Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Влияние природы осадителя и условий прокаливания гидроксида магния на морфологию и адсорбционную активность оксида магния

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2026-3-425-433

Аннотация

Методами рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии, термогравиметрии и адсорбционной оценки исследовано влияние типа осадителя (NaOH, NH4OH, Ca(OH)2), температуры дегидратации и времени прокаливания на фазовый состав, морфологию, размер кристаллитов и поверхностную активность MgO, полученного в процессе термического разложения гидроксида магния, синтезированного из хлоридно-кальциевого рассола. Установлено, что во всех образцах основной фазой является MgO, однако при использовании Ca(OH)2 дополнительно идентифицирован CaCO3 (24,6 мас.%), образование которого обусловлено карбонизацией исходного реагента. Дегидратация Mg(OH)2 протекает в интервале 350–420 оС с максимумом при 390 оС, потеря массы составляет 32%, энтальпия процесса – 86,9 кДж/моль. Установлено, что морфология частиц MgO существенно зависит от типа используемого осадителя. Так, при использовании в качестве осадителя раствора NaOH формируются высокопористые агломераты MgO с размером первичных кристаллитов 39–42 нм, введение NH4OH приводит к образованию хлопьевидных пластинчатых агрегатов с диаметром частиц 44–79 нм, а применения в качестве осадителя Ca(OH)2 способствует синтезу плотных игольчатых структур размером 61–79 нм. Максимальная адсорбционная активность MgO (йодное число) достигается при температуре прокаливания Mg(OH)2 550 оС в течение 0,5 ч для всех образцов; наибольшее значение зафиксировано для NaOH (230,4 мг J/г MgO), наименьшее – для Ca(OH)2 (164,7 мг J/г MgO), что связано с блокировкой активных центров карбонатом кальция. Показано, что повышение температуры до 700 оС и увеличение времени прокаливания приводят к снижению активности оксида магния из-за спекания кристаллических частиц. При этом у известкового образца падение активности минимально (10% против 22–23% для других осадителей), что объясняется ингибирующим действием CaCO3. Результаты исследований могут быть использованы для разработки технологии получения активного MgO из природного хлоридно-кальциевого сырья.

Об авторах

Е. А. Семенова
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Россия


С. В. Лановецкий
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Россия


Д. О. Руденко
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Россия


Список литературы

1. Shi J., Nie J., Yan W. et al. Microstructures and properties of microporous magnesia aggregates from Mg(OH)2 and magnesite // Journal of Asian Ceramic Societies. 2025. V. 13. No 3. P. 213–222. doi: 10.1080/21870764.2025.2530829

2. Podobiński J., Datka J. Basic properties of ZnO, Ga2 O3, and MgO – quantitative IR studies // Catalysts. 2024. V. 14. P. 106. doi: 10.3390/catal14020106

3. Singh R.J., Kalose S.A., Das S.K. et al. Mesostructured MgO micro-rods as recyclable heterogeneous catalysts for the iodine-mediated synthesis of imidazo[1,2 – a] pyridines // Chemistry Select. 2025. V. 10. P. e04573. doi: 10.1002/slct.202504573

4. Ghane Gardeh M., Kistanov A.A., Nguyen H. et al. Exploring mechanisms of hydration and carbonation of MgO and Mg(OH)2 in reactive magnesium oxide-based cements // Journal of Physical Chemistry C. 2022. V. 126. P. 6196–6206. doi: 10.1021/acs.jpcc.1c10590

5. Halawy S.A., Osman A.I., Nasr M. et al. Mg–O–F nanocomposite catalysts defend against global warming via the efficient, dynamic, and rapid capture of CO2 at different temperatures under ambient pressure // ACS Omega. 2022. V. 7. P. 38856–38868. doi: 10.1021/acsomega.2c04587

6. Wu S., Lee W.P.C., Thenuwara H.N. et al. Enhancing CO2 adsorption on MgO: insights into dopant selection and mechanistic pathways // Biomimetics. 2025. V. 10. P. 9. doi: 10.3390/biomimetics10010009

7. Du J. – H., Chen L., Zhang B. et al. Identification of CO2 adsorption sites on MgO nanosheets by solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy // Nature Communications. 2022. V. 13. P. 707. doi: 10.1038/s41467–022–28405–6

8. Семенова Е.А., Лановецкий С.В. Современные технологии извлечения магния из гидроминеральных источников (обзор) // Южно-Сибирский научный вестник. 2025. Т. 6 № 64. С. 285–296. doi: 10.25699/SSSB.2025.64.6.045.

9. Todan L., Predoană L., Petcu G. et al. Comparative study of MgO nanopowders prepared by different chemical methods // Gels. 2023. V. 9. P. 624. doi: 10.3390/gels9080624

10. Rashid S., Islam S., Qamer S. et al. A review of green synthesized magnesium oxide nanoparticles coated textiles // Journal of Industrial Textiles. 2026. V. 55. doi: 10.1177/15280837251313518

11. Восмериков А.А., Восмерикова Л.Н., Восмериков А.В. Кислотные и каталитические свойства Mgсодержащих цеолитных катализаторов в процессе превращения пропана в олефиновые углеводороды // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. № 11. С. 42–49. doi: 10.6060/ivkkt.20236611.2t.

