一種利用牡蠣殼制備納米碳酸鈣的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用牡蠣殼制備納米碳酸鈣的方法，屬于納米碳酸鈣制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以牡蠣殼為原料，經(jīng)鹽洗煅燒制得氧化鈣粉末，再放入熱水消化反應(yīng)制得氫氧化鈣沉淀，干燥后放入布氏漏斗，利用干冰升華進(jìn)行碳化，最終干燥制得納米碳酸鈣。本發(fā)明利用干冰升華可以產(chǎn)生均勻的二氧化碳，增大固氣相界接觸面積，再通過超聲波的空化作用強(qiáng)化了碳化反應(yīng)，提高二氧化碳吸收率使制得的碳酸鈣粉末粒徑更均勻，解決了傳統(tǒng)鼓泡塔式碳化法由于氣相分布的不均勻性及氣液相界接觸面積較小，使碳化反應(yīng)時間較長，CO2吸收率低，產(chǎn)品顆粒較大，顆粒粒徑分布較寬的問題，可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種利用牡蠣殼制備納米碳酸鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種利用牡蠣殼制備納米碳酸鈣的方法，屬于納米碳酸鈣制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]
牡蠣殼成份以無機(jī)物為主，另外還含有少量的有機(jī)物，而無機(jī)物主要是CaCO3，其含量約為牡蠣殼重的93%以上，其次為氧化鎂、二氧化硅等。此外還含有20余種微量和痕量元素。我國目前對于牡蠣等海產(chǎn)品的加工僅僅局限于其可食用的部分，對于占牡蠣質(zhì)量以上的牡蠣殼加工卻很少，每年約有萬噸的牡蠣殼作為固體廢棄物被丟放在垃圾場或填海，已成為環(huán)境一大公害。在牡蠣殼中，碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)以上。如果能夠充分利用這些鈣資源，不僅可變廢為寶，還能減少環(huán)境污染。
[0003]目前，國內(nèi)外普遍采用碳化法制備納米CaC03，在合成過程中Ca(0H)2懸浮液與⑶2氣體反應(yīng)的碳化過程是最為關(guān)鍵的一個步驟。傳統(tǒng)的CaCO3制備方法，碳化反應(yīng)是在帶攪拌的鼓泡塔式反應(yīng)器中進(jìn)行。由于氣相分布的不均勻性及氣液相界接觸面積較小，使碳化反應(yīng)時間較長，CO2吸收率低，產(chǎn)品顆粒較大，顆粒粒徑分布較寬，難以制備出高檔超細(xì)產(chǎn)品。多年來，人們對傳統(tǒng)的碳化工藝進(jìn)行了大量的研究工作，也先后提出了加壓碳化、連續(xù)攪拌、噴霧碳化、噴射碳化、超重力結(jié)晶等碳化工藝。但是，一方面由于新的工藝本身不夠完善，另一方面也由于碳化過程極其復(fù)雜，使得新的碳化工藝應(yīng)用受到一定的限制。
[0004]超聲波可以有效強(qiáng)化碳化反應(yīng)。加入超聲波可以縮短碳化時間。這是因?yàn)槌暡ㄊ菇橘|(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生空化現(xiàn)象，空化泡的非線形運(yùn)動以及空化泡崩潰所產(chǎn)生的局部高壓，使體系內(nèi)部各點(diǎn)的能量發(fā)生變化，引起能量較大的起伏，使分子間作用力減弱，增強(qiáng)了反應(yīng)物分子間的傳質(zhì)運(yùn)動以及碰撞機(jī)會，加強(qiáng)了氣液固相間的混合，而且超聲波的空化機(jī)制可使溶液內(nèi)部做微觀振動，加速分子擴(kuò)散，強(qiáng)化傳質(zhì)過程。所以，超聲波可以有效強(qiáng)化碳化反應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對目前方法制備納米碳酸鈣是在鼓泡塔式反應(yīng)器中進(jìn)行，由于氣相分布的不均勻性及氣液相界接觸面積較小，使碳化反應(yīng)時間較長，C02吸收率低，產(chǎn)品顆粒較大，顆粒粒徑分布較寬，難以制備出高檔超細(xì)產(chǎn)品的弊端，提供了一種以牡蠣殼為原料，經(jīng)鹽洗煅燒制得氧化鈣粉末，再放入熱水消化反應(yīng)制得氫氧化鈣沉淀，干燥后放入布氏漏斗，利用干冰升華進(jìn)行碳化，最終干燥制得納米碳酸鈣。