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。     

CO2间接矿化工业固废制备多晶型碳酸钙研究进展

CO₂和工业固体废弃物的排放量逐年上升,威胁人类的生存和发展,世界各国迫切寻求降碳减排的解决路径。研究人员基于钙、镁元素与CO₂反应生成稳定的碳酸盐反应,开发出一系列CO₂矿化工艺,实现CO₂的永久封存。为实现CO₂的大规模封存和含钙固废的高值化利用,降低矿化成本,选取廉价易得的含钙工业固体废弃物为矿化原料,从多晶型微纳米碳酸钙的制备入手,总结了含钙工业固废浸取和CO₂间接矿化的最新研究进展,介绍了含钙工业固废间接矿化常用的浸取剂,并着重分析了间接矿化制备微纳米碳酸钙时反应条件和晶型控制剂对碳酸钙晶型和形貌产生的影响,对其控制原理进行了解释说明,总结了CO₂间接矿化含钙固废当前存在的技术难点,展望了未来的研究重点。国内外结果表明,调变温度、pH、搅拌速率以及CO₂通气速率等矿化反应条件或添加晶型控制剂能有效控制碳酸钙的晶型、形貌和尺寸。利用含钙工业固体废弃物间接矿化CO₂制备微纳米碳酸钙能够...     

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。     

软、硬模板合成多孔氧化镁、氧化钙和碳酸钙

总结了以软、硬模板辅助法合成多孔氧化镁、氧化钙和碳酸钙的研究进展。分别以三嵌段共聚物F127(PEO₁₀₆PPO₇₀PEO₁₀₆)和规整排列的聚甲基丙烯酸甲酯微球为软、硬模板,可制得孔壁为蠕虫状介孔的三维有序大孔多晶氧化镁;采用以三嵌段共聚物P123(PEO₂₀PPO₇₀PEO₂₀)、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇为软模板的水热法可获得具有长方状和六方状介孔多晶碳酸钙和单晶氧化镁和氧化钙,水热温度和表面活性剂性质对产物粒子形貌、孔道结构和比表面积有重要影响。所得多孔氧化镁、氧化钙和碳酸钙的比表面积最高可分别达到298、257、134 m²/g。     

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%。     

二氧化碳浓度对低钙固碳胶凝材料性能影响及机理研究

为了实现建材行业的“碳达峰、碳中和”目标，使用工业钙质原料和硅质原料在1 350℃制备了一种低钙固碳胶凝材料，研究了不同CO₂浓度养护对低钙固碳胶凝材料碳化程度和碳化后性能的影响，并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)等测试手段进行了低钙固碳胶凝材料碳化后的产物分析、微观分析和机理分析。结果表明，随着CO₂浓度的提高，低钙固碳胶凝材料的碳化程度和抗压强度显著提高，当CO₂浓度为99.99%(体积分数)时，低钙固碳胶凝材料碳化8 h后的抗压强度为132.2 MPa,与CO₂浓度为25%时相比，抗压强度提高了260%。     

消化用水的温度对纳米碳酸钙产品性能的影响

采用碳化法制备了纳米碳酸钙,考察了消化时的水温对石灰乳产率、制备的纳米碳酸钙产品的粒径分布、比表面积、吸油值和白度等物理性能的影响。结果表明：石灰经高温消化,能够提高石灰乳的产率,产率可达92%;高温消化有利于碳酸钙比表面积的升高、同时降低碳酸钙的颗粒粒度及吸油值,对碳酸钙的白度影响较小。当消化用水的温度为60℃时,制备的碳酸钙比表面积较高,而其粒度和吸油值较低。     

利用电石渣制备针叶形碳酸钙研究

为充分利用生产乙炔气体过程中所产生的电石渣，实现固体废弃物的资源化利用，以电石渣为原料、经NH₄Cl溶液浸取、NH₄HCO₃作为碳化剂制备针叶形碳酸钙。研究了反应温度、滴加方式、氨水和碳化剂与Ca²⁺物质的量比、滴加速度对碳酸钙晶形的影响。结果表明：在反应温度为80℃、n(NH₃·H₂O)∶n(HCO^3-)∶n(Ca²⁺)=2∶2∶1的条件下，向HCO3-溶液中以1 mL/min速度滴加Ca²⁺，反应30 min后制得针叶形碳酸钙，长径比为8.322 6、粒径(D50)为4.200μm、纯度为97.20%。在不加晶形控制剂的情况下，通过调整工艺参数实现了针叶形碳酸钙的形貌控制，从降低原料成本和减少环境污染方面可对未来以电石渣为原料制备针叶形碳酸钙的工业化应用提供参考。     

