纳米碳酸钙合成的研究.doc

四川大学硕士学位论文纳米碳酸钙合成的研究姓名：陈先勇申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：周贵云20040508Ｘ６５４２５ｌ纳米碳酸钙合成的研究化学工程专业研究生陈先勇指导教师周贵云副教授在纳米碳酸钙的生产中，碳酸钙结晶粒子大小、结晶形状、粒度分布及分散性能是其重要质量指标。粒度小、分布均匀、分散性能好的纳米碳酸钙产品具有更高的经济利用价值。原料石灰的活性度和碳化反应过程的控制将显著影响纳米碳酸钙的质量。因此，采取有效措施制各高活性度石灰和强化碳化反应过程具有十分重要的意义。本文首先以王业传统立窑煅烧块状石灰作为原料，在间歇式鼓泡碳化反应器中系统地研究了碳化反应温度、灰乳比重、气体流量、二氧化碳浓度、搅拌转速、消化浆液陈化时间、气体分布器开孔直径及添加剂等对碳酸钙结晶形态的影响。通过优化碳化反应条件，合成了平均粒度为４５～９０ｎｍ、粒度分布较均匀的球形纳米级碳酸钙产品，但还存在一定程度的团聚。同时还通过测定碳化反应过程中悬浮体系ｐＨ值和粘度随时间的变化规律，深入分析了碳化反应机理。本文还用小颗粒石灰石煅烧制备出了具有高活性度的石灰，实验研究了了煅烧温度、煅烧时间及石灰石粒度对石灰活性度的影响规律。研究发现，同工业立窑煅烧块状石灰石相比，用小颗粒石灰石煅烧，能大幅度提高石灰的活性度，并能明显辅短煅烧时间、降低煅烧温度。本文用自制的高活性度石灰为原料合成纳米碳酸钙，得到了粒度为４０～７０ｎｍ、均匀分散的纳米碳酸钙。在相同的反应条件下，同以工业立窑煅烧石灰为原料制备的碳酸钙产品相比，用小颗粒石灰石煅烧所得高活性度石Ｔ灰作为合成纳米碳酸钙的原料，能明显缩短碳化反应时间，降低纳米碳酸钙晶体粒度，提高其分散性能。关键词：纳米碳酸钙，石灰石，煅烧，石灰，活性度ＩＩＳｔｕｄｙｏｎＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＮａｎｏｍｅｔｅｒＣａｌｃｉｕｍＣａｒｂｏｎａｔｅＭａｊｏｒ：ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ：ＣＨＥＮＸｉａｎｙｏｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｖｉｃｅ—Ｐｒｏｆ．ＺＨＯＵＧｕｉｙｕｎＴｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅ，ｐａｒｔｉｃｌｅｓｈａｐｅ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎａｒｅｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｑｕａｌｉｔｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｎａｎｏ—ＣａＣ０３．Ｔｈｅｎａｎｏ－ＣａＣ０３ｐｒｏｄｕｃｔｗｉｔｈｓｍａｌｌｅｒｓｉｚｅ，ｎａｒｒｏｗｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｂｅｔｔｅｒｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｉｓｏｆｍｏｒｅｅｃｏｎｏｍｉｃｖａｌｕｅ．ＴｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｌｉｍｅａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｃａｎｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｑｕＭｉｔｙｏｆｌｌａｎｏ·ＣａＣ０３．Ｉｔ’ｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｐｒｅｐａｒｅｌｉｍｅｗｉｔｈｈｉｇｈａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｂｙｔａｋｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｌｕｍｐｌｉｍｅｃａｌｃｉｎｉｎｇｆｒｏｍｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｋｉｌｎｗａｓｕｓｅｄａｓｍａｔｅｒｉａｌｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｎａｎｏ－Ｃａｔ０３ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｏｒｉｆｉｃｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｇａｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ，ｆｌｏｗｒａｔｅｏｆｇａｓ，ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ，ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｃａｌｃｉｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅ，ａｇｉｎｇｔｉｍｅｏｆｓｌａｋｉｎｇｓｏｒｉｆｌｕｘ，ｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｓｔｉｒｒｉｎｇａｎｄａｄｄｉｔｉｖｅｓｏｎｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｍｅｔｅｒｃａｌｃｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｗｅｒｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｆｉｔｆｕｌｂｕｂｂｌｉｎｇｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｒｅａｃｔｏｒ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｎａｎｏ－ＣａＣ０３ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．ＳｐｈｅｒｅｌｌａｎＯ－ＣａＣ０３ｐａｒｔｉｃｌｅｓｈａｖｉｎｇｔｈｅｍｅａｎｓｉｚｅｏｆ４５－９０ｎｍａｎｄｎａｒｒｏｗｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄ．ＴｈｅｅａｒｂｏｍｚａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｃａｒｅｆｕｌｌｙｂｙｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｐＨａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｉｎｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｌｉｍｅｗｉｔｈｈｉｇｈａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｆｒｏｍｃａｌｃｉｎｉｎｇｓｍａｌｌｐ