本發(fā)明利用干冰升華可以產(chǎn)生均勻的二氧化碳，增大固氣相界接觸面積，再通過超聲波的空化作用強(qiáng)化了碳化反應(yīng)，提高二氧化碳吸收率使制得的碳酸鈣粉末粒徑更均勻，解決了傳統(tǒng)鼓泡塔式碳化法由于氣相分布的不均勻性及氣液相界接觸面積較小，使碳化反應(yīng)時間較長，CO2吸收率低，產(chǎn)品顆粒較大，顆粒粒徑分布較寬的問題，可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)稱取2?3kg牡蠣殼，放入質(zhì)量濃度為5?9%的氯化鈉溶液中浸泡I?2h后，用去離子水沖洗3?5遍，除去表面雜質(zhì)，待其自然風(fēng)干后放入氣流粉碎機(jī)粉碎15?20min，再用砂磨機(jī)研磨40?50min，并過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到牡蠣殼粉末；
(2)將上述得到的牡蠣殼粉末放入管式電阻爐，加熱升溫至900?1000°C，保溫煅燒2?4h，得到白色粉末，按固液比為1:5將白色粉末與60?70°C的蒸餾水混合，用磁力攪拌機(jī)以200?300r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)15?20min;
(3)反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，并放入4?6°C水浴鍋中靜置沉淀過夜，過濾分離得到氫氧化鈣沉淀，將得到的沉淀物放入烘箱，在105?110°C下干燥30?50min，得到氫氧化鈣粉末；
(4)在密封的無菌手套箱中，將100?200g上述得到的氫氧化鈣粉末放置在布氏漏斗的濾紙上，在布氏漏斗瓶通氣口密封的情況下向漏斗瓶中注滿干冰，并用超聲波發(fā)生器以200?300W功率對布氏漏斗發(fā)射超聲波；
(5)打開布氏漏斗的通氣孔，漏斗瓶中的干冰升華致使無菌箱空氣中的水蒸氣冷凝成水珠均勻的潤濕濾紙上的氫氧化鈣粉末，潤濕后的氫氧化鈣粉末與升華后的干冰接觸，常溫下碳化反應(yīng)I?2h;
(6)待上述反應(yīng)結(jié)束后，依次用無水乙醇和去離子水反復(fù)沖洗15?20min，再將沖洗后的粉末放入微波干燥機(jī)中，以100?200W功率在50?60 °C下干燥I?2h后，出料，S卩得納米碳酸鈣。
[0007]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(I)本發(fā)明制備步驟簡單，利用干冰升華可以產(chǎn)生均勻的二氧化碳，增大固氣相界接觸面積；
(2 )碳化反應(yīng)時間短，CO2吸收率達(dá)82.3%以上，產(chǎn)品顆粒小。
【具體實(shí)施方式】
[0008]首先稱取2?3kg牡蠣殼，放入質(zhì)量濃度為5?9%的氯化鈉溶液中浸泡I?2h后，用去離子水沖洗3?5遍，除去表面雜質(zhì)，待其自然風(fēng)干后放入氣流粉碎機(jī)粉碎15?20min，再用砂磨機(jī)研磨40?50min，并過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到牡蠣殼粉末;然后將上述得到的牡蠣殼粉末放入管式電阻爐，加熱升溫至900?100tC，保溫煅燒2?4h，得到白色粉末，按固液比為1:5將白色粉末與60?70 °C的蒸餾水混合，用磁力攪拌機(jī)以200?300r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)15?20min;待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，并放入4?6°C水浴鍋中靜置沉淀過夜，過濾分離得到氫氧化鈣沉淀，將得到的沉淀物放入烘箱，在105?110°C下干燥30?50min，得到氫氧化鈣粉末;在密封的無菌手套箱中，將100?200g上述得到的氫氧化鈣粉末放置在布氏漏斗的濾紙上，在布氏漏斗瓶通氣口密封的情況下向漏斗瓶中注滿干冰，并用超聲波發(fā)生器以200?300W功率對布氏漏斗發(fā)射超聲波;打開布氏漏斗的通氣孔，漏斗瓶中的干冰升華致使無菌箱空氣中的水蒸氣冷凝成水珠均勻的潤濕濾紙上的氫氧化鈣粉末，潤濕后的氫氧化鈣粉末與升華后的干冰接觸，常溫下碳化反應(yīng)I?2h;最后待上述反應(yīng)結(jié)束后，依次用無水乙醇和去離子水反復(fù)沖洗15?20min，再將沖洗后的粉末放入微波干燥機(jī)中，以100?200W功率在50?60°C下干燥I?2h后，出料，即得納米碳酸鈣。
