[發(fā)明專利]水熱條件下貝殼制備片狀文石結(jié)構(gòu)碳酸鈣粉體的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310037961.5
• 申請(qǐng)日: 2013-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN103086415A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧金山;韓業(yè)創(chuàng);白曉煌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號(hào): C01F11/18
• 分類號(hào): C01F11/18
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以貝殼為原料制備碳酸鈣粉體的方法，尤其涉及一種水熱條件下貝殼制備片狀文石結(jié)構(gòu)碳酸鈣粉體的方法。

背景技術(shù)

碳酸鈣作為無機(jī)物填料被廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、油墨、造紙、醫(yī)藥、食品以及電子和光學(xué)材料領(lǐng)域，近年來其制備技術(shù)朝著高純化、微細(xì)化方向發(fā)展。目前碳酸鈣生產(chǎn)通常采用石灰石煅燒-消化-碳化的制備工藝或多步碳化法。前者因?yàn)槭沂泻猩倭康逆V、鐵、錳、硅鋁化合物、重金屬等化學(xué)成份，致使碳酸鈣純度不高，不能滿足市場(chǎng)需求，后者制備工藝繁瑣、苛刻，而且能耗大、效率低、成本較高。

天然碳酸鈣主要以三種無水的晶體形式存在：文石、方解石和球霰石，常見于貝殼類生物、骨骼以及石灰石礦物中。我國(guó)貝殼資源豐富，沿海灘涂養(yǎng)殖業(yè)每年產(chǎn)生大量貝殼廢棄物，而且還在逐年增加。貝殼主要成分為片狀碳酸鈣（文石結(jié)構(gòu)），片層之間以蛋白質(zhì)為粘結(jié)劑連接在一起。貝殼中有機(jī)基質(zhì)根據(jù)溶解性分為水可溶性有機(jī)基質(zhì)(SM)和水不溶性有機(jī)基質(zhì)(IM)。因此，在一定條件下祛除貝殼中蛋白質(zhì)，可以獲得高純度碳酸鈣。專利CN102583482?A公開一種利用稀酸或稀堿洗液祛除貝殼的角質(zhì)層和棱柱層，然后對(duì)添加助磨劑的珍珠層碳酸鈣水漿料進(jìn)行濕法球磨，制備片狀文石碳酸鈣，但該方法很難完全除去貝殼中不可溶蛋白質(zhì)，無法得到高純度碳酸鈣微粉。

酸堿作為催化劑可以應(yīng)用于水解水不可溶的蛋白質(zhì)以獲取高純度碳酸鈣，但堿性水溶液具有礦化劑的作用，水熱條件下容易導(dǎo)致文石出現(xiàn)相變（溶解—重結(jié)晶機(jī)理），生成熱穩(wěn)定性更高的方解石結(jié)構(gòu)碳酸鈣，無法得到文石機(jī)構(gòu)碳酸鈣；而常規(guī)無機(jī)酸溶液容易與碳酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化碳?xì)怏w和水溶性鈣鹽。多元羧酸屬于有機(jī)弱酸，作為催化劑，使水不溶性蛋白質(zhì)的肽鍵發(fā)生水解，生成小分子量的氨基酸，從而破壞貝殼的層狀結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)，由于酸性很弱，可以顯著降低對(duì)文石的腐蝕破壞，從而獲得片狀文石結(jié)構(gòu)的碳酸鈣。

本發(fā)明以貝殼為原料，創(chuàng)新性地利用水熱處理工藝，制備片狀文石結(jié)構(gòu)碳酸鈣粉體，微粉顆粒形貌規(guī)則、粒徑均勻、純度高，粒徑范圍為1～10微米。本發(fā)明的制備方法具有原料成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，特別適合規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水熱條件下貝殼制備片狀文石結(jié)構(gòu)碳酸鈣粉體的方法，本發(fā)明以貝殼為原料，采用水熱處理制備高純度碳酸鈣，多元羧酸水溶液有利于對(duì)貝殼中水不溶性蛋白質(zhì)的肽鍵進(jìn)行強(qiáng)制水解，生成小分子蛋白質(zhì)或氨基酸，使得貝殼中碳酸鈣-蛋白質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu)發(fā)生分解，生成高純度、結(jié)晶完整、粒徑均勻的文石結(jié)構(gòu)碳酸鈣。本發(fā)明的目的是通過以下工藝步驟實(shí)現(xiàn)的：

1）將貝殼清洗、干燥后研磨過篩，得到貝殼粉；

2）貝殼粉分散于多元羧酸水溶液中，并在高壓釜中水熱處理；

3）水熱處理后的貝殼粉經(jīng)過分離、清洗及干燥，得到高純度文石結(jié)構(gòu)碳酸鈣微粉。

所述的貝殼為花蛤殼、扇貝殼、鮑魚殼或貽貝殼，貝殼粉的粒徑為50～400目，堿性水溶液中貝殼粉的添加量為100～2000克/升。

所述的多元羧酸水溶液為蘋果酸、酒石酸、檸檬酸的一種或兩種混合水溶液，溶液濃度為0.01～5摩爾/升。

所述的水熱處理溫度為120～250℃，處理時(shí)間為1～10小時(shí)。

與現(xiàn)有的文石結(jié)構(gòu)碳酸鈣制備方法相比，本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)的進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新之處，具體體現(xiàn)在：

1）本發(fā)明在水熱條件下多元酸水溶液中進(jìn)行不溶性蛋白質(zhì)水解，能夠顯著提高蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)速率，以及水解后的小分子蛋白質(zhì)或氨基酸在水中的溶解度，從而最大程度地分離、祛除貝殼中的可溶性和不可溶性蛋白質(zhì)，獲得高純度碳酸鈣；

2）多元羧酸作為有機(jī)弱酸，通過控制水熱條件，可以最大限度地抑制多元羧酸與文石的化學(xué)反應(yīng)，保留貝殼中天然的片狀文石。

3）水熱處理過程中沒有使用任何表面活性劑或其他助劑，生產(chǎn)流程無污染物排放，具有環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)。

綜上所述，本發(fā)明以貝殼水熱處理制備文石機(jī)構(gòu)碳酸鈣微粉的方法，具有原料成本低廉、工藝簡(jiǎn)便、生產(chǎn)效率高以及產(chǎn)品性能優(yōu)異等特點(diǎn)，非常適合規(guī)模化、高附加值回收利用貝殼，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。

附圖說明

圖1是實(shí)施例2中X射線衍射圖譜。

圖2是實(shí)施例2中掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明通過以下實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于實(shí)施例中涉及的內(nèi)容。

實(shí)施例1