實驗室制備納米碳酸鈣過程中碳化反應對沉降體積的影響探索

劉小忠

納米碳酸鈣的沉降體積在一定程度上能綜合反映產(chǎn)品的晶型、粒徑及分散性。沉降體積值大，產(chǎn)品性能好，功能值高，但是，它自然沉降時間長，脫水效率低，篩分困難。因此控制產(chǎn)品適度、穩(wěn)定的沉降體積值，對優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的產(chǎn)出具有重要的意義。國家優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的沉降體積為2.8mL/g。

一、實驗部分

1.儀器、藥品

電動攪拌器、pHS酸度計、CO2鋼瓶、氣體分布器、燒杯、溫度計、Ca（OH）2乳液和CO2。

2. 碳化反應裝置

用電動攪拌器、酸度計、氣體分布器、CO2鋼瓶、燒杯和溫度計組裝碳化反應裝置，如圖1所示。

3.檢測方法

稱取樣品10.0g，放入盛有50ml純水的100ml帶塞量筒中，待試樣完全浸透后，加純水至100ml刻度處，蓋緊塞子，上下振搖3min（100～120次/min）。室溫下靜置3小時后，記錄沉淀物的體積，以每克沉淀物所占的體積來表示納米碳酸鈣的沉降體積。

二、結(jié)果與討論

1.碳化反應溫度對沉降體積的影響

參照姚超、吳鳳芹等實驗結(jié)果，固定Ca（OH）2乳液濃度為58.8g/L，CO2氣速為5.5L/h，改變碳化溫度進行實驗，測出納米碳酸鈣的沉降體積如表1。

從表1可看出，碳化反應溫度低有利于沉降體積的增大，但是實際生產(chǎn)效益考慮，選擇30℃（常溫）進行碳化反應比較理想，低溫或者高溫需要增加投資，加大企業(yè)生產(chǎn)成本。

2.Ca（OH）2乳液濃度對沉降體積的影響

固定碳化反應溫度為30℃，CO2氣速為5.5L/h，改變Ca（OH）2乳液濃度進行實驗，測出納米碳酸鈣的沉降體積如表2。

表2 Ca（OH）2乳液濃度對沉降體積的影響

從表2可看出，Ca（OH）2乳液濃度低有利于沉降體積的增大，考慮生產(chǎn)效率選擇80g/L的濃度比較理想。

3.CO2氣速對沉降體積的影響

固定碳化反應溫度為30℃，Ca（OH）2乳液濃度為80g/L，改變CO2氣速進行實驗，測出納米碳酸鈣的沉降體積如表3。

從表3可看出，CO2氣速低有利于沉降體積的增大，綜合生產(chǎn)效率考慮，選擇6L/h的CO2氣速比較理想。由于沒有采用密封反應容器，所以消耗二氧化碳的量遠高于理論量。

實驗室制備納米碳酸鈣過程中碳化反應較佳工藝條件為：碳化反應溫度為30℃、Ca（OH）2乳液濃度為80g/L、CO2氣速為6L/h。

參考文獻：

[1] 曾佰瑞 輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過程中沉降體積影響因素的探討[J]，江西煤炭科技，1997（4）：49.

[2] HG/T2226-2000，工業(yè)沉淀碳酸鈣國家標準[S].

[3] 姚超，吳鳳芹等 用正交試驗優(yōu)化超細碳酸鈣沉降體積的工藝條件[J]， 江蘇石油化工學院學報，1999.11（2）：32.