多孔碳酸钙微球的快速制备

在室温下采用复分解法不添加控制剂,通过快速混合溶液制备出多孔碳酸钙微球,考察不同碳源、钙源和浓度体系对产物的影响。样品通过X-射线衍射、场发射扫描电子显微镜和比表面与孔隙分析仪进行表征。结果表明,在0.25 mol/L浓度条件下,采用Ca(CH_3COO)_2与(NH_4)_2CO_3溶液快速反应制备得多孔碳酸钙微球分散性好、粒度均匀,晶型为单一球霰石相,纯度较高;孔径主要分布在45 nm左右,比表面积达7.19 m²/g。     

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。     

二氧化碳矿化高钙基固废制备微细碳酸钙研究进展

微细碳酸钙作为一种重要的化工填充物，广泛地应用于造纸、油墨、橡胶、塑料等行业。随着当前碳减排行动的日趋深入，微细碳酸钙制备从原料到工艺路线已经越来越多元化。利用工业高钙原料，如钢渣、电石渣、废弃石膏等作为钙源耦合CO₂制备微细碳酸钙的技术越来越被关注。本文综述了CO₂矿化高钙固废制备微细碳酸钙的研究进展，分别对采用氧化钙、氢氧化钙、硫酸钙以及高钙基工业固废等材料制备微细碳酸钙进行了具体介绍。比较了在不同材料与CO₂矿化反应制备碳酸钙的技术特性以及优化碳酸钙产品性能方面的最新成果，并对最具代表性的工业固体废弃物制备微细碳酸钙技术规模化应用及环境经济性评价进行了总结归纳。在初步技术经济分析的基础上，发现当前CO₂矿化高钙固废制备微细碳酸钙的规模化应用主要受限于碳酸钙结晶速度快、运行成本高及能源强度大等方面。为更好地开展大规模工业化应用，建议如下：一是针对碳酸钙结晶过程，着眼于微观反应机制和高钙固废材料特性，开发有效适用于工业应用的控制方法；二是将工业固废资源化与合成精细化碳酸钙技术耦合，推进特定工艺开发...     

利用煤焦油中酚类物质St?ber法制备碳纳米球用于CO2吸附

煤焦油的排放和直接利用会造成严重的环境污染，开发高附加值材料的绿色合成方法及应用是煤焦油利用的关键。本文采用St?ber法以间苯二酚和中低温煤焦油为碳源与甲醛聚合制备了多孔碳纳米球CO₂吸附剂，通过扫描电子显微镜、N₂吸附-脱附测试、傅里叶变换红外吸收光谱、X射线衍射等手段对样品进行测试和分析。考察了预聚温度、水热温度和煤焦油添加量对碳纳米球的孔结构和CO₂吸附性能的影响。预聚温度为60℃、水热温度为200℃时，产物具有最优异的比表面积和CO₂吸附性能。C₁-R₁-RT-200吸附剂的比表面积达到787m²/g,CO₂最大吸附量为4.64mmol/g。当煤焦油占总投料质量的50%～76%时，产物的CO₂吸附性能较好，优于纯的间苯二酚模型化合物。所制备的多孔碳纳米球的CO₂吸附等温线可以很好地吻合Langmuir等温线模型，说明多孔碳纳米球对CO₂的...     

流化床阻垢系统对CaCO3非稳定晶型影响机制研究

研究了不同回流速率和Ca²⁺浓度在流化床反应器中对结垢过程碳酸钙(Ca CO₃)晶型的影响因素及相关机制。结果表明，流化床水力扰动可以阻止结晶前驱物向稳定相方解石转变。Ca²⁺质量浓度为2 000 mg/L时，回流速率提升促进非稳定相球状霰石和文石增长，最高占比可达90%以上(10 m/h)，控制Ca CO₃结晶终止于亚稳阶段。回流速率为8 m/h时，Ca²⁺浓度升高利于非稳定相玫瑰状及球状霰石生成，霰石含量可达90%以上，证明高钙浓度利于抑制霰石向方解石转变，形成有效阻垢。     

晶种法制备亚微米纺锤形碳酸钙

采用晶种作为晶形控制剂,采用碳化法制备了亚微米纺锤形碳酸钙。研究了晶种添加量、碳化起始温度等因素对碳酸钙颗粒形貌的影响。采用透射电镜（TEM）、BET法比表面积测试等对样品的形貌和性能进行了表征。结果表明：晶种在碳化过程中具有异相成核作用,提供成核位点,使生成的碳酸钙微晶在其表面生长成纺锤形。在碳化起始温度为30~35 ℃、晶种添加量为20%（质量分数）条件下,可制备单个颗粒粒径为400~600 nm、长径比为4的亚微米纺锤形碳酸钙。     

