一种制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺，所述工艺包括：(1)将二氧化碳气体通入双极膜电渗析装置系统，反应后得到碱性反应溶液；(2)混合含镁原料与步骤(1)所得碱性反应溶液，搅拌反应后进行固液分离得到固体产品和母液；(3)将步骤(2)所得固体产品依次进行洗涤和干燥后得到三水碳酸镁晶须；(4)预处理步骤(2)所得母液，而后回用至双极膜电渗析装置中。本发明专利技术利用双极膜电渗析电解水产生的碱液原位吸收温室气体CO2；再经过含镁原料进一步矿化离子化的CO2，获得高附加值的三水碳酸镁晶须，成功地实现了CO2气体的吸收和矿化固定，并使价廉含镁原料转化为高值三水碳酸镁，形成闭环工艺，绿色环保。绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺


[0001]本专利技术属于环保
，涉及一种三水碳酸镁晶须的制备方法，尤其涉及一种制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺。

技术介绍

[0002]随着全球人口增加以及工业化、城市化的推进，大量的CO2等温室气体被排放至大气环境，引发了全球变暖效应，同时也制约了人类社会的可持续发展。为了缓解全球变暖的问题，相关学者提出了“节能减排”这一发展战略，为早日实现绿色工业、绿色农业乃至绿色发展注入强有力的催化剂。为了缓解全球温室效应，亟需开发绿色高效的 CO2减排方法，提升CO2利用效率。碳捕获、利用与封存(CCUS)技术被认为是一项低成本的CO2减排技术，其封存的产品可经过合适的设计带来可观的利润，在一定程度上降低了CO2减排过程的经济支出。
[0003]含有氯化钠的废水体系在工业排放的含盐废水中占据一定的比例，为实现零排放的目标及氯化钠的资源化应用，考虑使用氯化钠盐溶液来固定CO2制备纯碱溶液来实现钠资源的高值利用，此过程要加入碱性试剂控制pH值强化反应进行。传统的制碱工艺，如索尔维制碱法和侯氏制碱法，都存在能耗高，污染环境的问题。
[0004]CN 113244753A公开了一种烟气二氧化碳回收及资源化利用装置及方法，将工业废水在零排放处理过程中形成的浓盐水通过双极膜电渗析系统处理，制得氢氧化钠的溶液通过脱碳塔用于烟气碱洗脱碳，实现了工业废水零排放和烟气脱碳的耦合处理。但经脱碳后的烟气温度为60℃，还需经除雾器除雾后排空，这增加了工艺成本和复杂性。
[0005]CN 113087229A公开了一种利用浓海水的固碳应用系统及方法，首先通过纳滤进行高、低价盐有效分离，再利用低价盐溶液通过双极膜电渗析装置制备碱液固碳，最终将高价盐水中的钙离子等与二氧化碳反应对烟气进行脱碳，使浓海水实现了资源化利用。但固碳反应器中需额外添加消石灰浆液，增加了工艺成本。
[0006]CN 214051178U公开了一种用于海水固碳的双极膜电渗析装置，该装置采用双极膜
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阳膜
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阴膜
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阳膜形成的四隔室电渗析，利用海水解离获得的氢氧根创造碱性环境吸收CO2制备碳酸氢钠溶液，固碳率≥35％，将固碳流程与电渗析工艺相结合，但固碳率及钠资源利用率还可进一步提升。
[0007]双极膜电渗析法固碳为获得高品质Na2CO3浓溶液提供了有效的解决手段，然而Na2CO3浓溶液还需进一步蒸发浓缩才能获得碳酸钠产品，传统蒸发又带来了大量能耗和碳排放。盐湖卤水富含大量液体镁资源，提钾后的老卤经日晒可得高产量高纯度的水氯镁石。若不加以合理利用，在浪费资源的同时还会破坏盐湖周围的生态环境并形成盐湖“镁害”。
[0008]CN 113353960A公开了一种形貌可调的三水碳酸镁晶体的制备方法，成功制备出的棒状和多孔球状混合的三水碳酸镁晶体，产物结晶度好，纯度高。但在此过程中需要向氯化镁和碳酸铵溶液中添加多糖溶液。CN 107188207B公开了一种以海水或盐湖卤水氯化镁为镁源，碳酸钠为沉淀剂，采用低温沉淀结晶法合成出前驱体三水碳酸镁的方法。该专利提
供的制备方法需要乙醇作为结构导向剂。CN 101830488A公开了氯化镁和碳酸钠溶液制备束状三水碳酸镁晶须的方法，该专利方法原料包括了碳酸盐和镁盐，使得滤液需进一步精制氯化钠作为副产品，难以直接实现母液的绿色循环应用。
[0009]因此，可采用双极膜电渗析法将氯化钠溶液固碳制得纯碱溶液，再利用水氯镁石与纯碱溶液获得高品质碳酸镁盐，在实现CO2矿化固定的同时制备高附加值的精细镁化工产品。最后，分离碳酸镁盐所剩母液主要成分为NaCl，可以应用于双极膜电渗析获得碱液，形成了一条利用廉价化学品水氯镁石固定CO2的闭环路线，有利于资源的系统化循环化利用。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺，所述高附加值闭环工艺中采用双极膜电渗析法将氯化钠和/或氯化钾溶液固碳制得碱性反应溶液，再利用含镁原料与碱性反应溶液获得高品质的盐酸镁盐，在实现二氧化碳矿化固定的同时制备高附加值的精细镁化工产品。最后，分离碳酸镁盐所剩母液可以应用于双极膜电渗析获得碱液，形成了一条利用廉价化学品水氯镁石固定CO2的闭环路线，有利于资源的系统化循环化利用。
