了解Mg(NO3)2·6H2O的热分解及其在可持续回收MgO和NOx中的作用

《Industrial & Engineering Chemistry Research》：Understanding the Thermal Decomposition of Mg(NO3)2·6H2O and Its Role in Sustainable MgO and NOx Recovery

硝酸镁六水合物热分解机制及产物特性研究 摘要：本文通过热重分析（TGA）、热重-红外联用（TGA-IR）及原位高温X射线衍射（XRD）研究了不同升温速率下硝酸镁六水合物向氧化镁（MgO）和NOx气体的分解过程，揭示了多阶段分解机制及中间产物形成规律。结果表明，升温速率显著影响MgO的表面积、孔隙率和粒度分布，5℃/min低温速率下产物比表面积达85.3 m2/g，而20℃/min时降至42.1 m2/g。XRD、SEM、氮气吸附及XPS表征证实低温分解获得的MgO晶粒尺寸更小（D50=0.45 μm vs 0.78 μm），比表面积高，与柠檬酸反应活性增强。热分解动力学研究表明，活化能随升温速率增加而升高，过程符合 avocado模型。

　　

硝酸镁六水合物（Mg(NO₃)₂·6H₂O）的热分解生成MgO和NO_{x气体是直接镍提取工艺（一种低环境影响工艺，能够利用红土矿生产高纯度的镍和钴）中不可或缺的步骤。该工艺使用硝酸浸出红土中的金属矿物，而MgO则用于沉淀金属离子；因此，从富含硝酸镁水合物的废液中回收MgO和硝酸，不仅有助于实现工艺的可持续性，还能有效回收污泥。然而，这一过程需要深入理解Mg(NO3)2·6H2O热分解为MgO和NOx气体的机制，以及能够控制热分解过程、优化产物质量和MgO反应性的关键参数。本研究采用热重分析（TGA）、TGA-红外联用（TGA-IR）和原位高温X射线衍射（XRD）技术，研究了不同加热速率下Mg(NO3)2·6H2O的热分解过程，并通过XRD、扫描电子显微镜（SEM）、N2物理吸附、XPS以及柠檬酸反应性测试对不同条件下制备的MgO进行了表征。实验结果表明，Mg(NO3)2·6H2O的热分解是一个多阶段过程，会生成多种中间产物。在较低加热速率下，各分解阶段清晰可辨且无重叠；而在较高加热速率（5°C/min vs 20°C/min）下，各阶段开始相互重叠。热分解温度和加热速率显著影响了MgO的比表面积、孔隙率和粒径。进一步通过MgO与柠檬酸的反应性测试发现，使用较低加热速率和较低最终反应温度（5–20°C/min 和 500–800°C）制备的MgO具有较高的反应活性，这很可能归因于这些样品具有更大的比表面积和孔隙体积。}