تحضير كربونات الكالسيوم الكروية عن طريق التبلور والكربنة من تفاعل الجاذبية المفرطة

تشمل الأشكال الشائعة لكربونات الكالسيوم بشكل أساسي الشكل غير المنتظم ، وشكل المغزل ، والشكل الكروي ، وشكل الرقائق وشكل المكعب ، إلخ. للأشكال المختلفة من كربونات الكالسيوم مجالات ووظائف تطبيق مختلفة. ، الذوبان ومساحة السطح المحددة الكبيرة ، وما إلى ذلك ، لها تطبيقات مهمة في مجالات البلاستيك والمطاط والأغذية وصناعة الورق.

في الوقت الحاضر ، فإن طرق التحضير الرئيسية لكربونات الكالسيوم الكروية هي طريقة التحويل الكيميائي وطريقة الكربنة. على الرغم من أن طريقة التحويل الكيميائي مزدوج التبادل يمكن أن تنتج كربونات الكالسيوم الكروية مع التشكل المنتظم والتشتت الجيد ، فإن المواد الخام لهذه الطريقة باهظة الثمن وسيتم إدخال كمية كبيرة من أيونات الشوائب ، وهي غير مناسبة للإنتاج الصناعي. طريقة الكربنة هي الطريقة الأكثر استخدامًا في الصناعة. تنقسم طريقة الكربنة التقليدية بشكل أساسي إلى طريقة الكربنة المتقطعة وطريقة الكربنة بالرش المستمر. على الرغم من أن طريقة الكربنة منخفضة التكلفة ويمكن إنتاجها على نطاق واسع ، إلا أن طريقة الكربنة التقليدية لتحضير كربونات الكالسيوم الكروية بها مشاكل مثل التوزيع غير المتكافئ لحجم الجسيمات وانخفاض كفاءة الإنتاج.

طريقة بلورة تفاعل الجاذبية المفرطة هي طريقة جديدة لتحضير المواد النانوية ، وجوهرها هو توليد قوة طرد مركزي ضخمة من خلال الدوران عالي السرعة ، ومحاكاة بيئة مجال الجاذبية المفرطة. يقوم دوار التعبئة الدوار عالي السرعة في مفاعل الجاذبية المفرطة بضرب السائل في خيوط سائلة أو قطرات أو أغشية سائلة ، وتزداد مساحة السطح المحددة للسائل بشكل حاد. من 1 إلى 3 أوامر من حيث الحجم ، تم تحسين عمليات الخلط الدقيق ونقل الكتلة بشكل كبير ، وبالتالي فإن وقت التفاعل أقصر من طريقة الكربنة التقليدية ، ويتمتع المنتج بمزايا حجم الجسيمات الصغيرة ، وتوزيع حجم الجسيمات الضيق ، ونقاوة المنتج العالية ، ومورفولوجيا أكثر انتظامًا. . تُستخدم مفاعلات الجاذبية المفرطة على نطاق واسع في تحضير المواد النانوية نظرًا لما تتمتع به من تأثير جيد في الخلط الدقيق ونقل الكتلة.

تزرع كربونات الكالسيوم الكروية من vaterite في معظم الحالات ، ولكن من الصعب وجود vaterite ، كشكل بلوري غير مستقر ديناميكيًا حراريًا ، بشكل ثابت في بيئة رطبة ومحلول مائي ، ويتطلب بعض الطرق الخاصة للحصول عليه بشكل مستقر. أظهر البحث أن إدخال NH4 + أثناء تفاعل الكربنة لا يمكن أن يثبط فقط تكوين الكالسيت أثناء عملية التبلور ، ويسهل تحول الشكل البلوري لكربونات الكالسيوم إلى فاتيريت ، ولكن أيضًا الغلاف الجوي لـ NH4 + يمكن أن يجعل المادة المتولدة. موجود بثبات في الحل.

يختلف عن NH4 + ، سوف تنفصل الأحماض الأمينية الحمضية في محلول وتتحد مع Ca2 + لتشكيل قالب بلوري بذرة. تحت تأثير قالب بلورة البذور ، ستظهر كربونات الكالسيوم الناتجة أيضًا في طور بلوري غير مستقر ، وحمض أميني مناسب. ستولد المقدمة وظائف محددة وتعديل التشكل أثناء تبلور كربونات الكالسيوم.

باستخدام حمض الجلوتاميك غير المكلف وكلوريد الأمونيوم كمضافات ، تمت دراسة التحضير القابل للتحكم لكربونات الكالسيوم الكروية في مجال الجاذبية المفرطة ، وتم دراسة تأثير المضافتين في تخليق كربونات الكالسيوم. أظهرت النتائج أن:

(1) باستخدام طريقة بلورة تفاعل الجاذبية المفرطة وطريقة الكربنة ، يمكن الحصول على حجم الجسيمات في ظل الظروف المثلى التي يتم فيها إضافة حمض L-glutamic وكلوريد الأمونيوم عند 4٪ و 20٪ هيدروكسيد الكالسيوم ، على التوالي ، وعامل الجاذبية المفرطة 161.0. كربونات كالسيوم فاتريت نقية ذات كروية عالية تبلغ حوالي 500 نانومتر.

(2) قبل بدء التفاعل ، يشكل حمض L-glutamic وأيونات الكالسيوم في المحلول قالبًا ، مما يؤثر على تنوي ونمو كربونات الكالسيوم ، ويوفر NH4 + الوفير في المحلول أثناء التفاعل بيئة جيدة لتكوين فاتيرايت ، قطع السائل عالي السرعة بواسطة مفاعل الجاذبية المفرطة يمنع إمكانية الطلاء المفرط للمواد الخام هيدروكسيد الكالسيوم ، ويحقق التحضير القابل للتحكم لكربونات الكالسيوم الكروية.