仿生碳化中天冬氨酸对碳酸钙晶型和形貌的影响

采用天冬氨酸(Asp)作为晶型诱导剂,采用碳化法合成了球霰石型碳酸钙。研究了二氧化碳通气速率、反应温度、天冬氨酸浓度对碳酸钙晶型和形貌的影响,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光粒度仪分析了产物的晶型特征。结果表明,二氧化碳通气速率对碳酸钙的晶型几乎没有影响,仅影响颗粒的形貌,其中球霰石物质的量分数达到95%,团聚颗粒尺寸随着二氧化碳通气速率的增加而增大;反应温度对碳酸钙晶型的影响较小,对颗粒的形貌、尺寸没有影响,在低温段(20℃)形成的球霰石物质的量分数约为96%,随着温度升高至60℃球霰石物质的量分数降低至87%;天冬氨酸的浓度显著影响碳酸钙的晶型,天冬氨酸浓度越低球霰石含量越低,并且碳酸钙颗粒的形貌由球形逐渐转变为针状,其尺寸也逐渐减小。研究结果对球霰石型碳酸钙的工业化生产提供了较好的借鉴。     

磷石膏矿化CO2制备球霰石型碳酸钙试验研究

以磷石膏为原料，采用氯化铵盐浸预处理方法获得磷石膏盐浸液，以该溶液为钙源矿化CO₂制备球形球霰石型碳酸钙。首先采用4因素3水平正交试验确定最佳试验条件，再通过XRD、SEM分析探究不同温度下产物的物相与形貌的变化规律，结果表明：不添加任何晶型控制剂，在碳化温度为22℃、氨水加入量为10.00%、搅拌速度为650 r/min、CO₂流速为0.3 L/min的条件下，可以得到球形球霰石型碳酸钙。在同一温度下，随着氨水加入量的增加，碳酸钙中球霰石含量升高。     

球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒的合成

以氧化钙为原料,在非水体系下采用二氧化碳碳化法制备球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒。探究了碳化温度、氧化钙用量、二氧化碳流速和溶剂种类对纳米碳酸钙晶型、颗粒形貌的影响,并优化了工艺条件。采用XRD、SEM、FT-IR和TEM等对产物进行表征,并探讨了合成机理。结果表明：4个因素对纳米碳酸钙的形貌均有影响,碳化温度对晶型影响较大。以甲醇作为溶剂和模板,当碳化温度为5 ℃,氧化钙用量为2.8 g（每100 mL甲醇）,二氧化碳流速为100 mL/min时,可制得球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒。     

球霰石碳酸钙宏量制备的研究进展

球霰石(Vaterite)是碳酸钙晶体的晶型之一,具有独特的机械、物理和化学性能,应用前景广阔,近年来对其宏量制备的研究越来越受到重视。本文综述了碳化法和复分解法宏量制备球霰石相碳酸钙的方法及其晶型调控工艺,为球霰石相碳酸钙的工业化生产提供指导。     

NaOH–烟道气法卤水净化中成垢离子的沉降行为

卤水中的成垢离子(Ca2+, Mg2+和CO32–等)在真空蒸发浓缩过程中易形成低热力学活性和强吸附性的碳酸钙和硫酸钙垢层,降低换热管传热效率。NaOH–烟道气法卤水净化可利用电厂废气–烟道气以及氯碱厂低浓度的废碱,在节能环保方面具有绝对的优势和广阔的前景。为研究NaOH–烟道气法卤水净化过程中成垢离子的沉降行为规律,采用CO2替代烟道气开展卤水净化实验研究。采用Factsage热力学软件、XRD和SEM–EDS等分析手段探究了不同CO2通入时间和pH值对Ca2+, Mg2+和CO32–沉降行为的影响及所得沉淀物的矿物学特征。结果表明,当控制pH=11.5,CO2通入时间60 min时,可将卤水中的Ca2+浓度降低至6.0~8.0 mg/L,延长沉降时间至80 min,Mg2+浓度可降低至0.65 mg/L。此外,该pH值条件下沉淀反应的平衡常数最大,钙、镁的净化效果较其他pH条件下更佳。控制过程pH=9.5时,所得沉淀物为球霰石(Vaterite)型碳酸钙晶体;当pH升至10,碳酸钙的晶型由球霰石转化为霰石型(Aragonite)晶体,其形貌由规则的球形转变为椭圆形;当pH=11和11.5时,沉淀物为钙和镁的共晶体,碳酸钙的晶型由球霰石转换为热力学更加稳定的方解石型(Calcite)晶体。     

油酸在CaCl2和Ca(OH)2反应体系中对CaCO3晶型和形貌的调控

分别在CaCl2碳化体系中(以CaCl2、CO2、NH3·H2O和油酸为原料)和Ca(OH)2碳化体系中(以Ca(OH)2、CO2和油酸为原料)采用微孔分散碳化法于室温下制备了微纳米CaCO3,并采用XRD、TEM和SEM等表征手段重点研究了油酸对CaCO3晶型和形貌的影响和调控.结果表明:在不添加油酸的CaCl2反应体系中,反应初期生成方解石相,随着反应的进行,球霰石相的含量逐渐增加,而油酸的加入使得该体系整个碳化过程中产物均为球霰石相.另外,油酸的加入还可以加速反应过程,使得球形颗粒的形成时间缩短.而Ca(OH)2反应体系中,整个碳化过程中产物均为方解石相,油酸的加入对晶体类型没有明显影响.     

