纳米级超细碳酸钙的制备方法

本发明提供了一种制备纳米级超细碳酸钙的方法。本方法在高速机械振动的Ca（OH）2悬浮液中通入含有CO2的窑气进行碳化。通过高速机械振动盘，产生剧烈的微观湍动，使Ca（OH）2悬浮颗粒和CO2气泡充分破碎，高度混合，大大提高以传递为控制步骤的碳化反应速率，而生成30～100nm的超细碳酸钙粒子。同时借助塔外循环，使Ca（OH）2悬浮液与CO2气体逆流接触，在降低返混的同时，较好地实现了宏观混合，使生成的碳酸钙粒子分布更均匀。     

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%。     

合成超微细CaCO3的非稳态碳化反应过程-Ⅱ.碳化速率与传质模型

在合成超微细CaCO3的非稳态体系中,通过电导率仪、pH计、SEM以及化学分析等手段,跟踪测定了添加剂Na5P3O10存在时Ca(OH)2悬浮液的碳化过程.结果表明,Ca(OH)2的碳化分为两个阶段:初期的恒速反应阶段和末期的变速反应阶段.在恒速阶段,碳化的表观反应级数为-2,碳化反应速率随Na5P3O10浓度的增加而减小.在变速阶段,碳化的表观反应级数也随Na5P3O10浓度的增加而减小.提出了在恒速反应阶段碳化过程由Ca2+和CO 反应速度控制,CO2吸收的影响可以忽略,变速反应阶段由Ca(OH)2溶解和Ca2+及CO 反应速度控制的传质模型.     

超声波雾化碳分法制备纳米氢氧化铝

以铝酸钠溶液和二氧化碳气体为原料,在特制的反应装置中,通过超声波使铝酸钠溶液雾化后与二氧化碳气体反应,并在丁醇中进行表面改性,制备了纳米Al(OH)3粉体。考察了NaAlO2浓度、CO2与载气流量比、表面改性等因素对Al(OH)3粒径的影响。利用XRD、TEM和红外光谱分析等测试方法对制备的Al(OH)3进行了分析表征。实验结果表明,通过条件优化后所制备的Al(OH)3粒子呈单斜晶系,具有疏水性,粒度分布均匀,平均粒径50 nm。     

不同煅烧制度和浓度条件下制备超细碳酸钙的研究

石灰石原料的煅烧制度和氢氧化钙溶液的浓度将影响碳酸钙结晶的粒度。通过对比实验,探讨了固-液-气三相系统(Ca(OH)2-H2O-CO2)制备超细碳酸钙过程中不同煅烧制度和氢氧化钙溶液浓度对超细碳酸钙粒度的影响。     

涡旋脉冲式反应装置制备纳米碳酸钙的碳化特性研究

介绍了涡旋脉冲式反应装置的基本结构和特点,并选择Ca(OH)2-H2O-CO2这一多相反应体系,利用涡旋脉冲式反应装置制备纳米碳酸钙。实验研究了气液比h、喷口速度up、Ca(OH)2悬浮液初始浓度Ci、混合气体中CO2气体含量j、脉冲发生器的频率f等操作条件对碳化反应时间Rt的影响。实验结果表明,随h、pu、j增大,Rt明显减小;Ci增加导致Rt增大;在5Hzf<的范围内,随f增大,与液滴在涡旋室内的飞行时间相比,液滴表面更新速率增大占优势,导致Rt减小,在5Hzf>的范围内,随f增大,相撞的瞬间液滴的相对速度及在涡旋室内的飞行时间降低,导致Rt逐渐增大。     

单分散氢氧化钙/聚苯乙烯微球的制备与表征

以葡萄糖水溶液为反应介质,在氧化钙消化成氢氧化钙的过程中,加入苯乙烯单体和引发剂,采用原位悬浮聚合法成功制备了聚苯乙烯(PS)包覆氢氧化钙[Ca(OH)2]形成Ca(OH)2/PS微球.考察了葡萄糖水溶液、苯乙烯、稳定剂聚乙烯醇以及反应温度对单分散Ca(OH)2/PS微球的粒径及粒子分散系数的影响,得出较佳合成条件.在较佳条件下制备的Ca(OH)2/PS微球平均粒径为30～40 μm,粒子分散系数为0.08～0.10.扫描电镜照片表明,Ca(OH)2/PS具有良好的球形度,表面光滑、无破损.红外光谱表征显示,产物为Ca(OH)2/PS微球.     