[0009]實(shí)例I
首先稱取2kg牡蠣殼，放入質(zhì)量濃度為5%的氯化鈉溶液中浸泡Ih后，用去離子水沖洗3遍，除去表面雜質(zhì)，待其自然風(fēng)干后放入氣流粉碎機(jī)粉碎15min，再用砂磨機(jī)研磨40min，并過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到牡蠣殼粉末;然后將上述得到的牡蠣殼粉末放入管式電阻爐，加熱升溫至900°C，保溫煅燒2h，得到白色粉末，按固液比為1:5將白色粉末與60°C的蒸餾水混合，用磁力攪拌機(jī)以200r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)15min;待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，并放入4°C水浴鍋中靜置沉淀過夜，過濾分離得到氫氧化鈣沉淀，將得到的沉淀物放入烘箱，在105°C下干燥30min，得到氫氧化鈣粉末;在密封的無菌手套箱中，將10g上述得到的氫氧化鈣粉末放置在布氏漏斗的濾紙上，在布氏漏斗瓶通氣口密封的情況下向漏斗瓶中注滿干冰，并用超聲波發(fā)生器以200W功率對布氏漏斗發(fā)射超聲波；打開布氏漏斗的通氣孔，漏斗瓶中的干冰升華致使無菌箱空氣中的水蒸氣冷凝成水珠均勻的潤濕濾紙上的氫氧化鈣粉末，潤濕后的氫氧化I丐粉末與升華后的干冰接觸，常溫下碳化反應(yīng)Ih ；最后待上述反應(yīng)結(jié)束后，依次用無水乙醇和去離子水反復(fù)沖洗15min，再將沖洗后的粉末放入微波干燥機(jī)中，以100W功率在50°C下干燥Ih后，出料，即得納米碳酸鈣;本發(fā)明制備步驟簡單，利用干冰升華可以產(chǎn)生均勻的二氧化碳，增大固氣相界接觸面積;碳化反應(yīng)時間短，CO2吸收率達(dá)82.39%，產(chǎn)品顆粒小。
[0010]實(shí)例2
首先稱取3kg牡蠣殼，放入質(zhì)量濃度為7%的氯化鈉溶液中浸泡2h后，用去離子水沖洗4遍，除去表面雜質(zhì)，待其自然風(fēng)干后放入氣流粉碎機(jī)粉碎18min，再用砂磨機(jī)研磨45min，并過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到牡蠣殼粉末;然后將上述得到的牡蠣殼粉末放入管式電阻爐，加熱升溫至950°C，保溫煅燒3h，得到白色粉末，按固液比為1:5將白色粉末與65°C的蒸餾水混合，用磁力攪拌機(jī)以250r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)18min;待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，并放入5°C水浴鍋中靜置沉淀過夜，過濾分離得到氫氧化鈣沉淀，將得到的沉淀物放入烘箱，在108°C下干燥40min，得到氫氧化鈣粉末;在密封的無菌手套箱中，將150g上述得到的氫氧化鈣粉末放置在布氏漏斗的濾紙上，在布氏漏斗瓶通氣口密封的情況下向漏斗瓶中注滿干冰，并用超聲波發(fā)生器以250W功率對布氏漏斗發(fā)射超聲波；打開布氏漏斗的通氣孔，漏斗瓶中的干冰升華致使無菌箱空氣中的水蒸氣冷凝成水珠均勻的潤濕濾紙上的氫氧化鈣粉末，潤濕后的氫氧化I丐粉末與升華后的干冰接觸，常溫下碳化反應(yīng)2h ；最后待上述反應(yīng)結(jié)束后，依次用無水乙醇和去離子水反復(fù)沖洗18min，再將沖洗后的粉末放入微波干燥機(jī)中，以150W功率在55°C下干燥2h后，出料，即得納米碳酸鈣;本發(fā)明制備步驟簡單，利用干冰升華可以產(chǎn)生均勻的二氧化碳，增大固氣相界接觸面積;碳化反應(yīng)時間短，CO2吸收率達(dá)83.23%，產(chǎn)品顆粒小。
[0011]實(shí)例3
