一种以烷基化废硫酸生产碱式硫酸镁晶须的方法技术

本发明专利技术公开了一种以烷基化废硫酸制备碱式硫酸镁晶须的方法，包括如下步骤：(1)以烷基化废硫酸和氧化镁矿制备硫酸镁溶液；(2)硫酸镁溶液的催化氧化降解脱色；(3)水热法制备碱式硫酸镁晶须。本发明专利技术对烷基化废酸进行了资源化利用及无害化处理研究，以该废酸和氧化镁为原料，机械活化固相法制备的木质纤维素酯为氧化催化剂，模拟类芬顿试剂对硫酸镁溶液的有机杂质进行氧化降解脱色，然后采用水热法制备出长径比为80‑150的碱式硫酸镁晶须产品。

【技术实现步骤摘要】
一种以烷基化废硫酸生产碱式硫酸镁晶须的方法
本专利技术属于危废物资源化利用领域，具体涉及一种以烷基化废硫酸制备碱式硫酸镁晶须的方法。
技术介绍
随着国际对燃油要求的提高，目前炼油厂广泛采用烷基化法生产异辛烷，产量飞速增加。以烷基化装置加工生产高辛烷值的烷基化汽油时，需用浓度为98％的硫酸作为催化剂，每生产1吨烷基化汽油就产生80～100kg废硫酸，废硫酸中含90％左右的硫酸，7％左右的有机物和3％左右的水。有机物主要是高分子烯烃、二烯烃、烷基磺酸、硫酸酯以及硫化物等，这些物质颜色深、质地粘稠、气味刺激，很难从硫酸中彻底除去。现有的成熟处理技术主要是裂解再生成硫酸回用，但设备投资巨大，而且处理每吨废硫酸的费用高、亏损巨大，这对生产企业的成本和环境带来了极大的压力，是困扰企业生产的最大难题。其他有萃取等处理工艺，但萃取溶剂回收成本高、硫酸含量低，尚未见到有应用的企业。此外，利用烷基化废硫酸生产硫酸铵、硫酸镁、活性白土、沉淀白炭黑、石油防锈剂等也有研究，但由于不能有效降解脱除废硫酸中的有机物，产品有较强的刺激性气味，难以得到高纯度的产品，而且加入的处理剂容易造成二次污染，母液难以循环利用。因此，目前烷基化废硫酸仍然得不到有效处理，在生产企业大量积压，使企业面临停产的风险，这将给企业带来巨大的经济损失。碱式硫酸镁晶须(MagnesiumSulfateWhisker，简称为MHSHw)具有白色粉末外观，其晶体形状为针状或纤维状它具有<0.1g/cm3的表观密度，相对密度为2.3，500mL/100g的吸油量和&lt;10m2/g的比表面积。纤维状晶须的直径小于1μm，纤维长度为10～100μm，纵横比为50～100。碱式硫酸镁晶须对水和有机溶剂都具有亲合性。由于结晶水的存在，与其他晶须相比，它的使用温度相对较低，并且其中大部分都低于250℃。同时，由于结晶水的存在，碱式硫酸镁晶须也具有优异的阻燃性能以及抑烟性能。碱式硫酸镁晶须是一种新型的增强纤维的无机阻燃材料，其结构为单晶。与复合塑料相比，其增强和阻燃效果更加明显。它可以制造高变形温度的零件，使零件表面光滑美观，可以减少零件比例，而且无毒环保。特殊和细小的单晶纤维晶须的使用特别适用于小部件和超薄部件的加固和加固，效果也很明显。该晶须产品不仅使产品具有良好的划痕和防滑性能，而且还满足了对汽车的喷涂或其他工程塑料的需求。当晶须用作阻燃剂时，其温度高于氢氧化铝的温度，因此可抑制烟雾并防止滴落。碱式硫酸镁晶须的研究现状：在1982年，Thugu发现了碱式硫酸镁晶须，它的一种存在形式是xMgSO4·yMg(OH)2·zH2O。在后面的研究中，经过多年的努力探索，发现了碱式硫酸镁晶须存在以下形式：153、213、152等。在许多关于合成硫酸镁晶须的报道中，其合成通常用MgSO4和MgO、MgSO4和NaOH、MgSO4和Mg(OH)2、NaOH和MgSO4的水溶液进行。经煅烧菱镁矿后，将硫酸钠、MgSO4和NaOH水溶液、MgO和MgSO4的混合物进行水热合成反应。国内外研发现状：郭淑元等采用苦卤和工业氨水为原料，制取并对其中的氢氧化镁滤饼含量进行分析，按照不同的比例和MgSO4·7H2O溶液进行混合后放入反应釜中，经水热法反应后制得碱式硫酸镁晶须。设置不同的单因素条件，研究了浓度、物料配比、时间、温度和转速对碱式硫酸镁晶须生产的影响。在最优工艺条件下，得到的产物为MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O，晶须的长度约为18～60μm，直径小于1.0μm。刘峰等主要以MgSO4和NaOH为原料，通过水热法制得碱式硫酸镁晶须，并表明了溶液组成不同会形成不同产物的形貌。研究了浓度、物料配比、温度、时间和转速对碱式硫酸镁晶须生成的影响。在最优的反应条件下，制得硫氧镁晶须，晶须的直径是0.6～1μm，晶须长度是18～30μm。吴健松等以丁醇为原料，用变频微波加热，通过水热反应制得了碱式硫酸镁晶须，其长度平均，晶形完整，晶须分散性好，有光滑的表面。最后晶须的直径约为0.7～1.1μm，长度约是50～100μm。任文举等是以H2SO4来提取出硼泥中的Mg2+，沉淀剂是Na(OH)2，制得了碱式硫酸镁晶须。改变浓度的不同的比例，将H2SO4混合到硼砂泥中，反应到一定时间，将产物进行静置分离。将过硫酸铵与氧化镁加入分离出的浸取液中，然后进行过滤，过滤得到了MgSO4溶液。在Mg(OH)2溶液中边逐滴加入MgSO4溶液边搅拌，混合均匀后一起投入反应釜中，恒温反应结束后，将产物冷却到室温，对沉淀物进行抽滤、洗涤、烘干，最终制得晶须产品。为了利用烷基化废酸制备的硫酸镁溶液以及降低制备碱式硫酸镁晶须的生产成本，本专利技术采用烷基化废酸与氧化镁矿粉生产的硫酸镁溶液和氨水为原料制备碱式硫酸镁晶须，充分利用了烷基化废硫酸生产出高附加值的产品。
技术实现思路
针对现有烷基化废硫酸的处理现状，本专利技术的目的是提供一种在木质纤维素酯催化处理烷基化废硫酸的研究基础上，直接利用经过木质纤维素酯氧化催化剂处理的硫酸镁溶液生产高附加值的碱式硫酸镁晶须。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种以烷基化废硫酸制备碱式硫酸镁晶须的方法，包括如下步骤，(1)硫酸镁溶液的制备：将烷基化废硫酸在搅拌状态下加入到氧化镁矿粉料液中完全反应至pH值呈中性，趁热过滤，收集滤液得到黑色的硫酸镁溶液；(2)硫酸镁溶液的降解脱色：取木质纤维素酯催化剂加入黑色的硫酸镁溶液中混合均匀，在搅拌状态下加入适量氧化剂进行催化氧化降解反应、脱色，反应结束后过滤，收集滤液，；通过控制不同的反应时间得到不同降解程度的硫酸镁溶液；(3)水热法制备碱式硫酸镁晶须：在不同降解程度的硫酸镁溶液中缓慢滴加碱性溶液，得到乳浊液；将乳浊液倒入水热反应装置中进行水热合成反应，反应结束后，即得到碱式硫酸镁晶须。作为技术方案的优选，所述步骤(1)中烷基化废硫酸与氧化镁矿粉的的化学计量比为1:1。作为技术方案的优选，所述步骤(2)中催化降解反应温度在30-80℃，反应时间30-180min。作为技术方案的优选，所述步骤(2)中降解反应后硫酸镁滤液进行TOC测试，TOC控制在100mg/L以下。作为技术方案的优选，所述步骤(2)中氧化剂为双氧水、二氧化氯、次氯酸钠、臭氧中任一种。作为技术方案的优选，所述步骤(3)中Mg2+浓度为0.5-2.0mol/L。作为技术方案的优选，所述步骤(3)中水热反应的温度160-220℃，水热时间3-9小时，搅拌转速200-700rpm。作为技术方案的优选，所述步骤(3)中碱性溶液为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中任一种。作为技术方案的优选，所述步骤(3)水热反应结束后的产物用去离子水和乙醇洗涤，并干燥。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术对烷基化废酸进行了资源化利用及无害化处理研究，以该废酸和氧化镁为原料，采用机械活化固相法制备的木质纤维素酯为氧化催化剂，模拟类芬顿试剂对硫酸镁溶液的有机杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以烷基化废硫酸制备碱式硫酸镁晶须的方法，其特征在于：包括如下步骤，/n(1)硫酸镁溶液的制备：将烷基化废硫酸在搅拌状态下加入到氧化镁矿粉料液中完全反应至pH值呈中性，趁热过滤，收集滤液得到黑色的硫酸镁溶液；/n(2)硫酸镁溶液的降解脱色：取木质纤维素酯催化剂加入黑色的硫酸镁溶液中混合均匀，在搅拌状态下加入适量氧化剂进行催化氧化降解反应、脱色，反应结束后过滤，收集滤液，通过控制不同的反应时间得到不同降解程度的硫酸镁溶液；/n(3)水热法制备碱式硫酸镁晶须：在不同降解程度的硫酸镁溶液中缓慢滴加碱性溶液，得到乳浊液；将乳浊液倒入水热反应装置中进行水热合成反应，反应结束后，即得到碱式硫酸镁晶须。/n