[0011]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]本专利技术提供了一种制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺，所述工艺包括如下步骤：
[0013](1)将二氧化碳气体通入至双极膜电渗析装置系统，搅拌反应后得到碱性反应溶液；
[0014](2)混合含镁原料以及步骤(1)所得碱性反应溶液，反应后进行固液分离得到固体产品和母液；
[0015](3)将步骤(2)所得固体产品依次进行洗涤以及干燥后得到所述三水碳酸镁晶须；
[0016](4)预处理步骤(2)所得母液，而后回用至步骤(1)所述双极膜电渗析装置中；
[0017]步骤(3)和步骤(4)不区分先后顺序。
[0018]本专利技术所述高附加值闭环工艺通过双极膜电渗析装置系统中双极膜产生的碱液离子化二氧化碳，使其转变为碳酸根离子与金属离子结合生成碱性反应溶液。将反应完成的碱室溶液与含镁原料反应生成三水碳酸镁晶须。进而将过滤得到的母液再次通入到电渗析盐室溶液中循环反应形成闭环工艺路线，实现浓海水固碳及矿化得到附加值产品的目的。
[0019]优选地，步骤(1)所述二氧化碳气体的气体流量为50～500mL/min，例如可以是50mL/min、100mL/min、200mL/min、300mL/min、400mL/min或 500mL/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]本专利技术所述二氧化碳气体的流量由玻璃转子流量计单独控制，所述二氧化碳气体的流量的范围为50～500mL/min，流量过高，会导致双极膜电渗析装置系统中碱室内碳酸氢根过量；过低则会导致双极膜电渗析装置系统中碱室内氢氧根过量；碳酸氢根过量或氢氧根过量均会降低纯度。
[0021]优选地，步骤(1)所述通入到双极膜电渗析装置内的二氧化碳气体的浓度为5～
99.99％，例如可以是5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、 90％或99.99％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，步骤(1)所述反应的温度为20～45℃，例如可以是20℃、25℃、 30℃、35℃、40℃或45℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为25～35℃。
[0023]优选地，步骤(1)所述反应的终点为双极膜电渗析装置系统内碳酸根离子浓度恒定。
[0024]优选地，步骤(1)所述双极膜电渗析装置系统包括二氧化碳通入管道以及双极膜电渗析膜堆。
[0025]优选地，所述双极膜电渗析膜堆由阳电极、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：(1)将二氧化碳气体通入双极膜电渗析装置系统，反应后得到碱性反应溶液；(2)混合含镁原料以及步骤(1)所得碱性反应溶液，搅拌反应后进行固液分离得到固体产品和母液；(3)将步骤(2)所得固体产品依次进行洗涤以及干燥后得到所述三水碳酸镁晶须；(4)预处理步骤(2)所得母液，而后回用至步骤(1)所述双极膜电渗析装置中；步骤(3)和步骤(4)不区分先后顺序。2.根据权利要求1所述的制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺，其特征在于，步骤(1)所述二氧化碳气体的气体流量为50～500mL/min；优选地，步骤(1)所述通入到双极膜电渗析装置内的二氧化碳气体的浓度为5～99.99％；优选地，步骤(1)所述反应的温度为20～45℃；优选地，步骤(1)所述反应的终点为双极膜电渗析装置系统内碳酸根离子浓度恒定。3.根据权利要求1或2所述的制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺，其特征在于，步骤(1)所述双极膜电渗析装置系统包括二氧化碳通入管道以及双极膜电渗析膜堆；优选地，所述双极膜电渗析膜堆由阳电极、阴电极以及设置于阳电极与阴电极之间的至少一组三隔室电渗析单元组成；优选地，所述三隔室电渗析单元由双极膜、阳膜、阴膜以及双极膜组成；优选地，所述双极膜与阳膜之间的区域为碱室；所述阳膜与阴膜之间的区域为盐室；所述阴膜与双极膜之间的区域为酸室；优选地，所述二氧化碳通入管道与碱室相连接；优选地，所述双极膜电渗析装置系统的工作电流密度为10～500A/m2。4.根据权利要求3所述的制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺，其特征在于，所述酸室中的初始酸液包括盐酸、硫酸或硝酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述初始酸液的浓度为0.1～3mol/L；优选地，所述碱室中的初始碱液包括碳酸钠和/或碳酸钾；优选地，所述初始碱液的浓度为0.1～3mol/L；优选地，所述盐室中的初始溶液包括氯化钠和/或氯化钾；优选地，所述初始溶液的浓度为0.1～4mol/L。5.根据权利要求3或4所述的制备三水碳酸镁晶须的高附加值闭环工艺，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵颖颖，陈天艺，袁俊生，纪志永，毕京涛，王士钊，郭小甫，刘杰，李非，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：