納米碳酸鈣制備技術(shù)評(píng)述

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1、萬方數(shù)據(jù)·綜述·IM&P化I礦物與加I2005年第1期文章編號(hào)：1008—7524(2005)Ol—o001一04納米碳酸鈣制備技術(shù)評(píng)述+陳立軍，張心亞，黃洪，沈慧芳，陳煥欽(華南理工大學(xué)化學(xué)工程研究所，廣東廣州510640)摘要：簡(jiǎn)要介紹了納米碳酸鈣的制備方法和碳化法的碳化機(jī)理，詳細(xì)介紹了納米Cac03的制備新技術(shù)．為生產(chǎn)高性價(jià)比的納米caC03產(chǎn)品提供了新途徑。關(guān)鍵詞：納米碳酸鈣；制備新技術(shù)；碳化；超重力；乳液；多級(jí)霧化中圖分類號(hào)：TB383文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言納米材料的粒子(<100nm)是介于宏觀物質(zhì)

2、與微觀原子或分子之間的過渡亞穩(wěn)態(tài)。納米材料是21世紀(jì)各國(guó)產(chǎn)業(yè)革命的支柱、科學(xué)研究的熱點(diǎn)和生產(chǎn)廠商的奮斗目標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在催化材料、發(fā)光材料、磁性材料、半導(dǎo)體材料及精細(xì)陶瓷等諸多領(lǐng)域開展了大量納米材料的研究工作[IJ。而納米cacO，因其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉更是人們重視的對(duì)象，是現(xiàn)代化工業(yè)中不可多得的新型材料產(chǎn)品。由于納米cacO，晶體結(jié)構(gòu)和粒子表面電子結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化，產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，使其在磁性、催化性、光熱阻及熔點(diǎn)等方面同普通CaCO，材料相比顯示出極其優(yōu)越的性能[2]，因

3、而應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，主要用于橡膠、塑料、造紙、涂料、印刷油墨、日用化工等工業(yè)的生產(chǎn)中。在發(fā)達(dá)國(guó)家，納米CaCO，生產(chǎn)技術(shù)比較成熟【3

4、，生產(chǎn)及使用量非常大；而我國(guó)由于起步較晚，同時(shí)由于該產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)含量高，致使國(guó)內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。目前，由于間歇鼓泡法生產(chǎn)納米CaCO，投資少、易操作，是國(guó)內(nèi)外大多數(shù)廠家采用的方法。但這種方法生產(chǎn)效率低、氣液接觸差、碳化時(shí)間長(zhǎng)、粒徑粗大且分布不均勻，嚴(yán)重影響納米CaC03的質(zhì)量，因此積極研究和開發(fā)制備納米CaCo，的新技術(shù)，已成為許多國(guó)家競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。*收稿日期：2004一

5、09一161。納米CaCO，的制備方法納米CaCq的制備方法按制備過程是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可分為物理法和化學(xué)法兩種。1．1物理法制備納米碳酸鈣物理法制備納米CaC03是指從原材料到粒子的整個(gè)制備過程沒有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的制備方法，即對(duì)caCO，含量高的天然石灰石、自堊石等進(jìn)行機(jī)械粉碎而得到納米CaCO，產(chǎn)品的方法。但是用粉碎機(jī)粉碎到1肚m以下相當(dāng)困難，只有采用特殊的方法和機(jī)械設(shè)備才有可能達(dá)到0．1肚m以下[4

6、。采用日本細(xì)川粉體工學(xué)研究所的納米工業(yè)制造系統(tǒng)可以得到平均粒徑為0．5～0．7“m的微細(xì)caCO，。哈爾濱康

7、特超細(xì)粉體工程有限公司已研制出最細(xì)可達(dá)d97≤0．5_um的wXQF型超細(xì)氣流分級(jí)機(jī)15J。1．2化學(xué)法制備納米CaCO，化學(xué)法制備納米CaCO，包括碳化法和復(fù)分解法。復(fù)分解法是指將水溶性鈣鹽(如cacl2)與水洚

8、生碳酸鹽[如(N心)2C03或Na2C()3]，在適宜條件下反應(yīng)而制得納米QC03的方法。這種方法可通過控制反應(yīng)物濃度及生成caC()3的過飽和度，并加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，得到球形的、粒徑極小、比表面積很大、溶解性很好的無定形Ca—CO，[5

9、。但吸附在CaCO，中的大量Cl很難除盡，生產(chǎn)中使用的傾析

10、法往往需要大量的時(shí)間和萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)·綜述·IM&P化I礦物與加I2005年第1期滴內(nèi)部，與內(nèi)水相離子反應(yīng)生成的產(chǎn)物粒徑小，分布均勻，易于實(shí)現(xiàn)高純化。乳狀液膜法制備納米CaCO，工藝原理是以煤油為膜溶劑，司本一80(Span一80)為表面活性劑及流動(dòng)載體配成油相和水相兩個(gè)互不相溶的液體混合物，在電動(dòng)攪拌器高速攪拌下，Na，cO。水溶液以微液滴的形式分散于油相中，從而形成乳液，然后與Ca(0H)，溶液在270～290r／min攪拌下混合，Ca(OH)，中的Ca2+在流動(dòng)載體的傳輸作用下進(jìn)入微液滴內(nèi)部，

11、在微液滴內(nèi)部反應(yīng)生成CaC0，超細(xì)顆粒。吉欣等【”]探討了不同流動(dòng)載體的煤油、Span一80與Na2C03水溶液制成的乳狀液的穩(wěn)定性，并考察了Ca(OH)2溶液中Ca2+濃度、膜相磷酸三丁酯的量及乳水比等因素對(duì)Ca2+遷移率的影響。研究結(jié)果表明：以煤油為膜溶劑、span一80為表面活性劑、磷酸三丁酯為流動(dòng)載體，與Na2CO。水溶液按一定比例，可制得穩(wěn)定的油包水型乳狀液。加入液體石蠟可以減小Span一80在水相中的溶解度，增大膜相的粘度，使乳液的穩(wěn)定時(shí)間增加。增大膜相中流動(dòng)載體的含量，可使乳液的穩(wěn)定時(shí)間變短。而

12、且Ca2+的遷移率隨外水相中Ca2+濃度的增大而降低，隨膜相中磷酸三丁酯的含量增大而升高，隨乳水比的增大而升高。因此，采用乳狀液膜法可制得納米CacO，。Sun等【I刮采用乳狀液膜法并通過質(zhì)量控制制備出了納米CaCQ。2．4多級(jí)噴霧碳化法制備納米CaCO，在傳統(tǒng)氣液設(shè)備中，要增大傳質(zhì)速率，當(dāng)其它條件不變時(shí)，只有增加氣一液相間的有效接觸面積。在噴霧碳化塔中，正是借助離心力的作用，來使氣一液相的傳質(zhì)面積