碳酸钙的形貌可控制备和性能研究

为探讨影响碳酸钙形貌的关键因素,以碳酸钠和氯化钙为原料,通过添加助剂和控制温度、加料方式、反应时间,制备出不同形貌的碳酸钙。用扫描电子显微镜测定碳酸钙的形貌和粒径,用X-射线衍射仪测试碳酸钙的晶体结构,用Zeta电位仪测定碳酸钙的Zeta电位;测定了不同形貌碳酸钙吸附CTAB的性能,并用C80微量热仪测定了吸附热。结果表明:棒状碳酸钙为文石结构,方形碳酸钙为方解石结构,球状碳酸钙为混有少量方解石的球霰石结晶,花状碳酸钙由方解石和球霰石组成,六边形碳酸钙含有方解石、球霰石和文石。球形碳酸钙吸附CTAB性能最好、吸附热最小,花状碳酸钙吸附CTAB性能最差、吸附热最大。球形碳酸钙吸附CTAB性能较好与其表面粗糙和吸附能垒较小相关。     

碳酸钙空心微球的合成及其生成机理

以Na_2CO_3和CaCl_2为原料,采用复分解方法,以聚丙烯酸(PAA)和十二烷基磺酸钠(SDS)为有机添加剂,合成出具有方解石和球霰石复合晶型的碳酸钙空心微球。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射式电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)分别对样品的形貌、结构和晶型进行了表征,通过研究反应过程中碳酸钙微球的结构和晶型随时间的变化过程,对空心微球的形成机理进行了详细的探讨;考察不同反应温度、PAA和SDS浓度对碳酸钙结晶和生长的影响。研究结果表明:反应过程中PAA和SDS会影响碳酸钙的聚集行为和形貌结构,以此提出了一种鲜有报道的碳酸钙空心微球的形成机理;并且当反应温度为80℃、PAA浓度0.5g/L、SDS浓度10mmol/L,反应1h时可获得粒径范围为4~7μm、具有方解石和球霰石复合晶型的碳酸钙空心微球。     

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。     

电石渣制备碳酸钙微粉的晶型转变

为了提高电石渣的附加值,在未使用晶型诱导剂的情况下,研究盐酸的用量、提取温度和二氧化碳的流量对电石渣合成碳酸钙形貌的影响。用XRD、FT-IR 表征了合成的产物,用扫描电子显微镜（SEM）观察研究了产物粒子的形状,结果表明,盐酸的用量和提取温度均会对碳酸钙的晶型和形状有影响。随着盐酸用量的增大,碳酸钙由不规则的方解石型转变为部分规则的球状结构,当浸取剂完全是盐酸的时候,碳酸钙的晶型从方解石型完全转变为球霰石型结构,颗粒粒径为4~5 μm。另外,当提取温度从18 ℃升高到30 ℃以上后,碳酸钙由方解石和球霰石两种晶体结构并存的状态转变为单一的球霰石型结构。     

温度和添加剂对Ca(HCO3)2分解制备CaCO3的影响

在碳酸氢钙(Ca(HCO3)2)的分解过程中,通过温度和聚乙二醇(PEG)成功地控制了碳酸钙(CaCO3)的晶型和形貌.用XRD和SEM对制得的CaCO3的晶体类型和颗粒形貌进行表征,结果显示在不添加PEG的情况下,可以观察到菱面体方解石、层状球霰石、棒状及针状的文石.在所有样品中主晶相都是方解石,其含量随温度升高而增多,而球霰石和文石则随温度升高而减少.考察了分解温度为80℃时,添加不同分子量的PEG对CaCO3的晶体类型和颗粒形貌的影响.当反应体系中加入PEG-2000时,方解石仍是主要的晶型,但含量明显减少,文石相增加到39.2％;而加入PEG-6000时,方解石相明显减少,文石相增加到79.3％.这些结果表明:在Ca(HCO3)2的分解过程中,温度和PEG可以调控CaCO3的晶型和形貌.     

