超重力场中球形碳酸钙的制备及其机理研究

发布时间：2021-01-19 16:16

　　为了突破工业上制备球形碳酸钙的难题,在超重力场中以高浓度的氢氧化钙为原料,以球形度为评价指标,研究制备球形碳酸钙的最优工艺条件。同时通过在不同的碳化时间取样,利用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线双晶粉末衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）等分析仪器对样品的表面形貌和晶体结构进行表征,研究其成球机理。研究结果表明,添加体积分数为50%的乙醇作为溶剂,加入w=3%的L-天冬氨酸作为晶型控制剂,控制超重力水平为1 400 r×min^-1时可制备得粒径分布在600～800 nm的球形碳酸钙;将碳化结束后的碳酸钙浆液进行离心得到产品和滤液,滤液再次作为氢氧化钙的溶剂,补加少量晶型控制剂后进行碳化仍可制备得球形碳酸钙,使体系的溶剂得到了循环利用;其成球机理为,L-天冬氨酸螯合钙离子诱导其向球霰石成核,乙醇-水体系阻止球霰石溶解-重结晶,最后在超重力场环境中生长成为球形碳酸钙,其球霰石含量高达89.89%。 

【文章来源】：高校化学工程学报. 2020,34(02)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

旋转填充床反应器示意图

图2是在超重力场中利用碳化法制备碳酸钙的工艺流程图，在调浓过程中加入乙醇，在碳化前加入晶型控制剂。经过前期实验的探索，以产品球形度为评价指标，得到制备球形碳酸钙的工艺条件为：Ca(OH)2初始浓度为9%，二氧化碳气流量为0.5 m3?h-1，碳化温度为20℃。本文在这些条件下，研究乙醇体积分数、L-天冬氨酸添加量和超重力水平对产品质量的影响。3 结果与讨论

表1和图3分别为在L-天冬氨酸添加量为w=3%和超重力水平为1 400 r?min-1下，添加不同乙醇体积分数下所制备的碳酸钙样品的球形度和电镜图。由球形度和SEM结果可知，在不加入乙醇的情况下，碳酸钙产品没有生长为球形，而是形成由纳米碳酸钙聚集成无固定形貌的大颗粒碳酸钙产品，且大颗粒比较稀松。这可能是由于不添加乙醇，在反应过程中不稳定的球霰石在母液中转化为热力学稳定的方解石，从而不能生长成为球形碳酸钙。这是已经发生了溶解-重结晶过程，遵循Ostwald熟化规则[11]。随着乙醇的含量不断增加，碳酸钙产品也初具形貌，由椭球形慢慢转变为球形碳酸钙，球形度逐渐提升。当加入乙醇体积分数为50%及以上时，得到了球形碳酸钙产品，乙醇体积分数为50%时其球形度为0.912。3.2 L-天冬氨酸添加量的影响

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2987309