1343-88-0 / 硅酸鎂的應用

背景及概述^[1][2][3]

自然界中天然硅酸鹽礦物約占地殼質量的95%，硅酸鎂中硅、鎂兩種骨架元素的結合，形成了一系列不同硅鎂比、不同結構的硅酸鎂礦物，如蛇紋石 (Chrysotile，Mg₃Si₂O₅(OH )₄)、滑石 (Talc，Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂)、海 泡 石 (Sepiolite，Mg₉Si₁₂O₃₀(OH)₄·6H₂O)、凹凸棒石 (坡僂石) (Attapulgite，Mg₅Si8O₂₀(OH) ₂(OH₂) ₄·4H₂O)、橄欖石( Forsterite，Mg₂SiO₄)、透輝石( Diopside，CaMgSi₂O₆)、膨潤土(Bentonite，(Al₂，Mg₃) Si₄O₁₀OH₂·nH₂O) 等。

這些硅酸鎂礦物被廣泛的應用于吸附劑、脫色劑、耐火材料等，這表明“MgO -SiO2-H2O” 體系中“MgO”與“SiO2” 結合的復雜性與多樣性，為制備硅酸鎂提供了理論基礎。人工合成的硅酸鎂主要是三硅酸鎂、六硅酸鎂以及鎂硅和其他金屬的復合鹽類、硅酸鎂鋁、硅酸鎂鋰等。盡管已有的幾種硅酸鎂作為吸附劑用于物質的精制提純，吸附脫色等得到廣泛應用；鎂硅比、鎂源對產物吸附性質具有明顯影響。

應用^[1]

在 19 世紀 90 年代初，硅酸鎂主要用作防火保溫材料。在 1000 ℃～1200 ℃的火焰中燃燒 1 h，材料無著火痕跡，質量、性能也不發生改變。目前硅酸鎂的大規模應用主要是作為有機物精制的吸附劑。利用水玻璃和鎂鹽制備的硅酸鎂作為有機化合物的吸附劑—用硅酸鎂對 3' 異氰酸酯，3'硫氰酸酯和 N － 苯基 － 氨基丙基硅的吸附作為指標評價硅酸鎂的吸附性能。硅酸鎂對于吸附脫除食用油中的極性物質也表現出良好的效果。

1）聚醚精制

聚醚多元醇的精制加工中需用到一些堿金屬離子催化劑，對于殘留的催化劑的去除和后處理過程一直是個困擾聚醚行業的一個問題。它決定了成品聚醚的水分、酸值、K + 、Na + 含量及聚醚色度等重要指標。在聚醚多元醇生產過程中最后一道精制工序中，按量加入硅酸鎂處理棕黃色精聚醚，經循環過濾便轉成無色透明的油狀液體。它的作用原理是通過硅酸鎂與金屬離子結合形成較大粒度的復合鹽的結晶和在聚醚本體中很小的溶解度來過濾去除，同時也利用其多孔結構以達到脫色除臭效果。

2）煎炸油處理吸附劑、濾油粉

隨著肯德基濾油門事件的平息，合成硅酸鎂作為一種安全、可靠而且有效的煎炸油處理吸附劑的這一事實已被眾人所周知。硅酸鎂中的有效物質通過物理和化學的作用深入到油分子中吸附及分解有害物質，全面抑制游離脂肪酸、過氧化酯含量、去除色澤、抑制極性化合物生成、徹底清除異味提供質量優良的食品。硅酸鎂吸附劑能夠讓煎炸油不再被廢棄，但不只是專門處理廢棄煎炸油的產品。

它應該被應用于原油第一次煎炸食品后，以后每一次的煎炸作業完成后都要使用一種優良吸附劑。處理后的油色 澄 清、無異味，完全符合炸油標準和美國FDA＆USDA 標準。此產品適用于炸雞、薯片、蝦條、方便面、果蔬片、花生米等一切煎炸油的處理，廣泛用于食品工業，國內雞塊加工廠、薯片、果蔬片生產廠等一些大型食品企業也已大量使用。

