概述
氢氧化镁英文名称为Magnesium hydroxide，化学式Mg(OH)2，是无色六方柱晶体或白色粉末，难溶于水和醇，溶于稀酸和铵盐溶液，水溶液呈弱碱性。在水中的溶解度很小，但溶于水的部分完全电离。饱和水溶液的浓度为1.9毫克/升(18℃)。加热到350℃失去水生成氧化镁。氢氧化镁作为一种重要的无机化工产品‚因其具备较强的缓冲性能、较高的活性和吸附能力、处理使用安全以及无腐蚀性、无毒、无害等诸多独特性能‚被称为“环境友好型”环保处理剂。[1]
制备方法
1.水镁石磨细法
天然矿物水镁石的主要成分是氢氧化镁，是自然界发现的含镁量最高的一种矿物。水镁石磨细法制备氢氧化镁，是将水镁石粉碎成水镁石粉(150 μm)，再将水镁石粉气流粉碎至 1~26 μm 粉体(由表面活性剂改性的氢氧化镁)。该氢氧化镁制造工艺简单，价格也较低。该方法生产的是重质氢氧化镁。我国东北地区主要以该法制取氢氧化镁。[2]
2.化学合成法
化学合成法是利用含有氯化镁的卤水、卤矿等与苛性碱类物质在水介质中反应，生成氢氧化镁浆料，经过滤、水热处理、洗涤、表面处理、干燥制得氢氧化镁。化学合成法中应用较多的方法包括氢氧化钙法、氨法、氢氧化钠法。[3-4]采用这些方法生产的是轻质氢氧化镁。
2.1氢氧化钙法
原理：MgCl2+Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓+CaCl2。又称石灰乳法，是一种传统的制备方法。该法优点是原料易得，生产工艺简单，成本较低。但是，由于所得产品粒度小(可达 0.51μm以下)，聚附倾向大，难于沉降、过滤及洗涤，并且易吸附硅钙、铁等杂质离子，因此产品纯度低，只适用于对纯度要求不太高的行业，如烟气脱硫和酸性废水中和等。典型的卤水-石灰乳法的工艺流程如图 1 所示。[2]
2.2氢氧化钠法
原理：Mg Cl2+2Na OH＝Mg(OH)2↓+2Na Cl。是采用氯化镁水溶液与烧碱反应制备氢氧化镁。该法典型的生产工艺如图 2 所示。氢氧化钠法工艺简单，产品纯度高，收率高。但生产成本最高，氢氧化镁过滤性能差，工艺技术经济性差，副产品用于碱厂用盐，联合生产较理想。与氨法比较，该方法的母液回收不如氨法容易。[2]
2.3氨法
原理：Mg Cl2+2NH3+2H2O ＝Mg(OH)2↓+2NH4Cl。是以氨水为沉淀剂，是生产氢氧化镁的一种重要的方法。由于氨水的碱性弱，会使 Mg(OH)2的溶解度加大，因而反应过程易于控制，可制得高纯微细的氢氧化镁，也可生产大晶粒易洗涤的产品。该方法是中国生产氢氧化镁普遍采用的方法，近几年，改进的制备工艺主要有一步法和连续沉淀法。[2]
(1)一步法
此法是胡庆福等[5]研究开发的一种制备阻燃剂级氢氧化镁的新方法，是将沉淀反应、水热处理、表面处理一步完成，缩短了工艺流程，设备投资少、成本低，产品的性能也较传统方法有较大提高。该方法适用于浓度较高的卤水，特别是镁质量浓度在 30 g/L 左右的卤水。
(2)连续沉淀法
是卤水-氨连续沉淀制取氢氧化镁[6]，是对传统方法的改进。该法采用石灰乳蒸氨，实现氨循环利用，可降低生产成本，又能保证产品质量，但必须规模经济下效果才明显。
原理：MgCl2+2NH3+2H2O＝Mg(OH)2↓+2NH3C
CaCO3＝CaO+CO2↑
CaO+H2O＝Ca(OH)2
2NH4Cl+Ca(OH)2＝2NH3↑+2H2O+CaCl2
该工艺的进料浓度较高，同时保持相对较低的过饱和度，体系中始终有定量的晶种存在，而且可以调节物料在反应器内的滞留时间。该方法原料利用率高，反应时间短，设备投资少，产品稳定性好。
3.氧化镁水化法
菱镁矿丰富地区重点推广轻烧粉直接水化法[7]制取氢氧化镁。氧化镁要求必须是轻质氧化镁，否则不易实现。
原理：MgCO3=MgO+CO2↑
MgO+H2O = Mg(OH)2
其工艺流程见下图所示。
应用及发展前景[8]
1.氢氧化镁用作水处理剂
1.1酸性废水处理
采用氢氧化镁作为酸性废水中和处理剂时‚因其具有缓冲性‚处理后的酸性废水pＨ值不超过9‚这正是美国环保局“清洁水条例”所规定的极限值。用其它碱类‚若过量‚pＨ值可能很高。如用石灰‚pＨ值可达12.5‚用烧碱‚pＨ值可达到14‚需进一步处理方能排放。同时‚因反应过程平缓‚沉淀晶粒粗大密实‚淤泥易于过滤和排放‚减小了泥渣体积‚从而降低了处理成本。
1.2重金属的脱除
