วิธีการเตรียมวาเทอไรท์ แคลเซียม คาร์บอเนต

แคลเซียมคาร์บอเนตมีรูปแบบผลึกทั่วไปสามรูปแบบ: อาราโกไนต์ วาเทอไรท์ และแคลไซต์ จากมุมมองของความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์ ชนิดแคลไซต์เป็นรูปแบบผลึกที่คงตัวทางอุณหพลศาสตร์มากที่สุดและมีอยู่ในธรรมชาติอย่างแพร่หลาย ในขณะที่ชนิดวาเทอไรต์นั้นไม่เสถียรที่สุด ในสถานะที่แพร่กระจายได้ และมีอยู่ในปลาบางชนิดในธรรมชาติเท่านั้น อวัยวะ Otolith, ascidian spicules, เนื้อเยื่อครัสเตเชียน

มีสองวิธีหลักในการสร้างวาเทอไรท์แคลเซียมคาร์บอเนต ได้แก่ การตกผลึกใหม่ของการละลายและการเปลี่ยนรูปโดยตรงของเฟสของแข็ง-ของแข็ง ในปัจจุบัน เชื่อกันว่าเส้นทางการละลายและการตกผลึกใหม่เป็นวิธีหลักในการสร้างแคลเซียมคาร์บอเนตประเภทวาเทอไรท์ กล่าวคือ แคลเซียมคาร์บอเนตอสัณฐานจะถูกสร้างขึ้นในระยะเริ่มต้นในสารละลาย อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการละลายของแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดวาเทอไรท์นั้นค่อนข้างสูงและเกิดการละลายและเกิดนิวเคลียสและการเจริญเติบโตของแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดแคลไซต์ กระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทำให้แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดวาเทอไรท์ค่อยๆ แปรสภาพเป็นแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดแคลไซต์

เริ่มต้นจากเส้นทางการก่อตัวและกลไก แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดวาเทอไรท์ที่มีความบริสุทธิ์สูงส่วนใหญ่เตรียมโดยการยับยั้งกระบวนการละลายและการตกผลึกซ้ำ ในปัจจุบัน วิธีการเตรียมทั่วไปสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ วิธีคาร์บอนไนเซชัน วิธีเมตาธีซิส และวิธีการสลายตัวด้วยความร้อนตามหลักการที่เกี่ยวข้องในกระบวนการสังเคราะห์

1. ถ่านกัมมันต์

วิธีการถ่านกัมมันต์ใช้สารละลายอัลคาไลน์ที่มีเกลือแคลเซียมที่ละลายน้ำได้เป็นแหล่งแคลเซียม และเตรียมแคลเซียมคาร์บอเนตประเภทวาเทอไรท์โดยการนำก๊าซ CO2 เข้าไปในสารละลายและควบคุมสภาวะของกระบวนการ แหล่งแคลเซียมส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองชนิดของสารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์ในน้ำและสารละลายแคลเซียมคลอไรด์อัลคาไลน์ ดังนั้น ระบบหลักสองระบบที่เตรียมโดยวิธีคาร์บอนไนเซชันจึงถูกกำหนดเช่นกัน: ระบบปฏิกิริยา Ca(OH)2-H2O-CO2 และระบบปฏิกิริยา CaCl2-NH3·H2O -CO2 จากการศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าทั้งสองระบบสามารถผลิตวาเทอไรท์แคลเซียมคาร์บอเนตได้ดี

อย่างไรก็ตาม วิธีคาร์บอนไนเซชันมีข้อดีคือต้นทุนต่ำและอุปกรณ์ในกระบวนการที่เรียบง่าย และปัจจุบันเป็นวิธีการผลิตทางอุตสาหกรรมหลักสำหรับการเตรียมผลิตภัณฑ์แคลเซียมคาร์บอเนตประเภทต่างๆ ทั้งในและต่างประเทศ ในเวลาเดียวกัน นักวิจัยทั้งในและต่างประเทศได้เพิ่มอัตราการถ่ายเทมวลและการกระจายตัวของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในสารละลายโดยใช้อุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องกระจายก๊าซ และปรับปรุงประสิทธิภาพและผลผลิตของแคลเซียมคาร์บอเนตประเภทวาเทอไรท์ ดังนั้นกรดคาร์บอนิกชนิดวาเทอไรท์จึงถูกเตรียมโดยการทำให้เป็นคาร์บอน แคลเซียมมีโอกาสนำไปใช้ได้ดี

2. วิธีการสลายตัวแบบคู่

วิธีการสลายตัวแบบคู่หมายถึงการผสมสารละลายเกลือแคลเซียมและสารละลายคาร์บอเนตภายใต้เงื่อนไขบางประการเพื่อสร้างปฏิกิริยาการสลายตัวแบบคู่ และในขณะเดียวกันก็เพิ่มตัวควบคุมรูปแบบผลึกและควบคุมอุณหภูมิของปฏิกิริยา ความเข้มข้น และปัจจัยอื่นๆ เพื่อควบคุมการเตรียม วาเทอไรท์ แคลเซียม คาร์บอเนต โดยทั่วไป ระหว่างการเตรียมการ สารละลายหนึ่งสามารถผสมได้อย่างรวดเร็วในสารละลายอื่นสำหรับปฏิกิริยา หรือสารละลายหนึ่งสามารถนำเข้าสู่สารละลายอื่นได้โดยการควบคุมอัตราการเติมสำหรับปฏิกิริยา และจำเป็นต้องมีการกวนในเวลาเดียวกัน ส่งเสริมปฏิกิริยา metathesis

3. วิธีการสลายตัวด้วยความร้อน

วิธีการสลายตัวด้วยความร้อนเป็นวิธีใหม่ในการเตรียมวาเทอไรท์แคลเซียมคาร์บอเนต ส่วนใหญ่หมายถึงการเตรียมวาเทอไรท์แคลเซียมคาร์บอเนตโดยการสลายตัวทางความร้อนของแคลเซียมไบคาร์บอเนตและสภาวะการควบคุม โดยปกติ วัตถุประสงค์ของการเตรียมแคลเซียมคาร์บอเนตชนิดวาเทอไรท์ทำได้โดยการควบคุมอุณหภูมิของการสลายตัว เวลาในการย่อยสลาย โหมดการกวน และสารเติมแต่งโดยใช้สารละลายแคลเซียมไบคาร์บอเนตในน้ำที่อิ่มตัว

หลักการเตรียมการของวิธีการสลายตัวด้วยความร้อนนั้นง่าย กระบวนการสั้น และความต้องการอุปกรณ์ต่ำ แต่ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ vaterite แคลเซียมคาร์บอเนตต่ำ เวลาในการย่อยสลายนาน และปฏิกิริยาการสลายตัวยากต่อการควบคุม ในขณะเดียวกันอุณหภูมิที่ต้องการในกระบวนการผลิตสูงและใช้พลังงานสูง ใหญ่และยากที่จะนำไปใช้ในทางปฏิบัติ มีการศึกษาในประเทศและต่างประเทศน้อยมากเกี่ยวกับวิธีนี้ และยังมีงานอีกมากที่ต้องทำในทางทฤษฎีและการปฏิบัติ