合成超微细CaCO_3的非稳态碳化反应过程─—Ⅱ.碳化速率与传质模型

在合成超微细CaCO3的非稳态体系中,通过电导率仪、pH计、SEM以及化学分析等手段,跟踪测定了添加剂Na5P3O10存在时Ca（OH）2悬浮液的碳化过程．结果表明,Ca（OH）2的碳化分为两个阶段：初期的恒速反应阶段和末期的变速反应阶段．在恒速阶段,碳化的表现反应级数为－2,碳化反应速率随Na5P3O10浓度的增加而减小．在变速阶段,碳化的表现反应级数也随Na5P3O10浓度的增加而减小．提出了在恒速反应阶段碳化过程由Ca2＋和CO2-3反应速度控制,CO2吸收的影响可以忽略,变速反应阶段由Ca（OH）2溶解和Ca2＋及CO2-3反应速度控制的传质模型．     

乳液聚合法制备碳酸钙/聚苯乙烯复合粒子

将苯乙烯 ( St)在 Ca CO3 粒子水相悬浮液中进行无皂乳液聚合 ,实现了 PSt对 Ca CO3 粒子的包覆。通过复合粒子 ξ电位及水相分散性能测试证明了 Ca CO3 粒子表面 PSt的存在 ;以苯为溶剂 ,复合粒子经索氏提取器抽提 2 4h后的结果表明 ,PSt在 Ca CO3 粒子表面包覆量为 Ca CO3 重量的 6.4%     

喷动床研究与进展

叙述了近年来出现的几种改型喷动床，包括多喷头喷动床、喷动流化床、带导向管的喷动床、性粒子旋转射流式喷动床、射流喷动床的研究与进展。它们在传统柱锥形喷动床的基础上，通过增加喷口、导向管、流化气、惰性粒子或增加喷动气速等方法，来克服原有喷动床应用的局限性，拓展其应用领域。     

惰性粒子喷动床中制备超细碳酸钙的实验与建模

A novel reaction-drying process was carried out in a spouted bed reactor with inert particles and used to prepare ultrafine CaCO3 particles. Effects of concentrations of CO2 and Ca(OH)2, and reaction temperature on Ca(OH)2 conversion were experimentally investigated. The particle sizes and composition of CaCO3 produced were characterized with transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD). The results indicated that ultrafine CaCO3 particles with mean size of 80 nm could be obtained with this novel process.By modifying the Arrhenius Equation and considering the Ca(OH)2 state, a kinetic model was established to describe the process in the spouted bed. The model parameters estimated from the reaction-drying experiments were found to fit well the experimental data, indicating the applicability of the proposed kinetic model.     

纳米CaCO3合成及原位改性的研究

在旋转填充床反应器中合成了纳米CaCO3悬浮液,利用pH计跟踪Ca(OH)2碳化反应过程,研究了碳化反应过程原理。结果表明：旋转填充床能极大地强化相间传质与微观混合,提高体系中CaCO3的过饱和度,增大其成核及生长速率。加入适当的添加剂对纳米CaCO3进行原位改性;利用TEM照片研究了原位改性过程中纳米CaCO3的成核生长机理,并考察了添加剂的作用机理。     

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。     

煤燃烧时形态硫的析出及钙基添加剂的作用

在固定床反应器上进行了大同烟煤以及添加钙基固硫剂的样品在不同氧气浓度、不同升温速率下的燃烧实验.对所得到的SO₂逸出曲线采用Gaussian拟合,得到了各形态硫燃烧形成SO₂的温度范围以及影响形态硫逸出的反应条件.结果表明：随着升温速率增加,各形态硫燃烧释放SO₂的温度向高温区移动.氧气浓度升高,各形态硫燃烧释放SO₂的温度提前,而且它们之间的温度间隔缩小.加入的钙基添加剂中,CaO和Ca(OH)₂具有较高的固硫能力,而CaCO₃由于与SO₂反应困难,在低温阶段没有固硫效果;相反,由于它的催化作用,在低温阶段甚至促进了SO₂的释放.机械搅拌法和超声搅拌法加入的Ca (OH)₂由于高分散性,表现出比机械混合更好的固硫效果,其中超声的作用尤其明显.实验证明,固硫中间体CaSO₃在进一步燃烧形成CaSO₄的过程中会释放出一定量的SO₂.     