以白云石为原料氨碱法制备球霰石及其生成机理研究

采用仿Solvay氨碱法,以白云石为起始原料,在碱性环境下制备出高球霰石含量的碳酸钙。XRD和SEM表征结果显示,碳化温度为20~40 ℃时的产品为球霰石;40~60 ℃时的产品为方解石;60~90 ℃时的产品为文石。球霰石的高倍SEM发现产品有许多微孔结构,对产品进行比表面积测定为32.653 m²/g,孔径为2.972 nm,为生物分子的装载提供了良好的空间。对球霰石的形成机理分析表明,NH₄⁺-NH₃缓冲体系不仅可以增加碳酸钙的过饱和度,还可以改善溶液环境,为球霰石的生长提供了一个良好的溶液环境,溶液中微量的Mg²⁺起到了促进完好晶型形成的作用。     

白云石炼镁收尘灰制备碳酸钙工艺研究

以白云石炼镁收尘灰为原料，利用铵浸-碳化法制备碳酸钙。采用XRD、SEM和EDS对制备的样品进行表征。研究了制备碳酸钙的3个过程中消化水量、消化时间、消化温度、氯化铵浓度、铵浸温度、碳化时间、碳化温度及二氧化碳流速对样品产率影响。得到了制备碳酸钙的最佳工艺：水和炼镁收尘灰的质量比为7∶1、消化温度30℃、消化时间80 min，氯化铵浓度2 mol·L^-1、铵浸温度55℃、铵浸时间15 min、二氧化碳流速250mL·min^-1、碳化温度30℃、碳化时间9min。最佳工艺下制备的碳酸钙由物质的量比为1∶1的方解石和球霰石两相组成，产率86.62%，纯度97.5%。     

碳酸钙基复合钛白制备研究

在CO2气体浓度和晶型控制剂H2SO4加入量不变的条件下,采用间歇鼓泡碳化法制备碳酸钙基复合钛白。研究了Ca(OH)2初始浓度、CO2气体流量的优化参数。结果表明:TiO2颗粒比较稳定地镶嵌在碳酸钙基体上,随反应时间的进行,pH值逐渐由13下降到7左右,随CO2气体流量增加,反应总时间减少;随Ca(OH)2初始浓度增加,反应总时间增加,复合钛白平均粒径增大,最佳Ca(OH)2初始浓度为10.5%~12%。     

微纳米碳酸钙的制备与分析

以碳酸钠和氯化钙为原料,采用加松香基双子表面活性剂和未加表面活性剂分别通过静置24 h、48 h、72 h、96 h,制备了8种碳酸钙Ca_1、Ca_2、Ca_3、Ca_4、Ca_5、Ca_6、Ca_7、Ca_8;采用SEM、FTIR对8种碳酸钙的表观形貌和结构进行对比分析,结果表明:未加入表面活性剂制备的Ca3形貌较好,为花状结构的微米级碳酸钙,且为球霰石和方解石构成的混合晶型结构;加入松香基双子表面活性剂制备的Ca_7形貌较好,为类球形结构的微米级碳酸钙,且为方解石晶型结构。分析结果进一步表明,松香基双子表面活性剂的加入对碳酸钙的形貌有影响作用。     

加压碳化体系对纳米碳酸钙粒度和分散性的影响

利用加压碳化体系制备粒径均一、高分散性纳米碳酸钙材料。考察氢氧化钙浓度、表面活性剂添加量、反应温度、CO2压力对制备纳米CaCO3粒子尺寸和分散程度的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、Zeta电位和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对制备的纳米碳酸钙粒子进行表征。结果表明,最优加压碳化反应条件是Ca(OH)2质量浓度为2%、表面活性剂添加量为3%(占碳酸钙理论产量的百分比)、反应温度为40℃、CO2压力为6 MPa,所得立方形碳酸钙平均粒径为117 nm,晶型为方解石型碳酸钙。碳化反应加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)使CaCO3表面形成的正电荷增大至+37.7 mV并高于标准值30 mV,表明制备的CaCO3产品具有良好的分散性且稳定。通过FT-IR和Zeta电位对CTAB改性前后CaCO3纳米粒子进行表征,探讨了CTAB对合成纳米CaCO3分散性的影响机理,为纳米碳酸钙制备提供了一种新的方法。     