高分子聚合物分散剂在碳酸钙结晶过程中的抑制性研究及其在洗碗粉中的应用

研究了不同高分子聚合物分散剂对碳酸钙结晶过程的影响,探究了其在洗碗粉中的应用性能。实验表明,三丙烯酸聚合物(以下简称AD810G)存在下形成的晶型为文石型和球霰石型;丙烯酸聚合物(以下简称445N)存在下形成的晶型为方解石型和球霰石型;丙马聚合物(以下简称588G)存在下形成的晶型为方解石型和球霰石型。说明加入的高分子助剂能够影响碳酸钙结晶的晶型,形成稳定存在的亚稳态的文石和球霰石型碳酸钙。通过对比玻璃杯和载玻片的清洗发现,加入分散剂能够有效阻止多次清洗中水垢的产生。     

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。     

氨浓度对CaSO4·2H2O-NH3-CO2-H2O溶解-结晶耦合体系CaCO3结晶形貌的影响

探讨CaSO_4·2H_2O-NH_3-CO_2-H_2O溶解-结晶耦合体系CaCO_3结晶形貌的调控方法和机制。结果表明:反应过程中氨浓度越高,体系中的NH_2COO~-以及吸收的CO_2均增加,更容易形成球霰石型碳酸钙。当w(NH_3)为2%时,主要产物为方解石型碳酸钙,球霰石型碳酸钙占比18%;当w(NH_3)为8%时,主要产物为球霰石型碳酸钙,占比达到99%。由此提出碳酸钙的晶型受NH_2COO~-的极化作用与成核位置协同控制。     

反应-萃取-结晶过程制备碳酸钙的晶型转变与结晶机理

氨碱法制碱过程中产生的大量蒸氨废液制约了纯碱工业的发展。本文对反应-萃取-结晶耦合工艺产物碳酸钙的晶型转变和结晶机理进行了研究。结果表明,在此耦合过程中,二氧化碳优先被有机相吸收,然后传递到水相进行反应,首先生成的是碳酸氢钙,之后迅速分解为无定形碳酸钙。温度对碳酸钙晶型影响显著,温度较高时,无定形碳酸钙优先转变为针状文石;温度较低时,无定形碳酸钙优先转变为球状球霰石。随后文石和球霰石均会通过溶解-重结晶作用逐渐转变为稳定的菱形方解石。常温下,反应过程中同时进行着新的球霰石的生成和球霰石转变为方解石两个过程,参与反应的二氧化碳浓度越高,晶体中球霰石的含量越高。     

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。     

碳酸钙晶型的二十二酸调控研究

采用复分解法,以氯化钙和碳酸钠为原料,采用SEM、XRD、FTIR、TG等方法研究二十二酸对合成碳酸钙的晶型和表面性质的影响。结果表明,加入二十二酸之后,碳酸钙的晶体结构由方解石变成球霰石,形貌由不规则的立方状形变成了球形;碳酸钙表面全部被活化,由亲水性变成疏水性;二十二酸的羧基和Ca⁽²⁺⁾发生了化学结合反应,使碳酸钙的晶型和表面性质发生了变化。     

碳酸钙晶型的二十二酸调控研究

采用复分解法,以氯化钙和碳酸钠为原料,采用SEM、XRD、FTIR、TG等方法研究二十二酸对合成碳酸钙的晶型和表面性质的影响。结果表明,加入二十二酸之后,碳酸钙的晶体结构由方解石变成球霰石,形貌由不规则的立方状形变成了球形;碳酸钙表面全部被活化,由亲水性变成疏水性;二十二酸的羧基和Ca~(2+)发生了化学结合反应,使碳酸钙的晶型和表面性质发生了变化。     

碳酸钙晶型的肉豆蔻酸调控研究

采用硝酸钙和碳酸钠的复分解反应制备碳酸钙,通过加入肉豆蔻酸对碳酸钙的晶体结构和表面性质进行调控,采用SEM、XRD、FT-IR、TG和XPS等方法研究了添加肉豆蔻酸对碳酸钙晶体结构的影响。结果表明,加入肉豆蔻酸之后,碳酸钙的晶体结构由球霰石变成方解石,形貌由球形变成了不规则的长方体形;碳酸钙的表面全部被活化,由亲水性变成疏水性,表面疏水后,碳酸钙的团聚程度明显降低;肉豆蔻酸的羧基阴离子和钙离子发生了化学结合反应,增强了碳酸钙结构的稳定性。总之,肉豆蔻酸的加入为碳酸钙的晶型调控与表面改性提供了一条简单的思路。     

以可溶性淀粉为晶型调控剂制备多孔球形碳酸钙

利用简单易行的复分解反应,以氯化钙和碳酸钠为合成试剂,以可溶性淀粉（SS）为晶型调控剂,制备出以球霰石晶型为主的碳酸钙多孔微球。通过单因素条件实验,分别考察可溶性淀粉添加量、碳酸钠溶液滴加速度、氯化钙与碳酸钠的物质的量比对碳酸钙形貌和晶型的影响。利用X射线衍射仪（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）对其晶型、形貌进行表征。研究表明当SS添加量为0.5 g,滴加速度为1.5 mL/min,氯化钙与碳酸钠的物质的量比为1∶1时,可制备获得4~5 μm的多孔球霰石碳酸钙。     

