تهیه کربنات کلسیم کروی با کریستالیزاسیون و کربونیزاسیون واکنش با جاذبه زیاد

اشکال متداول کربنات کلسیم عمدتاً شامل شکل نامنظم، شکل دوکی، شکل کروی، شکل پوسته پوسته و شکل مکعب و غیره است. اشکال مختلف کربنات کلسیم زمینه ها و عملکردهای متفاوتی دارند. حلالیت و سطح ویژه زیاد و غیره کاربردهای مهمی در زمینه ساخت پلاستیک، لاستیک، مواد غذایی و کاغذ دارد.

در حال حاضر روشهای اصلی تهیه کربنات کلسیم کروی روش متاتز و روش کربنیزاسیون می باشد. اگرچه روش متاتز می تواند کربنات کلسیم کروی با مورفولوژی منظم و پراکندگی خوب تولید کند، اما مواد اولیه این روش گران است و مقدار زیادی یون ناخالص وارد می شود که برای تولید صنعتی مناسب نیست. روش کربونیزاسیون رایج ترین روش مورد استفاده در صنعت است. روش کربونیزاسیون سنتی عمدتاً به روش کربنیزاسیون متناوب و روش کربنیزاسیون اسپری پیوسته تقسیم می شود. اگرچه روش کربنیزاسیون هزینه پایینی دارد و می‌توان آن را در مقیاس بزرگ تولید کرد، اما روش کربن‌سازی سنتی برای تهیه کربنات کلسیم کروی دارای مشکلاتی مانند توزیع ناهموار اندازه ذرات و راندمان پایین تولید است.

روش تبلور واکنش ابر گرانشی روش جدیدی برای تهیه نانومواد است و ماهیت آن تولید نیروی گریز از مرکز عظیم از طریق چرخش با سرعت بالا، شبیه‌سازی محیط میدان فوق‌گرانشی است. روتور بسته بندی چرخان با سرعت بالا در راکتور هایپرگرانشی، مایع را به رشته های مایع، قطرات یا فیلم های مایع تبدیل می کند و سطح ویژه مایع به شدت افزایش می یابد. 1 تا 3 مرتبه بزرگی، فرآیندهای ریز اختلاط و انتقال جرم بسیار افزایش می‌یابد، بنابراین زمان واکنش کوتاه‌تر از روش کربن‌سازی سنتی است و محصول دارای مزایای اندازه ذرات کوچک، توزیع اندازه ذرات باریک، خلوص بالا محصول است. و مورفولوژی منظم تر. . راکتورهای فوق گرانش به دلیل اثرات میکرو اختلاط خوب و انتقال جرم به طور گسترده در تهیه نانومواد استفاده می شوند.

کربنات کلسیم کروی در اکثر موارد از واتریت رشد می کند، اما واتریت به عنوان یک شکل کریستالی ناپایدار ترمودینامیکی، وجود پایدار در محیط مرطوب و محلول آبی دشوار است و برای به دست آوردن پایدار آن نیاز به روش های خاصی دارد. تحقیقات نشان می‌دهد که معرفی NH4+ در طی واکنش کربن‌سازی نه تنها می‌تواند از تشکیل کلسیت در طول فرآیند تبلور جلوگیری کند و تبدیل فرم کریستالی کربنات کلسیم به واتریت را تسهیل کند، بلکه اتمسفر NH4+ می‌تواند واتریت تولید شده را ایجاد کند. به طور پایدار در راه حل وجود دارد.

متفاوت از NH4+، اسیدهای آمینه اسیدی در محلول تجزیه می شوند و با Ca2+ ترکیب می شوند تا یک قالب کریستالی بذری را تشکیل دهند. تحت تأثیر الگوی کریستال دانه، کربنات کلسیم حاصل نیز فاز کریستالی متقابل و آمینو اسید مناسب ظاهر می شود.

با استفاده از اسید گلوتامیک ارزان قیمت و کلرید آمونیوم به عنوان مواد افزودنی، آماده سازی قابل کنترل کربنات کلسیم کروی در یک میدان فوق جاذبه مورد مطالعه قرار گرفت و اثرات این دو افزودنی در سنتز کربنات کلسیم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که:

(1) با استفاده از روش کریستالیزاسیون و کربنیزاسیون واکنش هایپرگرانشی، اندازه ذرات را می توان تحت شرایط بهینه به دست آورد که اسید ال-گلوتامیک و کلرید آمونیوم به ترتیب با 4% و 20% هیدروکسید کلسیم اضافه می شوند و ضریب جاذبه 161.0 است. کربنات کلسیم واتریت خالص با کروییت بالا در حدود 500 نانومتر.

(2) قبل از شروع واکنش، اسید ال-گلوتامیک و یون‌های کلسیم در محلول یک قالب را تشکیل می‌دهند که بر هسته‌بندی و رشد کربنات کلسیم تأثیر می‌گذارد و NH4+ فراوان در محلول در طول واکنش، محیط خوبی را برای تشکیل کلسیم فراهم می‌کند. vaterite، برش با سرعت بالا مایع توسط راکتور گرانش از احتمال پوشش بیش از حد مواد خام هیدروکسید کلسیم جلوگیری می کند و آماده سازی قابل کنترل کربنات کلسیم کروی را محقق می کند.