روش تهیه واتریت کربنات کلسیم

سه شکل کریستالی متداول کربنات کلسیم وجود دارد: آراگونیت، واتریت و کلسیت. از منظر پایداری ترمودینامیکی، نوع کلسیت پایدارترین شکل کریستالی از نظر ترمودینامیکی است و به طور گسترده در طبیعت وجود دارد. در حالی که نوع vaterite ناپایدارترین است، در حالت فراپایدار است و فقط در برخی از ماهی ها در طبیعت وجود دارد. اندام‌های اتولیت، اسپیکول‌های آسیدین، بافت‌های سخت پوستان.

دو راه اصلی برای تولید کربنات کلسیم واتریت وجود دارد، یعنی تبلور مجدد انحلال و تبدیل مستقیم فاز جامد به جامد. در حال حاضر، اعتقاد بر این است که مسیر انحلال و تبلور مجدد راه اصلی برای تولید کربنات کلسیم نوع واتریتی است، یعنی کربنات کلسیم آمورف به عنوان فاز اولیه در محلول تولید می شود. با این حال، حلالیت کربنات کلسیم نوع واتریت نسبتاً زیاد است و انحلال و هسته زایی و رشد بعدی کربنات کلسیم نوع کلسیت رخ می دهد. چنین فرآیندی به طور مداوم رخ می دهد و باعث می شود کربنات کلسیم نوع واترییت به تدریج به کربنات کلسیم نوع کلسیت تبدیل شود.

با شروع از مسیر تشکیل و مکانیسم، کربنات کلسیم نوع واتریت با خلوص بالا عمدتاً با مهار فرآیند انحلال و تبلور مجدد تهیه می شود. در حال حاضر روش های متداول آماده سازی را می توان به سه نوع تقسیم کرد: روش کربنیزاسیون، روش متاتز و روش تجزیه حرارتی با توجه به اصول دخیل در فرآیند سنتز.

1. کربنیزاسیون

در روش کربنیزاسیون از محلول قلیایی حاوی نمک های کلسیم محلول به عنوان منبع کلسیم استفاده می شود و با وارد کردن گاز CO2 به محلول و کنترل شرایط فرآیند، کربنات کلسیم نوع واتریتی را تهیه می کند. منبع کلسیم به طور عمده به دو نوع محلول آبی هیدروکسید کلسیم و محلول قلیایی کلرید کلسیم تقسیم می شود. بنابراین، دو سیستم اصلی تهیه شده با روش کربنیزاسیون نیز تعیین می شوند: سیستم واکنش Ca(OH)2-H2O-CO2 و سیستم واکنش CaCl2-NH3·H2O -CO2. تعداد زیادی از مطالعات نشان داده اند که هر دو سیستم می توانند کربنات کلسیم واتریت را به خوبی تولید کنند.

با این حال، روش کربناته کردن دارای مزایای ارزان قیمت و تجهیزات فرآیندی ساده است و در حال حاضر روش اصلی تولید صنعتی برای تهیه انواع محصولات کربنات کلسیم در داخل و خارج از کشور است. در عین حال، محققان داخل و خارج از کشور با استفاده از دستگاه‌هایی مانند پخش‌کننده‌های گاز، سرعت انتقال جرم و پراکندگی گاز CO2 در محلول را افزایش داده‌اند و کارایی و بازده کربنات کلسیم نوع واتریت را بهبود بخشیده‌اند. بنابراین، اسید کربنیک نوع واتریت با کربنیزاسیون تهیه می شود. کلسیم چشم انداز کاربرد بسیار خوبی دارد.

2. روش تجزیه دوگانه

روش تجزیه مضاعف به اختلاط محلول نمک کلسیم و محلول کربنات در شرایط معین برای ایجاد واکنش تجزیه مضاعف و در عین حال افزودن یک تنظیم کننده شکل کریستالی و کنترل دمای واکنش، غلظت و سایر عوامل برای کنترل آماده سازی اشاره دارد. کربنات کلسیم واتریت به طور کلی، در حین آماده سازی، می توان یک محلول را به سرعت با محلول دیگری برای واکنش مخلوط کرد، یا با کنترل سرعت افزودن برای واکنش، یک محلول را به محلول دیگر وارد کرد و در همان زمان به هم زدن نیاز است. واکنش متاتز را ترویج دهید.

3. روش تجزیه حرارتی

روش تجزیه حرارتی روشی جدید برای تهیه کربنات کلسیم واتریت است که عمدتاً به تهیه کربنات کلسیم واتریت با تجزیه حرارتی بی کربنات کلسیم و کنترل شرایط اشاره دارد. معمولاً هدف از تهیه کربنات کلسیم نوع واتریت با کنترل دمای تجزیه، زمان تجزیه، حالت هم زدن و مواد افزودنی با استفاده از محلول آبی اشباع بی کربنات کلسیم حاصل می شود.

اصل آماده سازی روش تجزیه حرارتی ساده است، فرآیند کوتاه است، و تجهیزات مورد نیاز کم است، اما خلوص کربنات کلسیم واتریت محصول کم است، زمان تجزیه طولانی است و کنترل واکنش تجزیه دشوار است. در عین حال دمای مورد نیاز در فرآیند تولید بالا و مصرف انرژی بالاست. بزرگ و در عمل دشوار است. مطالعات داخلی و خارجی کمی در مورد این روش وجود دارد و هنوز باید کارهای زیادی در تئوری و عمل انجام شود.