12. Sadgar A.L., Deore T.S., Jayaram R.V. Pickering interfacial catalysis – Knoevenagel condensation in magnesium oxide-stabilized Pickering emulsion // ACS Omega. 2020. V. 5. P. 12224–12235. doi: 10.1021/acsomega.0c00819

13. Gliński M., Czajka A., Ulkowska U. et al. A hands-on guide to the synthesis of high-purity and high-surface-area magnesium oxide // Catalysts. 2022. V. 12. P. 1595. doi: 10.3390/catal12121595

14. Thomele D., Baumann S.O., Schneider J. et al. Cubes to cubes: organization of MgO particles into one-dimensional and two-dimensional nanostructures // Crystal Growth and Design. 2021. V. 21. P. 4674–4682. doi: 10.1021/acs.cgd.1c00535

15. Lim Y. – T., So S. – Y., Jang H. – S. Effect of calcination temperature on the light burned MgO matrix and its physical properties // Journal of Asian Architecture and Building Engineering. 2022. V. 21. No 2. P. 500–510. doi: 10.1080/13467581.2020.1869021

16. Bassioni G., Farid R., Mohamed M. et al. Effect of different parameters on caustic magnesia hydration and magnesium hydroxide rheology: a review // Materials Advances. 2021. V. 2. P. 6519–6531. doi: 10.1039/d0ma00887g

17. Septianingsih L., Dongdong Y., Lina L. et al. Integrated recovery of magnesium from magnesium-rich hydrometallurgical wastewater via precipitation and calcination // Minerals Engineering. 2026. V. 248. P. 110566. doi: 10.1016/j.mineng.2026.110566

18. Ahmed M. Experimental and process simulation study on the production of magnesium hydroxide and magnesium oxide from seawater reverse osmosis brine // Journal of Chemical and Petroleum Engineering. 2026. (in press). doi: 10.22059/jchpe.2026.408620.1695

19. Wang M.J., Li M., Bai L.M. et al. Research on the influence of thermal decomposition of magnesium chloride hexahydrate on the preparation of magnesium oxide and hydrated magnesium hydroxide // Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2024. V. 60. No 5. P. 193614. doi: 10.37190/ppmp/193614

20. Hou Q., Li J., Luo X. et al. Development and characterization on the isothermal kinetics of Mg(OH)2-sol synthesized by chemical method // Journal of Asian Ceramic Societies. 2022. V. 10. No 1. P. 130–137. doi: 10.1080/21870764.2021.2019376

21. Rizal M.N., Nurhayati E., Tangahu B.V. et al. Nano-MgO synthesis and characterization using MgCl2 via precipitation method // Dampak. 2025. V. 22. No 2. P. 31–41. doi: 10.25077/dampak.22.2.31–41.2025

22. Rajabimashhadi Z., Naghizadeh R., Zolriasatein A. et al. Novel synthesis of nano Mg(OH)2 by means of hydrothermal method with different surfactants // Nanomaterials. 2023. V. 13. P. 454. doi: 10.3390/nano13030454

23. Song Y., Qu T., Zhang J. et al. Enhancing cyclic stability and anti-sintering capacity of CaCO3-MgO sorbents for CO2 capture // Chemical Engineering Science. 2025. V. 309. P. 121433. doi: 10.1016/j.ces.2025.121433

24. Singh I., Hay R., Celik K. Recovery and direct carbonation of brucite from desalination reject brine for use as a construction material // Cement and Concrete Research. 2022. V. 152. P. 106673. doi: 10.1016/j.cemconres.2021.106673

25. Luu T. – A., Nguyen A. – Q., Le V. – G. Magnesium recovery from real high strength industrial wastewater via fluidized bed homogeneous granulation process // Journal of Water Process Engineering. 2026. V. 88. P. 110205. doi: 10.1016/j.jwpe.2026.110205

26. Lu T. – K., Lin T. – Y., Huang C. – P. et al. Optimized fluidized bed homogeneous crystallization process for recovering magnesium as granulated magnesium hydroxide from high-salinity water // Separation and Purification Technology. 2025. V. 377. Part 3. P. 134407. doi: 10.1016/j.seppur.2025.134407

27. Liu S., Li Y., Guo H. et al. Preparation of nano-hexagonal flake magnesium hydroxide from seawater brine and the crystallization-based separation of inorganic salt products from the mother liquor // Desalination. 2025. V. 612. P. 118954. doi: 10.1016/j.desal.2025.118954

28. Usman J., Shafi Q.I., Salhi B. et al. Experimental and chemometric insights into sustainable magnesium hydroxide recovery from RO reject brine // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2026. V. 14. No 2. P. 120997. doi: 10.1016/j.jece.2025.120997

29. Senevirathna H.L., Lee W.P.C., Wu S. et al. Transforming desalination brine into highly reactive magnesium oxide and life cycle analysis // Watershed Ecology and the Environment. 2025. V. 7. P. 36–46. doi: 10.1016/j.wsee.2025.01.001

30. Wang Y., Jiang B., Yu H. et al. Porous spherical magnesium oxide prepared from waste brine via dextran-induced synthesis: characterization, DFT calculations, and formation mechanism // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2025. V. 13. No 6. P. 120457. doi: 10.1016/j.jece.2025.120457


Рецензия

Для цитирования:


Семенова Е.А., Лановецкий С.В., Руденко Д.О. Влияние природы осадителя и условий прокаливания гидроксида магния на морфологию и адсорбционную активность оксида магния. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2026;88(3):425-433. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2026-3-425-433

For citation:


Semenova E.A., Lanovetskiy S.V., Rudenko D.O. Effect of precipitant nature and calcination conditions of magnesium hydroxide on the morphology and adsorption activity of magnesium oxide. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2026;88(3):425-433. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2026-3-425-433

Просмотров: 55

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)