实验室制备纳米碳酸钙过程中碳化反应对沉降体积的影响探索

刘小忠

纳米碳酸钙的沉降体积在一定程度上能综合反映产品的晶型、粒径及分散性。沉降体积值大，产品性能好，功能值高，但是，它自然沉降时间长，脱水效率低，筛分困难。因此控制产品适度、稳定的沉降体积值，对优质、高效、低耗的产出具有重要的意义。国家优质产品的沉降体积为2.8mL/g。

一、实验部分

1.仪器、药品

电动搅拌器、pHS酸度计、CO2钢瓶、气体分布器、烧杯、温度计、Ca（OH）2乳液和CO2。

2. 碳化反应装置

用电动搅拌器、酸度计、气体分布器、CO2钢瓶、烧杯和温度计组装碳化反应装置，如图1所示。

3.检测方法

称取样品10.0g，放入盛有50ml纯水的100ml带塞量筒中，待试样完全浸透后，加纯水至100ml刻度处，盖紧塞子，上下振摇3min（100～120次/min）。室温下静置3小时后，记录沉淀物的体积，以每克沉淀物所占的体积来表示纳米碳酸钙的沉降体积。

二、结果与讨论

1.碳化反应温度对沉降体积的影响

参照姚超、吴凤芹等实验结果，固定Ca（OH）2乳液浓度为58.8g/L，CO2气速为5.5L/h，改变碳化温度进行实验，测出纳米碳酸钙的沉降体积如表1。

从表1可看出，碳化反应温度低有利于沉降体积的增大，但是实际生产效益考虑，选择30℃（常温）进行碳化反应比较理想，低温或者高温需要增加投资，加大企业生产成本。

2.Ca（OH）2乳液浓度對沉降体积的影响

固定碳化反应温度为30℃，CO2气速为5.5L/h，改变Ca（OH）2乳液浓度进行实验，测出纳米碳酸钙的沉降体积如表2。

表2 Ca（OH）2乳液浓度对沉降体积的影响

从表2可看出，Ca（OH）2乳液浓度低有利于沉降体积的增大，考虑生产效率选择80g/L的浓度比较理想。

3.CO2气速对沉降体积的影响

固定碳化反应温度为30℃，Ca（OH）2乳液浓度为80g/L，改变CO2气速进行实验，测出纳米碳酸钙的沉降体积如表3。

从表3可看出，CO2气速低有利于沉降体积的增大，综合生产效率考虑，选择6L/h的CO2气速比较理想。由于没有采用密封反应容器，所以消耗二氧化碳的量远高于理论量。

实验室制备纳米碳酸钙过程中碳化反应较佳工艺条件为：碳化反应温度为30℃、Ca（OH）2乳液浓度为80g/L、CO2气速为6L/h。

参考文献：

[1] 曾佰瑞 轻质碳酸钙生产过程中沉降体积影响因素的探讨[J]，江西煤炭科技，1997（4）：49.

[2] HG/T2226-2000，工业沉淀碳酸钙国家标准[S].

[3] 姚超，吴凤芹等 用正交试验优化超细碳酸钙沉降体积的工艺条件[J]， 江苏石油化工学院学报，1999.11（2）：32.