镁离子对碳酸钙晶型影响研究

利用扫描电子显微镜( SEM)和X-射线衍射(XRD)技术对加入Mg2+后生成的CaCO3形貌和晶型进行了表征,探讨了Mg2+对CaCO3结晶过程和晶型的影响.结果表明,加入Mg2+后生成的CaCO3晶型主要为文石和方解石,且文石的含量高于方解石.随着加入Mg2+浓度的增加,文石含量逐渐增加,文石的针状晶须趋于细化.当Mg2+浓度高于0.50 mmol· L-1时对方解石有很强的抑制作用,溶液中Mg2+的存在有利于CaCO3晶型由方解石向文石转化.     

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.     

磁场对碳酸钙成核结晶过程的影响

利用自行设计的磁化水循环装置,测定了不同温度下,含有Ca2++CO32-+HCO32-的纯水溶液垂直通过均匀可调磁场(最高达4 100 mT)经磁处理后溶液的电导率、浊度和碳酸钙浓度的变化趋势,用XRD测定了不同磁处理条件下得到的碳酸钙晶型,研究了碳酸钙的成核结晶过程,从热力学角度探讨了磁场对碳酸钙成核结晶过程的作用机理.实验结果表明,磁场对碳酸钙晶体生成速率和晶型结构的影响主要是因为磁处理改变了水分子簇的结构,从而改变了碳酸钙晶核先驱水合化碳酸钙的形成和脱水过程.     

P123/Mg~(2+)水溶液中CaCO_3结晶及形貌的调控研究

在三嵌段共聚物P123与Mg2+的混合水溶液中,通过控制反应条件对CaCO3的微粒形貌进行调控。探讨了Mg2+浓度、反应时间、反应温度及P123浓度对CaCO3粒子形貌和晶型的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)对合成样品进行了表征。结果表明,Mg2+与Ca2+的质量比对CaCO3粒子形貌和晶型具有重要的影响。     

磁处理对碳酸钙过饱和溶液析晶影响的TLVM研究

利用时间延迟摄像显微镜(TLWM)系统,研究了磁处理对碳酸钙过饱和溶液析出晶型的影响。结果表明．磁处理增加了溶液中文石生成的几率,沉淀中文石浓度增多,方解石成分减少。在整个TLVM实时观测过程中,未发现任何的晶型间的转变。流速对磁处理效果影响的研究表明,存在最佳流速,在该流速下,过饱和溶液析出物中几乎全为文石和少量的球霰石,而没有方解石的成分,从而形成软垢,达到最佳的阻垢效果。     

纳米CaCO3及偶联剂对小本体PP结晶的影响

采用熔融共混法制备了小本体聚丙烯/纳米CaCO3复合材料(SBPP/纳米CaCO3),研究了经铝钛复合偶联剂处理前后的纳米CaCO3粒子对SBPP结晶性能的影响.结果表明纳米粒子能够诱导β晶的形成,提高SBPP的结晶度,降低SBPP球晶尺寸,使得球晶均匀程度增加,并且纳米CaCO3经偶联剂处理后以上几种效果更为显著;纳米CaCO3可以提高材料的结晶温度和结晶速率,但经偶联剂处理的纳米粒子的结晶速率却小于未经偶联剂处理的材料的结晶速率,说明偶联剂的加入在一定程度上抑制了纳米CaCO3对SBPP/纳米CaCO3复合材料的结晶过程.     

电化学水处理中碳酸钙结晶形态的研究

研究在电化学水处理中，电场对CaCO3结晶形态的影响。正常情况下， CaCO3形成稳定方解石型，其晶型通常为排列整齐、结构致密、质地坚硬的方解石型，难以去除。但在电场效应作用下，电流为0．3 A、极板间距为50 mm时，电场力能有效地促使CaCO3结晶形式转变为较为疏松的纹石型和球霰石型晶体，使其不容易附着在管道壁上且便于剥离去除。     

表面活性离子液体的合成及其在促进CO_2水合物生成中的应用

合成出3种表面活性离子液体1-(3-磺酸基)丙基六亚甲基亚胺十二烷基苯磺酸、1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸和1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基咪唑十二烷基苯磺酸,用1HNMR,FTIR,TG和元素分析方法对其进行了表征,并测定了这3种表面活性离子液体的表面张力。实验结果表明,合成的3种表面活性离子液体具有离子液体和表面活性剂的双功能特性,其水溶液的表面张力与十二烷基苯磺酸钠水溶液的表面张力相近,将其应用于CO2水合物生成的实验中,三者均能明显促进CO2水合物的生成,其中1-(3-磺酸基)丙基哌啶十二烷基苯磺酸促进CO2水合物生成的效果最佳,在4℃时其300 mg·L-1的水溶液与纯水和700 mg·L-1的十二烷基苯磺酸钠水溶液相比,CO2水合物相平衡压力分别下降20.1%和13.6%。     

“一步法”合成改性纳米碳酸钙及表征

通过直接沉淀法、微乳液法和水热法合成并改性了纳米CaCO3。3种方法均有表面活性剂的介入,目的在于表面活性剂在控制碳酸钙晶粒生长的同时可使纳米CaCO3表面得到改性。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)等分析测试方法对产物的物相、形貌及颗粒大小进行表征。结果表明,采用水热法在十二烷基磺酸钠(SDS)和EDTA共同作用下得到粒径为20~50 nm的方解石型纳米CaCO3,通过表面活性剂与纳米CaCO3表面的化学吸附实现表面改性的目的。     

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.     

