Phương pháp điều chế vaterit canxi cacbonat
Có ba dạng tinh thể phổ biến của canxi cacbonat: aragonit, vaterit và canxit. Dưới góc độ ổn định nhiệt động, loại canxit là dạng tinh thể bền nhiệt động nhất và tồn tại rộng rãi trong tự nhiên; trong khi loại vaterite là loại không ổn định nhất, ở trạng thái di căn, và chỉ tồn tại ở một số loài cá trong tự nhiên. Cơ quan Otolith, nang ascidian, mô giáp xác.
Có hai cách chính để tạo ra canxi cacbonat vaterit, đó là kết tinh lại hòa tan và chuyển hóa trực tiếp pha rắn-rắn. Hiện tại, người ta tin rằng con đường hòa tan và kết tinh lại là cách chính để tạo ra canxi cacbonat loại vaterit, tức là canxi cacbonat vô định hình được tạo ra như pha ban đầu trong dung dịch. Tuy nhiên, khả năng hòa tan của canxi cacbonat loại vaterit là tương đối cao, và sự hòa tan và tạo mầm và tăng trưởng tiếp theo của canxi cacbonat loại canxit xảy ra. Quá trình như vậy xảy ra liên tục, làm cho canxi cacbonat loại vaterit dần dần chuyển thành canxi cacbonat loại canxit.
Bắt đầu từ lộ trình và cơ chế hình thành, canxi cacbonat loại vaterit có độ tinh khiết cao được điều chế chủ yếu bằng cách ức chế quá trình hòa tan và kết tinh lại. Hiện nay, các phương pháp điều chế phổ biến có thể chia thành ba loại: phương pháp cacbon hóa, phương pháp metathesis và phương pháp phân hủy nhiệt theo các nguyên tắc tham gia vào quá trình tổng hợp.
1. Cacbon hóa
Phương pháp cacbon hóa sử dụng dung dịch kiềm có chứa muối canxi hòa tan làm nguồn canxi, và điều chế canxi cacbonat loại vaterit bằng cách đưa khí CO2 vào dung dịch và kiểm soát các điều kiện của quá trình. Nguồn canxi chủ yếu được chia thành hai loại dung dịch nước canxi hydroxit và dung dịch kiềm canxi clorua. Do đó, người ta cũng xác định được hai hệ chính được điều chế bằng phương pháp cacbon hóa: hệ phản ứng Ca (OH) 2-H2O-CO2 và hệ phản ứng CaCl2-NH3 · H2O -CO2. Một số lượng lớn các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cả hai hệ thống đều có thể sản xuất tốt vaterite canxi cacbonat.
Tuy nhiên, phương pháp cacbon hóa có ưu điểm là chi phí thấp và thiết bị quy trình đơn giản, hiện đang là phương pháp sản xuất công nghiệp chính để điều chế các loại sản phẩm canxi cacbonat trong và ngoài nước. Đồng thời, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã tăng tốc độ truyền khối và phân tán khí CO2 trong dung dịch bằng cách sử dụng các thiết bị như bộ phân tán khí, nâng cao hiệu quả và sản lượng của canxi cacbonat loại vaterit. Do đó, axit cacbonic loại vaterit được điều chế bằng cách cacbon hóa. Canxi có triển vọng ứng dụng tuyệt vời.
2. Phương pháp phân hủy kép
Phương pháp phân hủy kép đề cập đến việc trộn dung dịch muối canxi và dung dịch cacbonat trong những điều kiện nhất định để tạo ra phản ứng phân hủy kép, đồng thời bổ sung chất điều chỉnh dạng tinh thể và kiểm soát nhiệt độ, nồng độ phản ứng và các yếu tố khác để kiểm soát việc chuẩn bị vaterit canxi cacbonat. Nói chung, trong quá trình chuẩn bị, có thể nhanh chóng trộn một dung dịch này vào một dung dịch khác cho phản ứng, hoặc một dung dịch này có thể được đưa vào dung dịch kia bằng cách kiểm soát tốc độ thêm vào cho phản ứng, đồng thời cần phải khuấy. Thúc đẩy phản ứng metathesis.
3. Phương pháp phân hủy nhiệt
Phương pháp phân hủy nhiệt là một phương pháp mới để điều chế canxi cacbonat vaterit, chủ yếu đề cập đến việc điều chế vaterit canxi cacbonat bằng cách phân hủy nhiệt canxi bicacbonat và các điều kiện kiểm soát. Thông thường, mục đích điều chế canxi cacbonat loại vaterit đạt được bằng cách kiểm soát nhiệt độ phân hủy, thời gian phân hủy, chế độ khuấy và các chất phụ gia bằng cách sử dụng dung dịch nước bão hòa của canxi bicacbonat.
Nguyên tắc điều chế của phương pháp phân hủy nhiệt rất đơn giản, quy trình ngắn, yêu cầu thiết bị thấp, nhưng độ tinh khiết của sản phẩm vaterit canxi cacbonat thấp, thời gian phân hủy dài và khó kiểm soát phản ứng phân hủy; đồng thời nhiệt độ yêu cầu trong quá trình sản xuất cao và tiêu tốn nhiều năng lượng. lớn và khó áp dụng vào thực tế. Có rất ít nghiên cứu trong và ngoài nước về phương pháp này, và còn rất nhiều việc phải làm về lý thuyết và thực hành.