Способ получения ватерита карбоната кальция
Существуют три распространенные кристаллические формы карбоната кальция: арагонит, ватерит и кальцит. С точки зрения термодинамической стабильности тип кальцита является наиболее термодинамически стабильной кристаллической формой и широко распространен в природе; в то время как тип ватерита является наиболее нестабильным, находится в метастабильном состоянии и существует только у некоторых рыб в природе. Отолитовые органы, спикулы асцидий, ткани ракообразных.
Существует два основных способа получения карбоната кальция ватерита, а именно перекристаллизация растворением и прямое превращение твердой фазы в твердую. В настоящее время считается, что путь растворения и перекристаллизации является основным путем получения карбоната кальция типа ватерита, то есть аморфный карбонат кальция образуется в качестве исходной фазы в растворе. Однако растворимость карбоната кальция типа ватерита относительно высока, и происходит растворение и последующее зародышеобразование и рост карбоната кальция типа кальцита. Такой процесс происходит непрерывно, в результате чего карбонат кальция типа ватерита постепенно превращается в карбонат кальция типа кальцита.
Исходя из пути и механизма образования, высокочистый карбонат кальция типа ватерита в основном получают путем ингибирования процесса растворения и рекристаллизации. В настоящее время общие методы получения можно разделить на три типа: метод карбонизации, метод метатезиса и метод термического разложения в соответствии с принципами, используемыми в процессе синтеза.
1. Карбонизация
В методе карбонизации в качестве источника кальция используется щелочной раствор, содержащий растворимые соли кальция, и получают карбонат кальция типа ватерита путем введения в раствор газообразного CO2 и регулирования условий процесса. Источник кальция в основном делится на два вида: водный раствор гидроксида кальция и щелочной раствор хлорида кальция. Следовательно, также определяются две основные системы, приготовленные методом карбонизации: реакционная система Ca(OH)2-H2O-CO2 и реакционная система CaCl2-NH3·H2O-CO2. Большое количество исследований показало, что обе системы могут хорошо производить карбонат кальция ватерита.
Однако метод карбонизации имеет преимущества низкой стоимости и простого технологического оборудования и в настоящее время является основным методом промышленного производства для получения различных видов продуктов из карбоната кальция в стране и за рубежом. В то же время отечественные и зарубежные исследователи увеличили скорость массопереноса и дисперсию газообразного CO2 в растворе с помощью таких устройств, как диспергаторы газа, а также повысили эффективность и выход карбоната кальция типа ватерита. Поэтому углекислоту типа ватерита получают карбонизацией. Кальций имеет большие перспективы применения.
2. Метод двойного разложения
Метод двойного разложения относится к смешиванию раствора соли кальция и раствора карбоната при определенных условиях, чтобы вызвать реакцию двойного разложения, и в то же время добавление регулятора кристаллической формы и контроль температуры реакции, концентрации и других факторов для контроля приготовления ватерит карбонат кальция. Как правило, во время приготовления один раствор можно быстро смешать с другим раствором для реакции, или один раствор можно ввести в другой раствор, регулируя скорость добавления для реакции, и в то же время требуется перемешивание. Способствовать реакции метатезиса.
3. Метод термического разложения
Метод термического разложения представляет собой новый метод получения карбоната кальция ватерита, в основном относится к получению карбоната кальция ватерита путем термического разложения бикарбоната кальция и контроля условий. Обычно цель получения карбоната кальция типа ватерита достигается путем регулирования температуры разложения, времени разложения, режима перемешивания и добавок с использованием насыщенного водного раствора бикарбоната кальция.
Принцип приготовления метода термического разложения прост, процесс короткий, а требования к оборудованию низкие, но чистота продукта карбоната кальция ватерита низкая, время разложения длительное, а реакцию разложения трудно контролировать; в то же время температура, необходимая в производственном процессе, высока, а потребление энергии велико. большие и трудно применимые на практике. Отечественных и зарубежных исследований по этому методу мало, и предстоит еще много работы в теории и практике.