《纳米碳酸钙的制备》PPT课件

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1、纳米碳酸钙的制备化工专题实验9/30/20211实验导读碳酸钙是一种重要的无机化工产品。由于其具有价格低、原料广、无毒无害等显著优点，被广泛应用于塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨、化妆品等行业，起到增加体积、降低成本的作用，具有极佳的经济效益。9/30/20212碳酸钙的分类1、按生产方法：轻质碳酸钙（是将石灰石等原料煅烧生成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳，然后再通入二氧化碳碳化生成碳酸钙，最后脱水、干燥和粉碎而制得）和重质碳酸钙（是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石等而制得）。2、碳酸钙按平均粒径又可分为：微粒碳酸钙d＞5μm、微粉碳酸钙1μm＜d≤5μm、微细碳酸钙0.1

2、μm＜d≤1μm；超细碳酸钙0.02μm＜d≤0.1μm；超微细碳酸钙d≤0.02μm。9/30/202130.5μm图3-1纺锤形CaCO3电镜照片Fig.3-1TEMofspindlenanometerCaCO3100nm图3-2立方形纳米CaCO3电镜照片Fig.3-2TEMofcubicnanometerCaCO33、按照晶形可分为：纺锤形、立方形、球形、片状、针形、棒形等。9/30/20214143nm图3-3链状纳米CaCO3电镜照片Fig.3-3TEMofchainnanometerCaCO3100nm图3-5片形CaCO3电镜照片Fig.3-5TEMofflakeCaC

3、O39/30/20215100nm图3-7球形纳米CaCO3电镜照片Fig.3-7TEMofsphericalnanometerCaCO3100nm图3-8棒形CaCO3电镜照片Fig.3-8TEMofvirgulateCaCO39/30/202164、碳酸钙按照表面处理与否又可分为普通碳酸钙和活性碳酸钙。活性碳酸钙是用表面改性剂对轻质碳酸钙或重质碳酸钙进行表面改性而制得。5、碳酸钙按照生产工艺及碳化设备，可分为间歇鼓泡法、喷雾碳化法、喷射吸收法、超重力反应结晶法、超声空化法和内循环法。9/30/20217纳米碳酸钙纳米碳酸钙一般指特征维度尺寸在纳米数量级（1—100nm）的碳酸钙颗粒

4、[1]，包括了轻质碳酸钙行业中统称的超细碳酸钙（粒径0.02—0.1μm）和超微细碳酸钙（粒径≤0.02μm），是一种新型高档功能性填充材料。它具有纳米材料所特有的性能，如体积效应、表面效应等。普通碳酸钙用作填料仅起到增容降价的作用，而纳米碳酸钙不仅可以起到增容降价的作用，而且用于塑料、橡胶和纸张中，还具有补强作用。因此，纳米碳酸钙的研制、开发，受到国内外的关注[24]。9/30/20218从发展情况看，国外生产及市场较为成熟。日本在超细碳酸钙的研制、生产、应用方面处于国际领先地位，20世纪20年代日本白石公司已经研制出超细碳酸钙产品白燕华CC、DD、CDD等产品，50年代日本开始工业

5、化生产纳米碳酸钙。美国着重于超细碳酸钙在造纸和涂料上的应用，美国MTI公司已经成为国际上最大的轻质碳酸钙生产商，其中包括多种晶形的纳米碳酸钙产品。英国侧重于高档涂料应用，ICI公司主宰着国际高档涂料用超细碳酸钙市场。9/30/20219我国从上世纪80年代开始研制和生产纳米碳酸钙，80年代末实现工业化生产，由于纳米碳酸钙生产技术含量高，国内尚未形成规模，再加上品种少，产量低，生产工艺及设备落后，质量不稳定，迄今为止高档产品仍主要依靠进口。目前，国内纳米碳酸钙的装置能力在20000t/a左右，实际需求量在80000—100000t，国产纳米碳酸钙因产品晶形结构不同及是否活化处理，价格各异

6、，价位在2000—6000元/t。由于纳米碳酸钙附加值高（为普通碳酸钙价格的10—20倍），且潜在市场广阔，纳米碳酸钙已成为国内科研开发的热点，并成为碳酸钙生产企业发展的目标[5—9]。9/30/202110一、实验目的纳米技术是化工材料科学领域的一个新的生长点。由于纳米技术能显著的改善材料的物理和化学性能，因而使材料的应用领域大大拓展。本实验以纳米碳酸钙的制备为对象，初步探讨超细化制备技术，以达到以下目的。1、了解碳酸钙生产的工艺流程及过程特性；2、了解碳化过程的特性及pH值和电导率随时间的变化规律；3、了解碳酸钙产品的有关性能参数。9/30/202111二、实验任务1、测定碳化过程

7、中pH值和电导率随时间的变化曲线；2、测定碳酸钙产品的性能参数。9/30/202112三、实验原理Ca(OH)2悬浮液与CO2气体进行碳化反应式，其热化学方程式可以表示为：根据水溶液的电离理论，该碳化反应可以按照下列步骤进行：9/30/202113该反应体系涉及气液固三相，包括化学反应、成核及晶体生长三个步骤，是一个复杂的过程，该反应体系存在着CO2的扩散传质和Ca(OH)2的溶解，并存在着晶体成核与晶体生长的竞争。在碳酸钙的生产过程中，碳化过