氢氧化镁表面积大、吸附力强‚可以从不同的工业废液中除去对环境造成危害的Ｃr3＋、Ｎi2＋、Cd2＋、 Pb2＋等重金属离子。通常将氢氧化镁制成一定厚度的过滤床层‚填充在过滤柱中‚当含有重金属离子的废水流过时‚被吸附在氢氧化镁表面‚从而达到理想的去除效果。除去各种金属离子可以单独使用氢氧化镁‚也可与石灰、膨润土等矿物材料配合使用。
1.3印染废水的处理
壮亚峰等[9]对氢氧化镁 －淀粉复合絮凝剂对印染废水的脱色进行了研究‚结果表明：采用该复合絮 凝剂可以有效去除印染废水中的艳兰染料‚脱色效果较氢氧化镁絮凝剂有一定的改善‚在合适的条件下‚脱色率可达 98％以上‚效果良好。这种新型的无机 －有机高分子复合絮凝剂‚原料易得‚操作简单‚反应温和‚具有较高的应用价值。
1.4废水脱铵脱磷
朱培怡等[10]对镁盐脱除废水中的氮磷进行研究‚利用镁盐与废水中的铵氮、磷酸盐反应生成磷酸铵镁沉淀‚可以较好的脱除废水中的氮、磷‚降低对水体的污染。同时生成的磷酸铵镁是一种缓释肥‚可以被农业利用。由于生成磷酸铵镁沉淀时需要外加镁盐‚使脱除氮磷成本大大提高。使用海水和卤水提供廉价镁盐可以解决成本问题‚使磷酸铵镁沉淀脱除废水中的氮、磷具有良好的应用前景‚为开发镁盐大规 模利用的新途径提供一些参考。
1.5处理含砷废水
柴多里等[11]以自制Mg(OH) 对其吸附处理含砷废水进行了研究‚结果表明‚水溶液中 As（V）的去 除率为 76.45％。并且对吸附效果随吸附时间和砷的起始浓度的变化进行了探讨‚Mg(OH)2对水溶液中As（V）的吸附随吸附时间和砷起始浓度的变化分 别与 Langmuir吸附等温模型和 Freundlich吸附等温 模型相符合。
2.氢氧化镁烟气脱硫
氢氧化镁法脱硫就是以氢氧化镁作碱性脱硫剂‚把烟气中的二氧化硫吸收除去。其反应生成物 ＭgSO4作为无害排放水排放‚无二次污染。以氢氧化镁料浆作为吸收剂的镁法烟气脱硫技术‚具有脱硫效率高、无固体废弃物排放、不易结垢等优点‚在国际上已有许多工业应用‚有可能成为我国镁盐大规模利用的新领域。[12]
3.氢氧化镁应用于阻燃剂
氢氧化镁是无机添加型阻燃剂‚受热分解时‚释放出水分‚同时吸收大量的潜热‚降低了材料表面的火焰实际温度‚具有抑制高聚物分解和产生可燃性气体的冷却效应‚同时‚它分解生成的氧化镁是良好的耐火材料‚也能帮助提高合成材料抵抗火焰的能力‚氢氧化镁的热分解温度为 340～490℃‚基本上能满足许多塑料‚橡胶的混炼加工成型。
氢氧化镁是一种环境友好型的无机化工产品‚符合当今可持续发展的战略。本文仅涉及了氢氧化镁众多应用领域中国内外关注度较高的一部分‚其他如酸雨土壤治理、饲料添加剂、油品添加剂、农用镁肥、生物和医药制剂方面都有不同程度的需求。因此‚氢氧化镁的应用前景是无限乐观的。
参考文献
[1]国家药典委员会．中国药典Ｉ部 ［Ｓ］．北京：化学工业出版社‚2005‚119.
[2]冯双青. 中国氢氧化镁生产工艺及市场分析[J]. 广东化工,2011,38(9):61-62,86.
[3]龙辉，吕安龙．旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺在 600MW 机组应用的可行性[J]．环境保护，2008，4(4)：80-83．
[4]张凡，王军方，王凡，等．半干法钙基烟气脱硫技术[J]．能源环境保护，2004，18(1)：44-47．
[5]肖文德，吴志泉．二氧化硫脱硫与回收[M]．化学工业出版社，2001，5．
[6]宫国卓，杨文芬，陈倬为．循环流化床技术在烟气脱硫中的应用[J]．煤炭加工与综合利用，2011，1：54-59．
[7]李晓斐，傅大放，马光．半干法烟气脱硫新技术—粉末-颗粒喷动床技术[J]．环境污染治理技术与设备，2002，3(6)：53-56．
[8]闫会征. 国内氢氧化镁的应用研究现状及前景[J]. 化工时刊,2011,25(1):39-41.
[9]壮亚峰‚姚国胜等．氢氧化镁 －淀粉复合絮凝剂对印染 废水的脱色研究 ［Ｊ］．化学与生物工程‚2007‚24（2）：29 ～31
[10]朱培怡‚王海增等．利用镁盐脱除废水中的氮磷 ［Ｊ］．盐业与化工‚2007‚37（3）26～30
[11]柴多里‚储志兵等．沉淀法制备氢氧化镁及其对砷溶液 的吸附特性 ［Ｊ］．硅酸盐学报‚2010‚38（1）：15～20.
[12]王亮‚王海增等．大规模应用盐湖镁盐资源的新领域：镁法烟气脱硫 ［Ｊ］．盐湖研究‚2007‚15（3）：43～47.