基于工业原料制备的γ-C2S碳化制度研究及其机理分析

在“双碳”背景下,碳化硬化型胶凝材料的研究为水泥行业实现碳中和提供了较好的思路。本文采用工业钙质和硅质原料制备γ-C₂S,探究CO₂浓度、CO₂压力、碳化湿度、碳化时间等因素对γ-C₂S碳化性能的影响,明确最佳碳化制度,并通过XRD和电子扫描探针等测试,对γ-C₂S碳化机理进行深入分析。结果表明,工业原材料制备的γ-C₂S的抗压强度和固碳量随碳化养护时间、碳化养护湿度、CO₂浓度的增大而增大,碳化养护8h抗压强度可达155.8MPa,固碳量达16.96wt.%。     

多孔碳酸钙微球的快速制备

在室温下采用复分解法不添加控制剂,通过快速混合溶液制备出多孔碳酸钙微球,考察不同碳源、钙源和浓度体系对产物的影响。样品通过X-射线衍射、场发射扫描电子显微镜和比表面与孔隙分析仪进行表征。结果表明,在0.25 mol/L浓度条件下,采用Ca(CH_3COO)_2与(NH_4)_2CO_3溶液快速反应制备得多孔碳酸钙微球分散性好、粒度均匀,晶型为单一球霰石相,纯度较高;孔径主要分布在45 nm左右,比表面积达7.19 m~2/g。     

碳化参数对纳米碳酸钙粒径与形貌的影响

在搅拌鼓泡釜中研究了碳化法制备立方形纳米碳酸钙的各个实验参数,包括碳化温度、氢氧化钙质量分数、二氧化碳流量、晶形导向剂、搅拌速度等对产品形貌和粒径的影响,采用扫描电镜、X射线衍射仪对产品进行了表征.结果表明:晶形导向剂、氢氧化钙质量分数是影响产品形貌的主要因素;碳化温度、二氧化碳流量和搅拌速度是影响产品粒径的主要因素.以硫酸锌为晶形导向剂合成立方形纳米碳酸钙的最佳碳化条件:碳化温度为15～30 ℃,氢氧化钙质量分数为6%～11%,单位质量氧化钙的二氧化碳流量为0.08～0.15 L/min,搅拌速度为200～400 r/min.在此条件下可以制备粒径为30～80 nm的立方形碳酸钙.     

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。     

超高强碳矿化材料的设计与制备

碳矿化材料是由固碳胶凝材料通过与CO₂在常规环境下的碳化反应快速形成以碳酸钙为主要基体组成的复合材料，是实现工业烟气CO₂建材化利用的重要技术途径。本工作以γ-C₂S为固碳胶凝材料，研究了Fe掺杂、壳聚糖引入、养护制度设计3种复合增强措施对碳矿化材料力学性能与产物组成的影响规律。结果表明，不同的增强措施并非简单的叠加效应，也存在矛盾关系，其中，可以获得超高强度的组别有：Fe–γ-C₂S+壳聚糖引入的碳矿化材料在养护24 h后抗压强度达到200 MPa以上，壳聚糖引入组可以在延长养护时间后获得更高的强度上限，养护7 d后抗压强度可达约230MPa。Fe–γ-C₂S组的碳酸钙晶型以方解石为主，而长期CO₂养护下的γ-C₂S组则为文石相组成。不同的产物组成也是影响强度增长的重要因素，由此提出超高强碳矿化材料的理想结构模型：壳聚糖存在于硅凝胶与碳酸钙之间，连接两相，方解石生长于内部，文石包裹于外部。方解石为碳矿化体养护早期提供强度，文石则在外...     

多孔碳酸钙的制备及应用研究进展

碳酸钙是一种稳定的无机化合物,在自然界中广泛存在。多孔碳酸钙作为无机材料,以其比表面积大、无毒、生物相容性好等优点而被广泛应用于化工、医药、冶金、食品等行业。但多孔碳酸钙的结构、性能与应用受其制备方法和工艺影响严重,不同方法制备得到的多孔碳酸钙呈现出千差万别的结构和晶型。本文主要介绍了多孔碳酸钙的常用制备方法,主要有模板法、乳状液膜法、共沉淀法、溶剂/水热法、凝胶结晶法、盐析法等,并简要阐述了各种方法的制备原理与优缺点,同时将一些较新领域应用所取得的成果进行了归纳。指出国内外研究多孔碳酸钙在制备方法和工艺方面存在产品结构与性能难精确控制、过程节能环保不到位、原料利用较局限等问题,建议开展多孔碳酸钙在废水废气方面的应用研究。