【技术特征摘要】
1.一种以烷基化废硫酸制备碱式硫酸镁晶须的方法，其特征在于：包括如下步骤，
(1)硫酸镁溶液的制备：将烷基化废硫酸在搅拌状态下加入到氧化镁矿粉料液中完全反应至pH值呈中性，趁热过滤，收集滤液得到黑色的硫酸镁溶液；
(2)硫酸镁溶液的降解脱色：取木质纤维素酯催化剂加入黑色的硫酸镁溶液中混合均匀，在搅拌状态下加入适量氧化剂进行催化氧化降解反应、脱色，反应结束后过滤，收集滤液，通过控制不同的反应时间得到不同降解程度的硫酸镁溶液；
(3)水热法制备碱式硫酸镁晶须：在不同降解程度的硫酸镁溶液中缓慢滴加碱性溶液，得到乳浊液；将乳浊液倒入水热反应装置中进行水热合成反应，反应结束后，即得到碱式硫酸镁晶须。


2.根据权利要求1所述的以烷基化废硫酸制备碱式硫酸镁晶须的方法，其特征在于：所述步骤(1)中烷基化废硫酸与氧化镁矿粉的的化学计量比为1:1。


3.根据权利要求1所述的以烷基化废硫酸制备碱式硫酸镁晶须的方法，其特征在于：所述步骤(2)中催化降解反应温度在30-80℃，反应时间30-180min。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄祖强，张燕娟，曹小凤，胡华宇，覃宇奔，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45