晶须碳酸钙的合成研究

以工业石灰石为原料 ,利用碳化合成方法制备了晶须碳酸钙 ,确定了晶须碳酸钙合成的适宜温度、氢氧化钙质量分数和添加剂种类。实验表明 :在Ca(OH) 2 浆料中 ,加入针状碳酸钙晶种和有利于晶须长度方向生长的磷酸盐有利于晶须碳酸钙的生成     

表面活性剂工业应用新探——制备超细碳酸钙

在Ca(OH)2的碳化反应过程中加入表面活性剂，并对碳化所得CaCO3的浆液用表面活性剂处理，考察了阴、阳、非离子表面活性剂及高分子表面活性剂对纳米碳酸钙的防团聚作用。结果表明：某些阴离子、非离子表面活性剂可有效地抑制CaCO3晶粒的团聚，使制得的碳酸钙粉体的粒度小于1μm，且分布变窄。     

脉冲电晕结合Ca(OH)2吸收法脱硫脱硝

Removal of SO2 and NOx by pulsed corona combined with in situ alkali absorption was experimentally investigated.In the reactor,a plate-wire-plate combination is devised for generating pulsed corona and then alkaline absorbent slurries were introduced into the reactor by a continuous band conveying system to capture the gaseous reaction products.It was found that both SO2 and NO could be removed by corona combined with in situ alkali absorption.The removal of SO2 increased to 75%with the corona discharge,compared with 60%removal only with Ca(OH)2 absorption.About 40%removal of NO was reached by pulsed corona combined with in situ Ca(OH)2 absorption.It was found that SO2 and NO in the gas stream are oxidized to SO3 and NO2 by pulsed corona respectively,and then absorbed by the alkali in the reactor.The removals of SO2 as well as NO were higher with Ca(OH)2 as the absorbent,compared with using CaCO3 or ZnO.     

碳酸钙晶须的合成及形成过程

研究了用氯化钙－氯化镁－氢氧化镁体系碳化制备碳酸钙晶须的过程。结果表明，在较高的初始氧化钙与氯化镁摩尔比下，所得粉体由碳酸钙球形粒子，玉米棒状晶须和少量光滑晶须构成。在碳化过程, 首无形成大量的碳酸钙球形粒子，然后粒子集形成粒子链，继续生长或断裂形成玉米棒状结晶，光滑晶须在反应的后期形成。体系中反应前存在的氢氧化钙粒子是早期球形粒子聚集成粒子链，进而形成玉米棒状晶须的原因。在较低的氧化钙与氯化镁摩尔比下，晶须的形成过程不同于高氧化钙与氯化镁摩尔比下的情况，可以制轩出由大量光滑晶须和少量球形粒子构成的粉体材料。     

针状纳米级碳酸钙的工业生产与应用

经小试、中试（70 t/a装置）、工业化试验（25 kt/a工业装置）,在自研的多组分结晶导向剂的作用下,较高温度（35～75℃）、较高浓度（7%～12%）碳化工艺条件下合成粒度分布均匀,粒径为10～20 nm,长径比为15～20,比表面积≥90 m2/g,总孔容≥0.26 cm3/g的针状（晶须）纳米碳酸钙。经在乳胶漆、PVC制品中试用,均取得理想效果。文中还给出了10 kt/a针状（晶须）纳米级碳酸钙新建与改建设计方案。     

采用CO2吸附剂吸附强化的甲烷水蒸汽反应制氢过程特点

The objective of the present study is to characterize the production of hydrogen with a sorption enhanced steam-methane reaction process using Ca(OH)2 as the CO2 adsorbent. Theoretical equilibrium composi tions at different operation conditions were calculated using an iterative method. It was found that with Ca(OH)2 as the CO2 sorbent, the concentration of CO2 adsorption was reduced in the product stream, that gave rise to higher methane conversion and higher H2 concentration. An experimental setup was built to test the theoretical calculation. The effects of sorbents and the particle size of Ca(OH)2 on the concentration of CO2 and H2 were investigated in detail. Results showed that the reactor packed with catalyst and Ca(OH)2 particles produced H2 concentration of 94%. It was nearly 96% of the theoretical equilibrium limit, much higher than H2 equilibrium concentration of 67.5% without CO2 sorption under the same conditions of 500℃, 0.2 MPa pressure and a steam-to-methane ratio 6. In addition, the residual mole fraction of CO2 was less than 0.001.