[發明專利]一種電石渣制備活性碳酸鈣晶須的方法

在審

• 申請號: 201310563657.4
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN104609452A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 但建明;喬秀文;曾蓉;洪成林;李洪玲;杜志堅
• 申請（專利權）人: 但建明
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

發明名稱

一種電石渣制備活性碳酸鈣晶須的方法

1技術領域

本發明屬于無機功能材料領域，涉及一種活性碳酸鈣晶須的制備方法，在超聲輔助下，采用復分解法，制備具有粒徑小、長徑比大、分散性高的活性碳酸鈣晶須。

2背景技術

電石渣是電石法生產C₂H₂時產生的工業廢棄物，其主要成分是Ca(OH)₂，呈強堿性，含硫磷雜質，有臭味，顆粒細微，具強保水性，長期隨意堆放會造成嚴重的環境污染。自上世紀國內開始利用電石法生產PVC以來，電石渣的安全處理一直是難以解決的問題。近年來，通過研究和開發，大規模的電石渣基本得到了有效利用。目前，電石渣綜合利用途徑很多，如生產建材、化工產品，廢氣、廢水的環保處理等方面。

近來利用電石渣生產碳酸鈣受到了廣泛的關注，也是資源循環利用的有效途徑之一。碳酸鈣晶須指長徑比為20-30，短徑0.5-1.0um的短纖維。與其他纖維產品相比，具有成本低、白度高、填充量大的特點。此外，還具有制備工藝簡單、用途廣泛、對環境無污染等優點。常作為填料用于塑料、橡膠、造紙等產品。能極大地降低成本，改善和提高材料的抗沖擊、抗彎曲強度和尺寸穩定性等諸多優勢。但碳酸鈣與有機高分子復合時存在兩個明顯問題：一是碳酸鈣自身易產生嚴重的團聚現象；二是與有機高分子間的親合力差，影響復合材料性能提高。因此，有必要對碳酸鈣進行表面改性，降低其團聚性和提高與高分子材料間的親和力，以充分發揮其增強改性作用。

目前，碳酸鈣晶須的合成方法主要有4種：碳化法、復分解法、尿素水解法、Ca(HCO₃)₂加熱分解法。復分解法是以可溶性的Ca²⁺和CO₃^2-為原料，控制反應條件，生成碳酸鈣晶須的方法。與其他方法相比，具有產品純度高、形態易控制、反應效率高等優點。

1957年John?L.Wary等將一定濃度的氯化鈣緩慢滴加到碳酸鈉溶液中進行復分解反應，成功制備出文石碳酸鈣晶須。張利等通過改變熱力學條件，采用CaCl₂和Na₂CO₃的稀溶液并流共沉淀法制得文石型碳酸鈣晶須。實驗表明，晶須的產量以及形貌受溫度的影響較大，同時還受反應物濃度、反應物的滴加速度、攪拌速度、滴管直徑大小、雜質離子等影響，由此提出了制備晶須的最佳工藝條件。

劉飛等以電石渣為原料，利用HCl對電石渣進行預處理，控制其pH＝8.0，后采用Na₂CO₃復分解法研究了反應物濃度、滴加速度、反應溫度、攪拌速度等對碳酸鈣晶須的影響，最終制得長徑比達30-60，晶須結構完整，表面光滑、尺寸均勻的碳酸鈣晶須。

唐琴等采用CaCl₂和Na₂CO₃復分解法在乙醇-水混合溶液中，通過控制反應溫度、原料濃度等反應條件，在不加任何添加劑的條件下，制備出長度為10-30μm、長徑比為20-30的碳酸鈣晶須。

曹有名通過控制反應溫度，制備出粒徑為1μm、長徑比為15的碳酸鈣晶須。張秀英以β-環糊精(β-CD)為有機基質，依據生物礦化原理，采用復分解法合成了特殊形貌的碳酸鈣晶須。同濟大學采用復分解法，公開了一種控制碳酸鈣形貌的方法，其做法是配制碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液，分別置于一種經過表面處理的多孔膜的兩側，在碳酸鈉溶液一側加入文石晶形控制劑，反應一定時間，離心即可得到文石晶須。

申請專利CN200610031408.0公布一種由電石渣制備高純輕質碳酸鈣微粉的方法，將工業廢棄物電石渣直接與氯化銨溶液反應，轉化為氯化鈣與氨水的混合溶液，過濾后在氯化鈣溶液中通入二氧化碳氣體進行碳酸化反應，過濾，洗滌，烘干得方解石型球形輕質碳酸鈣微粉，氯化銨濾液循環使用。