Préparation de carbonate de calcium sphérique par cristallisation et carbonisation par réaction d’hypergravité
Les formes courantes de carbonate de calcium comprennent principalement la forme irrégulière, la forme de fuseau, la forme sphérique, la forme de flocon et la forme de cube, etc. Différentes formes de carbonate de calcium ont différents domaines d’application et fonctions. , solubilité et grande surface spécifique, etc., ont des applications importantes dans les domaines des plastiques, du caoutchouc, de l’alimentation et de la fabrication du papier.
À l’heure actuelle, les principales méthodes de préparation du carbonate de calcium sphérique sont la méthode de métathèse et la méthode de carbonisation. Bien que la méthode de métathèse puisse produire du carbonate de calcium sphérique avec une morphologie régulière et une bonne dispersion, les matières premières de cette méthode sont coûteuses et une grande quantité d’ions d’impuretés sera introduite, ce qui n’est pas adapté à une production industrielle. La méthode de carbonisation est la méthode la plus couramment utilisée dans l’industrie. La méthode de carbonisation traditionnelle est principalement divisée en méthode de carbonisation intermittente et méthode de carbonisation par pulvérisation continue. Bien que le procédé de carbonisation ait un faible coût et puisse être produit à grande échelle, le procédé de carbonisation traditionnel pour la préparation de carbonate de calcium sphérique présente des problèmes tels qu’une distribution inégale de la taille des particules et une faible efficacité de production.
La méthode de cristallisation par réaction d’hypergravité est une nouvelle méthode de préparation de nanomatériaux, et son essence est de générer une force centrifuge énorme grâce à une rotation à grande vitesse, simulant l’environnement du champ d’hypergravité. Le rotor d’emballage rotatif à grande vitesse dans le réacteur à hypergravité bat le liquide en filaments liquides, gouttelettes ou films liquides, et la surface spécifique du liquide augmente fortement. 1 à 3 ordres de grandeur, les processus de micro-mélange et de transfert de masse sont grandement améliorés, de sorte que le temps de réaction est plus court que la méthode de carbonisation traditionnelle, et le produit présente les avantages d’une petite taille de particules, d’une distribution granulométrique étroite, d’une grande pureté du produit , et une morphologie plus régulière. . Les réacteurs à hypergravité sont largement utilisés dans la préparation de nanomatériaux en raison de leurs bons effets de micro-mélange et de transfert de masse.
Le carbonate de calcium sphérique est cultivé à partir de vatérite dans la plupart des cas, mais la vatérite, en tant que forme cristalline thermodynamiquement instable, est difficile à exister de manière stable dans un environnement humide et une solution aqueuse, et nécessite des méthodes spéciales pour l’obtenir de manière stable. La recherche montre que l’introduction de NH4+ pendant la réaction de carbonisation peut non seulement inhiber la formation de calcite pendant le processus de cristallisation et faciliter la transformation de la forme cristalline du carbonate de calcium en vatérite, mais aussi l’atmosphère de NH4+ peut rendre la vatérite générée existent de façon stable dans la solution.
Différent de NH4+, les acides aminés acides se dissocient en solution et se combinent avec Ca2+ pour former une matrice cristalline germe. Sous l’influence de la matrice cristalline d’ensemencement, le carbonate de calcium résultant apparaîtra également en phase cristalline métastable, et en acide aminé approprié L’introduction générera des fonctions spécifiques et modifiera la morphologie lors de la cristallisation du carbonate de calcium.
En utilisant de l’acide glutamique et du chlorure d’ammonium bon marché comme additifs, la préparation contrôlable de carbonate de calcium sphérique dans un champ d’hypergravité a été étudiée, et les effets des deux additifs dans la synthèse du carbonate de calcium ont été étudiés. Les résultats ont montré que :
(1) En utilisant la méthode de cristallisation et de carbonisation par réaction d’hypergravité, la taille des particules peut être obtenue dans les conditions optimales où l’acide L-glutamique et le chlorure d’ammonium sont ajoutés à 4 % et 20 % d’hydroxyde de calcium, respectivement, et le facteur d’hypergravité est de 161,0. Carbonate de calcium de vatérite pur à haute sphéricité d’environ 500 nm.
(2) Avant le début de la réaction, l’acide L-glutamique et les ions calcium dans la solution forment une matrice, qui affecte la nucléation et la croissance du carbonate de calcium, et l’abondance de NH4+ dans la solution pendant la réaction fournit un bon environnement pour la formation de vaterite, La coupe à grande vitesse du liquide par le réacteur à hypergravité empêche la possibilité d’un revêtement excessif de matières premières d’hydroxyde de calcium et réalise la préparation contrôlable de carbonate de calcium sphérique.