O método de preparação de carbonato de cálcio vaterita

Existem três formas cristalinas comuns de carbonato de cálcio: aragonita, vaterita e calcita. Do ponto de vista da estabilidade termodinâmica, o tipo calcita é a forma cristalina mais termodinamicamente estável e existe amplamente na natureza; enquanto o tipo vaterita é o mais instável, em estado metaestável, e só existe em alguns peixes na natureza. Órgãos otólitos, espículas de ascídias, tecidos de crustáceos.

Existem duas maneiras principais de gerar carbonato de cálcio vaterita, ou seja, recristalização por dissolução e transformação direta de fase sólido-sólida. Atualmente, acredita-se que a rota de dissolução e recristalização seja a principal forma de geração de carbonato de cálcio tipo vaterita, ou seja, o carbonato de cálcio amorfo é gerado como fase inicial na solução. No entanto, a solubilidade do carbonato de cálcio do tipo vaterita é relativamente alta, e ocorre a dissolução e subsequente nucleação e crescimento do carbonato de cálcio do tipo calcita. Tal processo ocorre continuamente, fazendo com que o carbonato de cálcio do tipo vaterita se transforme gradualmente em carbonato de cálcio do tipo calcita.

A partir da rota e mecanismo de formação, o carbonato de cálcio do tipo vaterita de alta pureza é preparado principalmente pela inibição do processo de dissolução e recristalização. Atualmente, os métodos comuns de preparação podem ser divididos em três tipos: método de carbonização, método de metátese e método de decomposição térmica de acordo com os princípios envolvidos no processo de síntese.

1. Carbonização

O método de carbonização utiliza uma solução alcalina contendo sais de cálcio solúveis como fonte de cálcio e prepara carbonato de cálcio tipo vaterita introduzindo gás CO2 na solução e controlando as condições do processo. A fonte de cálcio é dividida principalmente em dois tipos de solução aquosa de hidróxido de cálcio e solução alcalina de cloreto de cálcio. Portanto, dois sistemas principais preparados pelo método de carbonização também são determinados: sistema de reação Ca(OH)2-H2O-CO2 e sistema de reação CaCl2-NH3·H2O-CO2. Um grande número de estudos mostrou que ambos os sistemas podem produzir bem carbonato de cálcio vaterita.

No entanto, o método de carbonização tem as vantagens de baixo custo e equipamentos de processo simples, e atualmente é o principal método de produção industrial para a preparação de vários tipos de produtos de carbonato de cálcio no país e no exterior. Ao mesmo tempo, pesquisadores nacionais e estrangeiros aumentaram a taxa de transferência de massa e a dispersão do gás CO2 na solução usando dispositivos como dispersores de gás e melhoraram a eficiência e o rendimento do carbonato de cálcio do tipo vaterita. Portanto, o ácido carbônico do tipo vaterita é preparado por carbonização. O cálcio tem grandes perspectivas de aplicação.

2. Método de decomposição dupla

O método de dupla decomposição refere-se a misturar a solução de sal de cálcio e a solução de carbonato sob certas condições para gerar uma reação de dupla decomposição e, ao mesmo tempo, adicionar um regulador de forma cristalina e controlar a temperatura da reação, concentração e outros fatores para controlar a preparação de carbonato de cálcio vaterita. Em geral, durante a preparação, uma solução pode ser rapidamente misturada em outra solução para a reação, ou uma solução pode ser introduzida na outra solução controlando a taxa de adição para a reação, e a agitação é necessária ao mesmo tempo. Promova a reação de metátese.

3. Método de decomposição térmica

O método de decomposição térmica é um novo método para a preparação de carbonato de cálcio vaterita, principalmente se refere à preparação de carbonato de cálcio vaterita por decomposição térmica de bicarbonato de cálcio e condições de controle. Normalmente, o objetivo de preparar carbonato de cálcio do tipo vaterita é alcançado controlando a temperatura de decomposição, o tempo de decomposição, o modo de agitação e os aditivos usando uma solução aquosa saturada de bicarbonato de cálcio.

O princípio de preparação do método de decomposição térmica é simples, o processo é curto e os requisitos de equipamento são baixos, mas a pureza do produto carbonato de cálcio vaterita é baixa, o tempo de decomposição é longo e a reação de decomposição é difícil de controlar; ao mesmo tempo, a temperatura necessária no processo de produção é alta e o consumo de energia é alto. grande e difícil de aplicar na prática. Existem poucos estudos nacionais e estrangeiros sobre esse método, e muito trabalho ainda precisa ser feito na teoria e na prática.