磁处理对水溶液pH值和电导率的影响

碳酸钙、碳酸氢钙及其混合水溶液分别以3．7m/s的流速通过磁场强度为6040高斯的正交磁场进行循环运行,磁处理后碳酸钙水溶液的pH值快速下降直至恒定,碳酸氢钙水溶液的pH值先下降后上升出现一最低值,而混合水溶液的pH值则缓慢下降,三种溶液的电导率均上升;室温放置24h后pH值的变化趋势未变,但电导率变得相近,说明磁处理主要通过促进CO2的溶解而起作用的并具有“记忆效应”,这种作用与溶液的性质有关;溶液加热后的pH值及电导率的变化也证明了这一点。     

换热面上碳酸钙的结垢行为及垢形

研究了循环冷却水及池式沸腾系统中换热面上碳酸钙的结垢行为 ,对垢形进行了分析 .考察了分子自组装膜 (SAM)低能表面循环冷却水系统中碳酸钙结垢诱导期及过诱导期特性 ,研究了污垢的脱除现象 .结果表明 ,在诱导期内进行脱除可减少污垢的发生 ,在诱导期后进行脱除会增加污垢的发生 .扫描电镜 (SEM )表明 ,在阻垢剂存在下 ,循环冷却水系统中形成的碳酸钙垢形发生了变化 .利用扫描电镜与原子力显微镜 (AFM)对池式沸腾系统中生成的碳酸钙形貌进行了研究 ,发现在阻垢剂存在下以方解石为主的垢形变成了以文石和球霰石为主的垢型 ,同时碳酸钙表面的台阶发生了聚并现象 .垢形分维分析表明 ,在阻垢剂存在下两种系统中生成的碳酸钙垢形的分维值都增大了 .     

膦酰基羧酸对碳酸钙的阻垢机理

通过透射电镜、扫描电镜和X射线衍射仪分析了投加膦酰基羧酸（POCA）对碳酸钙形貌及晶格参数2θ的影响，发现投加POCA改变了CaCO₃垢的结晶习惯并对方解石有一定的晶格扭曲作用，随着加药量的增加，方解石的比例减少，而文石和球霰石的比例增加，POCA对方解石（110）晶面的抑制作用强于（104）晶面;同时采用分子动力学(MD)方法，模拟计算了POCA与方解石的(110)、（104）晶面的相互作用， 结果表明：聚合物分子与晶面之间的结合能主要由Coulomb作用和van der Waals作用力提供。比较POCA在方解石两晶面上的结合能，发现E_bind(110)大于E_bind(104)，两者数值之比约为1.39，即POCA分子与(110)面的结合比(104)面更牢固，说明POCA对(110)面生长的抑制居于主导地位。两种研究方法得到的结论一致。     

不同晶型CaCO3表面改性及CaCO3/PDMS超疏水涂层的制备

利用硬脂酸钠(NaSt)和油酸钠(NaOL)对文石型和方解石型两种CaCO₃粉体进行表面改性，将改性的CaCO₃粉体与聚二甲基硅氧烷(PDMS)共混，喷涂得到了CaCO₃/PDMS基超疏水涂层。采用XRD、SEM、接触角测量仪对改性CaCO₃粉体及超疏水涂层进行测试，考察了不同晶型CaCO₃用量对涂层疏水性能的影响，并对超疏水涂层的自清洁性及稳定性进行了评价。结果表明，当NaSt和NaOL用量分别为反应体系CaCO₃理论生成质量的5%时，CaCO₃粉体改性效果最好，所制备的CaCO₃/PDMS涂层疏水性最佳。当CaCO₃和PDMS质量比为1.5∶1时，CaCO₃/PDMS涂层接触角>150°，具有超疏水性。玻璃板涂层表面的亚甲基蓝污染物可以完全随着液滴被冲走，没有残留，且经过500 m L流速5 m/s的水流冲击，接触角仍达140°以上。     

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。     

The inner-shell film: an immediate structure participating in pearl oyster shell formation

In mollusks, the inner shell film is located in the shell-mantle zone and it is important in shell formation. In this study, we found that the film was composed of two individual films under certain states and some columnar structures were observed between the two individual films. The inner shell film was separated with the process of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) treatment and the film proteins were extracted. Amino acid analysis showed that the film proteins may consist of shell framework proteins. The calcite crystallization experiment showed that the film proteins could inhibit the growth of calcite, while the CaCO(3) precipitation experiment showed that the film proteins could accelerate the rate of CaCO(3) precipitation. All these results suggested that the film plays an important role in shell formation. It may facilitate the aragonite formation by inhibiting the growth of calcite and accelerate the shell growth by promoting the precipitation of CaCO(3) crystals.     

磁场处理对水分子结构和CaCO3成核影响实验及分析

采用紫外可见分光光度法研究了CaCl2溶液在是否施加交变磁场及不同温度、浓度下吸光度的变化情况,证明了磁处理对水分子间结构状态的影响.通过对CaCO3溶液的电导率与加磁反应时间之间的实验分析,进一步验证了磁处理对CaCO3晶核生成的促进作用.     

CaCO3晶须改性UV固化材料的性能研究及应用

采用硅烷偶联剂(KH-570)对CaCO3晶须进行表面改性,研究了改性CaCO3晶须对紫外光固化顺丁烯二酸酐-端羟基聚丁二烯改性环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯材料性能的影响。结果表明,当CaCO3晶须质量分数为15%时,两种材料的拉伸强度均达到最大值,分别比基体树脂固化材料提高了110%和95%。当CaCO3晶须质量分数为10%时,两种材料的冲击性能、耐磨性能最好,冲击强度比基体树脂分别提高40%和25%,磨损量比基体树脂分别降低91.25%、91.70%。另外,探讨了CaCO3晶须改善材料耐磨性的机理。     

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