂质；(a)正常状态的晶须； (b)纺锤状晶须；(c)一般的晶体；(d)：无定形物质。

图2为没有利用晶须的自洁性(左)与利用晶须的自洁性(右)的比较。

图3为实施例1所得样品的SEM图(左)及XRD图(右)。

图4为对比例1所得样品的SEM图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。

实施例1

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于柯柯盐湖)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制0.80mol/L的NaOH溶液和3.0mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为1.1︰1进行混匀制成碱混合液。

(4)取碱混合液150mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于30℃水浴锅至 30℃，然后在搅拌状态下慢滴加入0.80mol/L的NaOH溶液50mL，制成混合体系。

(5)将混合体系置于水温为31℃的水浴锅中继续陈化150h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中50℃，72h烘干，即得碱式溴化镁晶须。

2、结果

图3(左)是实施例1所得样品的扫描电镜(SEM)图，从图3(左)可见，样品具有分散性好、晶须晶形好，长径比符合晶须要求，表面光滑，直晶率好，粒度分布均匀，长径比约在24左右，非晶须状物质极少，晶须比率为99％，分散性好。图3(右)是实施例1所得样品的X射线衍射(SEM)图，其衍射峰与标准衍射峰相吻合，证明产品是溴化镁。

实施例2

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于广东徐闻盐场)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制0.88mol/L的NaOH溶液和3.3mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为1.2︰1进行混合制成碱混合液。

(4)取碱混合液150mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于33℃水浴锅至33℃.然后在搅拌状态下慢滴加入0.88mol/L的NaOH溶液50mL。

(5)将混合体系置于水温为33℃的水浴锅中继续陈化160h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中49℃，72h烘干，即得碱式溴化镁晶须。

2、结果

样品XRD测试结果显示其与标准衍射基本吻合，证实了样品为碱式溴化镁晶须；样品的SEM测试结果显示样品具良好的晶须状，晶须直径等轴均匀，表面光滑，直晶率好，粒度分布均匀，长径比约在19:1左右，非晶须状物质极少，晶须比率为96％，分散性好。

实施例3

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于苏北盐场)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制0.720mol/L的NaOH溶液和2.7mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为0.9︰1进行混匀制成碱混合液。

(4)取混合液150mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于27℃水浴锅至 27℃.然后在搅拌状态下慢滴加入0.72mol/L的NaOH溶液50mL。

(5)将混合体系置于水温为27℃的水浴锅中继续陈化140h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中T＝51℃，t＝72h烘干，即得碱式溴化镁晶须。

2、结果

样品XRD测试结果显示其与标准衍射基本吻合，证实了样品为碱式溴化镁晶须；样品的SEM测试结果显示样品具良好的晶须状，晶须直径等轴均匀，表面光滑，直晶率好，粒度分布均匀，长径比约在20:1左右，非晶须状物质极少，晶须产率比97％，分散性好。

实施例4

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于长芦盐场)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制0.780mol/L的NaOH溶液和3.1mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为1.0︰1进行混合制成碱混合液。

(4)取混合液150mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于28℃水浴锅至 28℃.然后在搅拌状态下慢滴加入0.780mol/L的NaOH溶液50mL。

(5)将混合体系置于水温为31℃的水浴锅中继续陈化145h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中T＝52℃，t＝72h烘干，即得碱式溴化镁晶须。

2、结果

样品XRD测试结果显示其与标准衍射基本吻合，证实了样品为碱式溴化镁晶须；样品的SEM测试结果显示样品具良好的晶须状，晶须直径等轴均匀，表面光滑，直晶率好，粒度分布均匀，长径比约在19:1左右，非晶须状物质极少，晶须比率为97％，分散性好。

实施例5

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于长芦盐场)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制0.84mol/L的NaOH溶液和2.8mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为1.05︰1进行混合制成碱混合液。

(4)取混合液150mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于32℃水浴锅至 32℃。然后在搅拌状态下慢滴加入0.84mol/L的NaOH溶液50mL。