环境因素对克雷白氏杆菌诱导碳酸钙沉淀的影响

作为微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)反应的核心产物,碳酸钙的沉淀特性对其所处理材料的工程性能具有重要的影响。采用全因子实验、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征,研究了乙酸钙浓度、菌液浓度和初始溶液pH对克雷白氏杆菌诱导碳酸钙沉淀特性的影响。结果表明,乙酸钙浓度为0.5 mol/L、菌液浓度为OD_nature、初始溶液pH=10时,碳酸钙沉淀量最大。乙酸钙浓度为0.25～0.5 mol/L时,方解石和球霰石共存;乙酸钙浓度为1.0 mol/L时,碳酸钙晶体均为球霰石。乙酸钙浓度为0.25 mol/L时,菌液浓度和初始溶液pH对碳酸钙晶型的影响较大。碳酸钙晶体粒径为7.6～15.1 μm,方解石为菱面体状和片状,球霰石为球状及纺锤状。球霰石的平均弹性模量为15.9 GPa,方解石的平均弹性模量为22.7 GPa。三个主要环境因素对克雷白氏杆菌诱导生成的碳酸钙晶体沉淀量、晶体类型和晶体形貌具有调控作用;初始溶液pH对碳酸钙晶体粒径调控作用明显。这对于调控MICP过程及建立碳酸钙晶体的微观性能与其所处理材料的工程性能之间的关系提供...     

添加剂对沉淀碳酸钙粒子形成的影响

分别叙述了无机添加剂、有机添加剂、复合添加剂等对沉淀碳酸钙微细粒子形成的影响。指出由于各种反应条件、添加剂、碳化模式的影响和相互作用,采用碳酸化法的模拟生物矿化可制备出不同晶型和不同形貌的微细碳酸钙粒子;沉淀碳酸钙经历了氢氧化钙与CO2反应生成不定型碳酸钙,不定型碳酸钙向方解石型、文石型、球霰型碳酸钙转变的过程;球霰型碳酸钙的稳定性等是今后研究工作中值得关注的问题。     

复合胶束模板法制备碳酸钙中空微球的研究

以碳酸钠和氯化钙为原料、十二烷基磺酸钠(SDS)和聚乙二醇(PEG)为晶型控制剂,采用复分解方法制备了碳酸钙中空微球。利用FESEM、FETEM、XRD和FT-IR等分别对样品的形貌、结构和晶型进行表征,并考察了反应温度、晶型控制剂添加量对碳酸钙晶体形貌的影响。结果表明,当反应温度为20℃、SDS浓度为0.05 mol/L、PEG质量浓度为20 g/L时可制备出具有纯相方解石晶型的碳酸钙中空微球。初步机理分析表明,阴离子表面活性剂SDS与非离子型表面活性剂PEG间的相互作用形成复合胶束,对碳酸钙的形貌生长有重要影响。     

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。     

CO2碳化法制备微米级球霰石型食品碳酸钙的研究

采用CO2碳化法制备了微米级球霰石型食品级碳酸钙,探讨了碳化温度、Ca2+浓度、混合气中CO2浓度等制备工艺参数对碳酸钙晶型和形貌的影响,探讨了氨水用量、碳化时间对碳酸钙产率的影响,并采用FT-IR、XRD和SEM对制备的碳酸钙进行了表征。结果表明,碳化温度升高、混合气中CO2浓度降低,制备的碳酸钙晶型由球霰石型转变为方解石型;Ca2+浓度增加,制备的碳酸钙颗粒尺寸增大,碳化时间增加,产率先增加后减小。最佳制备条件为碳化温度20℃,Ca2+浓度0.3 mol/L,混合气中CO2浓度30%,[氨水]/2[Ca2+]摩尔比为1.1,碳化时间为24 min,制备的微米级球霰石型碳酸钙颗粒分布均匀,平均粒径为3.79μm,产率>99%,重金属含量低于国家标准《食品添加剂GB1898-2007轻质碳酸钙》的要求。     

链状与环状多糖调控CaCO3的仿生合成

以可溶性淀粉、β-环糊精及十二烷基硫酸钠（SDS）为模板,在CaCl2、Na2CO3体系中调控合成CaCO3晶体．研究了不同形貌CaCO3晶体成型原因．分别用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）等技术对晶体的形貌和结构进行了观察和表征．结果表明：可溶性淀粉溶液中5d后得到以球霰石为主的球形CaCO3;环糊精溶液中5d后得到以球霰石为主的CaCO3层状聚集体,随着结晶时间的延长,产物中球霰石逐渐向方解石转化,SDS的加入加快了球霰石向方解石的转化速度．