3）生物柴油精制

硅酸鎂還可以用來處理純化生物柴油，去除脂肪酸、皂化物和其它極性物質，對極性化合物( 過剩甲醇、游離甘油、皂化物、單和雙甘油酯、金屬污染物等)也有強吸附性，與傳統的水清洗方式相比，它只需干洗，更節省了時間，投資，能源以及污水處理的費用。

傳統的水洗生產方法常因存在較高的皂化物容易發生乳化作用，因此需多次清洗才能達到要求，在這一過程中常常伴隨著分離效果、分離時間等問題而導致生物柴油的質量和產量下降，會產生大量的污水影響環境；而采用吸附法可有效解決生產過程中的這一難題，為生物柴油的生產提供新的解決問題途徑。目前歐美發達國家在生物柴油的生產過程中已開始應用這一技術和方法，但因吸附劑目前生產成本較高，使其在生產中的應用受到限制，開發價格低廉、效果顯著的吸附劑將推動生物柴油的應用和發展。

其中實用硅酸鎂吸附劑的部分可以實用吸附柱進行，進行再生多次利用。另外，硅酸鎂在吸附脫除重金屬離子方面也表現出良好的性能。將硅酸鎂用于吸附脫除 Cs + ，Co2 + 和 Eu3 + 離子，發現硅酸鎂對三種離子的吸附性滿足 Eu3 + ＞ Co2 + ＞ Cs + 的關系，且利用硝酸可以使硅酸鎂脫附再生。硅酸鎂對金屬離子的吸附效果，Co2 + ＞ Cd2 + ＞ Zn2 + ＞ Cu2 + ＞ Cs + ＞ Fe3 + 。硅酸鎂還可以用于脫除水中的鉛和鎘。硅酸鎂的吸附重金屬和其他物質的性質可以為其凈化精制生物柴油提供更有利的支持，這樣獲得的生物柴油純度更高，能更好的滿足生物柴油的不
同需求。

制備^[1-2]

目前，制備硅酸鎂的方法各不相同，并沒有一個系統的制備方法分類。主要制備方法可以分為沉淀法、水熱法和固體熔融法。采用七水硫酸鎂和泡花堿為原料生產出醫用三硅酸鎂，指標達到中國藥典標準要求。在參考其它硅酸鎂鹽合成方法的基礎上，以氯化鎂和硅酸鈉為原料，摸索出一條易于掌握、經濟合理的生產六硅酸鎂的工藝路線。用氯化鎂和硅酸鈉為原料，在 60 ℃和不斷攪拌下，將等濃度的兩種原料 1 ∶1混合后立即在軟化水中水解。然后加入氨水產生沉淀后陳化過濾、烘干得到硅酸鎂樣品。經紅外光譜(IR分析)、X-射線衍射(XRD 衍射分析)和差熱 －熱重實驗分析后得出結論，這種方法制備的為無定形硅酸鎂:

利用硫酸鎂和硅酸鈉沉淀法制備出硅酸鎂，用沉淀法制備出性能良好的硅酸鎂。采用水熱法制備出類似天然皂石的硅酸鎂，分子式為Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂·nH₂O，粒徑約 100 nm 。對利用硫酸鎂和硅酸鈉制備無定形硅酸鎂進行了系統探討，并對硅酸鎂的物理化學性質和表面形態進行了深入研究。將氧化鎂和二氧化硅放入坩堝中微波加熱到1 000 ℃后在1 570 ℃微波加熱 3 h 使氧化鎂和二氧化硅熔融，然后1570 ℃保溫 20 min 后自然冷卻至室溫制得純斜頑火石相的 MgSiO3。

主要參考資料

[1] 硅酸鎂材料及其應用

[2] 陳淑英. 六硅酸鎂的合成工藝研究[J]. 四川化工與腐蝕控制, 2000, 3(5): 3-6.

[3] 張麗麗, 王海增, 楊華, 等. 硅鎂膠的合成與吸附性能[J]. 鹽業與化工, 2011, 40(3): 15-18.