首先稱取3kg牡蠣殼，放入質(zhì)量濃度為9%的氯化鈉溶液中浸泡2h后，用去離子水沖洗5遍，除去表面雜質(zhì)，待其自然風(fēng)干后放入氣流粉碎機(jī)粉碎20min，再用砂磨機(jī)研磨50min，并過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到牡蠣殼粉末;然后將上述得到的牡蠣殼粉末放入管式電阻爐，加熱升溫至100tC，保溫煅燒4h，得到白色粉末，按固液比為1:5將白色粉末與70°C的蒸餾水混合，用磁力攪拌機(jī)以300r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)20min;待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，并放入6°C水浴鍋中靜置沉淀過夜，過濾分離得到氫氧化鈣沉淀，將得到的沉淀物放入烘箱，在IlOtC下干燥50min，得到氫氧化鈣粉末;在密封的無菌手套箱中，將200g上述得到的氫氧化鈣粉末放置在布氏漏斗的濾紙上，在布氏漏斗瓶通氣口密封的情況下向漏斗瓶中注滿干冰，并用超聲波發(fā)生器以300W功率對布氏漏斗發(fā)射超聲波；打開布氏漏斗的通氣孔，漏斗瓶中的干冰升華致使無菌箱空氣中的水蒸氣冷凝成水珠均勻的潤濕濾紙上的氫氧化鈣粉末，潤濕后的氫氧化I丐粉末與升華后的干冰接觸，常溫下碳化反應(yīng)2h ；最后待上述反應(yīng)結(jié)束后，依次用無水乙醇和去離子水反復(fù)沖洗20min，再將沖洗后的粉末放入微波干燥機(jī)中，以200W功率在60°C下干燥2h后，出料，即得納米碳酸鈣;本發(fā)明制備步驟簡單，利用干冰升華可以產(chǎn)生均勻的二氧化碳，增大固氣相界接觸面積;碳化反應(yīng)時間短，CO2吸收率達(dá)83.58%，產(chǎn)品顆粒小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用牡蠣殼制備納米碳酸鈣的方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)稱取2?3kg牡蠣殼，放入質(zhì)量濃度為5?9%的氯化鈉溶液中浸泡I?2h后，用去離子水沖洗3?5遍，除去表面雜質(zhì)，待其自然風(fēng)干后放入氣流粉碎機(jī)粉碎15?20min，再用砂磨機(jī)研磨40?50min，并過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到牡蠣殼粉末； (2)將上述得到的牡蠣殼粉末放入管式電阻爐，加熱升溫至900?1000°C，保溫煅燒2?4h，得到白色粉末，按固液比為1:5將白色粉末與60?70°C的蒸餾水混合，用磁力攪拌機(jī)以200?300r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)15?20min; (3)反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，并放入4?6°C水浴鍋中靜置沉淀過夜，過濾分離得到氫氧化鈣沉淀，將得到的沉淀物放入烘箱，在105?110°C下干燥30?50min，得到氫氧化鈣粉末； (4)在密封的無菌手套箱中，將100?200g上述得到的氫氧化鈣粉末放置在布氏漏斗的濾紙上，在布氏漏斗瓶通氣口密封的情況下向漏斗瓶中注滿干冰，并用超聲波發(fā)生器以200?300W功率對布氏漏斗發(fā)射超聲波； (5)打開布氏漏斗的通氣孔，漏斗瓶中的干冰升華致使無菌箱空氣中的水蒸氣冷凝成水珠均勻的潤濕濾紙上的氫氧化鈣粉末，潤濕后的氫氧化鈣粉末與升華后的干冰接觸，常溫下碳化反應(yīng)I?2h; (6)待上述反應(yīng)結(jié)束后，依次用無水乙醇和去離子水反復(fù)沖洗15?20min，再將沖洗后的粉末放入微波干燥機(jī)中，以100?200W功率在50?60 °C下干燥I?2h后，出料，S卩得納米碳酸鈣。
【文檔編號】B82Y40/00GK106044821SQ201610568582
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月19日
【發(fā)明人】陳毅忠, 盛海豐, 林茂平
【申請人】陳毅忠