探索纳米碳酸钙制备新工艺的研究及其数学模型的建立

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1、中南大学硕士学位论文纳米碳酸钙制备新工艺的研究及其数学模型的建立姓名：赵春霞申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：满瑞林20030415摘要(／1纳米碳酸钙是一种新兴的功能性填充材料，广泛的应用于橡胶、塑料：造纸、涂料、油墨等行业，它不仅可以起到增容降价的作用，而且也具有优良的补强性。尤其是近年来，随着纳米技术的发展和橡胶、塑料、造纸等行业的发展，对纳米碳酸钙的需求量迅速增加，对其粒度、晶形和性能提出了更高的要求。因此，纳米活眭碳酸钙制备技术的研究具有重要意义。CaC0，粒径更加细小。为了从根

2、本上强化碳化反应，本文开发了一种新的碳化工艺——自吸式搅拌碳化法，并作为本文研究的重点。试验中用pH计和电导率仪跟踪碳化反应的全过程，研究了碳化过程的特点。结果表明：这种带有高速搅拌的自吸式反应器，可以极大地强化碳化反应，可以使cO：的平均吸收率提高到75％左右，而且使反应时间缩短了4倍多(和传统的鼓泡搅拌法相比)，制各的纳米碳酸钙粒径为30一50m，粒度分布更窄。文中还以C02的吸收率和沉降体积为参数，对温度、C02浓度和Ca(0H)：浓度进行了单因素和正交试验研究，最终确定了制备纳米碳酸钙的最

3、佳工艺条件：温度为20—30℃，C“OH)2浓度为8—12％，C02浓度为50一80％。为了满足不同行业对不同晶形碳酸钙的需求，本论文以自吸式搅拌反应器为主体设备，通过添加不同的添加剂，得到了立方形、链形、片形、球形和棒形五种超细碳酸钙产品。并以晶体生长动力学为基础，从添加剂的种类、用量及添加时间三个角度出发，研究了其对caC0，产品的粒度和晶形的影响。基于粘胶工业的需求以及实际生产中存在的问题，本文从纳米碳酸钙的活化机理出发，研究了粘胶专用低吸油量纳米活性碳酸钙的工艺条件和主要影响因素。工艺条件

4、选择活化温度为50—60℃，活化时间为1小时。研究表明，活化剂、添加剂、碳化工艺对吸油值都有较显著的影响。最终选择了两种较好的复合活化剂和相应的添加剂，活化产品能达到国家优等品，吸油值也可明显降低。最后，本文以自吸式搅拌碳化法为研究对象，研究了碳化反应的宏观动力学规律，并拟合了试验数据，进行了模型验证，得到了具有令人满意的预测效果的宏观动力学分段模型d并对鼓泡搅拌反应器的传质特性进行研究，与自吸式搅拌反应器进行比较，结果表明自吸式搅拌反应器可以使液相体积传质系数砘-口和气液相界接触面积口提高一个数

5、量级，从理论上证明了新型反应器可以极大强化吸收传质，提高相界接触面积，从而极大强化碳化反应，缩短碳化反应时间。同时也充分说明了新工艺选择韵科学性和可靠性，也为纳米碳酸钙的生产提供了一定的理论依据j。关键词：纳米碳酸钙，自吸式搅拌反应器，晶形，吸油值，宏观动力学模型11ABSTRACTNanometercalciumcarbonateisa虹ndofnew如nctionalfiller．widelyusedinmbber，plastic，paper，paint，primingink，andsoon．

6、NallometerCaoD，notonlyhas也emnctionofincreaSingvoIumeaIlddecreasingcost，bmalsohaSⅡle‰以onofreinforcing．Especiallyinrecemyear8，wi廿lmedevelopmentofnanometertecllIlology，nanometercalciumc雒bonatedemandofdi丘brenttradessuchaSmbber，plasticandp印erishighlyincrea

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