碳化法制备球霰石碳酸钙微球及形成机理

以CaCl₂-NH₃-CO₂为反应体系,采用分散鼓泡碳化法制备出单分散纯球霰石型碳酸钙微球。用扫描电镜（SEM、FE-SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对样品进行了表征。考察了反应初始pH、反应终止pH、反应初始温度、二氧化碳气体流速等因素对产物颗粒形貌和粒径的影响,并探讨了球霰石微球的形成机理。实验结果表明,与直接鼓泡碳化法相比,分散鼓泡碳化法形成的二氧化碳气泡数量多、大小均匀,能增大溶液中二氧化碳的过饱和度,有利于制备高纯度的单分散球霰石微球;反应初始温度低、二氧化碳气体流速大,均有利于球霰石的生成。最佳反应条件：反应初始pH为10.0,反应终止pH为7.0,二氧化碳气体流速为1 L/min。     

碳化法制备球状碳酸钙

介绍了球状碳酸钙的两种生产方法，利用碳化法制备了球状碳酸钙，讨论了添加剂，碳化温度，二氧化碳浓度和氢氧化钙浓度对产物的影响，通过正交试验，获得了制备球状碳酸钙的适宜条件。     

碳化法制备超细球形碳酸钙初探

研究了利用改进的碳化法合成超细球形碳酸钙的可行性. 考察了布气方式(板式及管式气体分布器)、化学添加剂以及CO2/N2混合气体组成对碳酸钙粒径和形貌的影响. 结果表明，采用小气泡及CO2含量较高的混合气体有利于形成超细碳酸钙，加入少量添加剂如ZnCl2，MgCl2或EDTA可明显改变碳酸钙粒子的形貌和大小.     

电石渣合成高纯碳酸钙的研究

采用氯化铵水溶液浸出电石渣中的钙,并对溶液进行净化,通入二氧化碳制备高纯的碳酸钙。考察了氯化铵水溶液浓度、过量程度和反应温度等对钙提取和净化的影响规律。在氯化铵溶液浓度为3%~27.11%(质量分数)和过量程度为0~25%时,杂质镁的去除率随氯化铵溶液浓度的增加而增加,随过量程度的增加而稍有增加,对钙的提取率影响不大。在15~70℃,浸出温度对钙的提取率影响不大,但镁的去除率随温度的升高略有下降。浸出和净化电石渣中钙的适宜工艺条件为:氯化铵溶液浓度为10%(质量分数),氯化铵过量10%,室温下反应60 m in。用浓氨水调节氯化钙溶液的pH至12.0,与二氧化碳反应制备碳酸钙的纯度为99.44%,白度为97.8%,杂质镁质量分数为0.015%,颗粒粒度为500 nm。     

二氧化碳鼓泡碳化法制备碳酸钙的研究

以氯化钙为钙源,硝酸锌为添加剂,与二氧化碳鼓泡碳化反应制备碳酸钙,探究了各因素对鼓泡碳化法制备碳酸钙的影响,运用单一因素变量法对鼓泡碳化法做了优化。利用XRD,SEM研究了氨水含量、CO₂流量、碳化温度、碳化时间、硝酸锌添加量对碳酸钙形貌、结构的影响及机制。结果表明,当氨水体积分数为2.4%、CO₂流量为180 mL/min、碳化时间为30 min、碳化温度为30 ℃、硝酸锌添加量为0.002 mol时,可制得形貌为球形,且为单一晶型、结晶完善的碳酸钙颗粒。并设计了正反滴实验,验证并完整提出了CaCl₂-CO₂-CaCO₃体系中碳化反应作用机理。     

高镁钙磷尾矿酸解制纳米级碳酸钙

以磷尾矿经硝酸复合溶剂酸解、除铁铝净化、钙镁分离得到的钙源为原料,采用碳化法制备碳酸钙。主要探讨了制备纳米级碳酸钙过程中碳酸铵溶液浓度、碳化温度、碳酸铵加入量对产物纯度及钙回收率的影响,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、激光粒度仪对碳酸钙的物相、形貌、粒度进行分析。结果表明:在碳酸铵溶液浓度为1.00 mol/L、碳化温度为40 ℃、碳酸铵与钙离子物质的量比为1.1条件下,制得碳酸钙的纯度为89.27%、钙回收率为85.54%,碳酸钙呈纳米粒状。     

Polymorph and morphology of CaCO3 in relation to precipitation conditions in a bubbling system

Simulating the typical carbonation step in a mineral CO2 sequestration,precipitated calcium carbonate (PCC) was prepared by bubbling CO2 gas into a rich Ca solution.These carbonation reactions were conducted at three pH ranges,namely 10.0-9.0,9.0-8.0,and 8.0-7.0,in which temperature and CO2 flow rate are additional experimental variables.The PCC obtained in experiments was examined by Fourier transform infrared spectroscopy (FrIR) and X-ray diffraction (XRD).It was found that supersaturation determined by pH value and flow rate of CO2 has significant influence on polymorph of PCC.Vaterite was preferably formed at high supersaturation,while dissolution of metastable vaterite and crystallization of calcite occurred at low supersaturation.High temperature is a critical factor for the formation of aragonite.At 70 ℃,vaterite,calcite and aragonite were observed to coexist in PCC because transformation from vaterite to aragonite via calcite occurred at this temperature.Scanning electron microscopy (SEM) technology was performed on prepared PCC,and various morphologies consistent with polymorphs were observed.