(5)将混合体系置于水温为28℃的水浴锅中继续陈化154h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中T＝48℃，t＝72h烘干，即得碱式溴化镁晶须。

2、结果

样品XRD测试结果显示其与标准衍射基本吻合，证实了样品为碱式溴化镁晶须；样品的SEM测试结果显示样品具良好的晶须状，晶须直径等轴均匀，表面光滑，直晶率好，粒度分布均匀，长径比约在18:1左右，非晶须状物质极少，晶须比率为98％，分散性好。

对比例1

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于柯柯盐湖)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制1.80mol/L的NaOH溶液和1.20mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为1.1︰1进行混合制成碱混合液。

(4)取混合液150mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于30℃水浴锅至 30℃。然后在搅拌状态下慢滴加入1.8mol/L的NaOH溶液50mL。

(5)将混合体系置于水温为31℃的水浴锅中继续陈化150h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中50℃，t＝72h烘干。

2、结果

得不到任何晶须，图4是所得样品的SEM图，从图4可见，样品不具晶须状。

对比例2

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于柯柯盐湖)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制0.80mol/L的NaOH溶液和3.0mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为2︰1进行混合制成碱混合液。

(4)取碱混合液150mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于30℃水浴锅至 30℃。然后在搅拌状态下慢滴加入0.80mol/L的NaOH溶液50mL。

(5)混合体系置于水温为31℃的水浴锅中继续陈化150h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中50℃，72h烘干。

2、结果

直接从生物显微镜下观察到得不到晶须。

对比例3

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于柯柯盐湖)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制0.80mol/L的NaOH溶液和3.0mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为1.1︰1进行混合制成碱混合液。

(4)取碱混合液300mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于30℃水浴锅至 30℃。然后在搅拌状态下慢滴加入0.80mol/L的NaOH溶液50mL。

(5)混合体系置于水温为31℃的水浴锅中继续陈化150h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中50℃，72h烘干，即得碱式溴化镁晶须。

2、结果

直接从生物显微镜下观察到得不到晶须。

对比例4

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于柯柯盐湖)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制0.80mol/L的NaOH溶液和3.0mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为1.1︰1进行混合制成碱混合液。

(4)取碱混合液150mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于30℃水浴锅至 30℃。然后在搅拌状态下慢滴加入0.80mol/L的NaOH溶液150mL。

(5)混合体系置于水温为31℃的水浴锅中继续陈化150h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中50℃，72h烘干，即得碱式溴化镁晶须。

2、结果

直接从生物显微镜下观察到得不到晶须。

对比例5

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于柯柯盐湖)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制1.80mol/L的NaOH溶液和1.20mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为1.1︰1进行混合制成碱混合液。

(4)取混合液150mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于50℃水浴锅至 50℃。然后在搅拌状态下慢滴加入1.800mol/L的NaOH溶液50mL。

(5)将混合体系置于水温为50℃的水浴锅中继续陈化150h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中50℃，t＝72h烘干。

2、结果

直接从生物显微镜下观察到得不到晶须。

对比例6

1、利用盐田从盐湖苦卤中制备碱式溴化镁晶须，具体操作如下：

(1)取300mL苦卤(苦卤取于柯柯盐湖)，过滤并弃去不溶物。

(2)配制0.80mol/L的NaOH溶液和3.0mol/L的NaBr溶液。

(3)将NaBr溶液与苦卤溶液按体积比为1.1︰1进行混合制成碱混合液。

(4)取混合液150mL，置于锥形瓶内，并将锥形瓶内置于20℃水浴锅至 20℃.然后在搅拌状态下慢滴加入0.80mol/L的NaOH溶液50mL。

(5)将混合体系置于水温为20℃的水浴锅中继续陈化150h后，过滤收集沉淀，置于烘箱中50℃，t＝72h烘干。

2、结果

直接从生物显微镜下观察到得不到晶须。