本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)化合物和礦物制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單相方解石的制備方法。

背景技術(shù)：

碳酸鈣是世界上最廣泛的礦物之一，也是目前用量最大、使用范圍最廣的一種環(huán)境友好型無(wú)機(jī)填料。碳酸鈣作為添加劑和補(bǔ)強(qiáng)劑廣泛應(yīng)用于化妝品、日用品、食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域。碳酸鈣粒子的形貌、晶型和粒度是決定其應(yīng)用性能的關(guān)鍵因素，其中微米級(jí)球形碳酸鈣具有分散性和流動(dòng)性較好的優(yōu)點(diǎn)，在化學(xué)、生物和醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前，關(guān)于球形碳酸鈣制備的研究報(bào)道較多，如fuchigami等合成了球霰石型球形碳酸鈣，并將其用于穩(wěn)定甲基丙烯酸甲酯的懸浮聚合中；yu等利用聚馬來(lái)酸酐和聚對(duì)苯乙烯磺酸鈉，通過(guò)氯化鈣和碳酸鈉沉淀反應(yīng)合成了粒徑約為1-2μm的單分散球形碳酸鈣；jin等利用聚對(duì)苯乙烯磺酸鈉合成了生物相容性無(wú)機(jī)球形碳酸鈣，并進(jìn)一步合成了核殼結(jié)構(gòu)和中空球的材料。但對(duì)于平行六面體方解石型碳酸鈣的研究較少。

申請(qǐng)?zhí)枮?01010283258.9的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種片狀方解石碳酸鈣晶體的制備方法，該方法以氯化鈣和碳酸鈉為原料，需要使用晶型控制劑硼酸或乙二酸，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中需要將溫度控制40-90℃，并且整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程冗長(zhǎng)。

申請(qǐng)?zhí)枮?00910065119.6的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種中空碳酸鈣方解石晶體的制備方法，該方法需要在無(wú)塵箱內(nèi)進(jìn)行，并且需要采用聚β-苯甲基天門(mén)冬氨酸溶于揮發(fā)性溶劑來(lái)制備鋪展液，該方法對(duì)反應(yīng)環(huán)境要求苛刻，且使用了有可能污染環(huán)境的有機(jī)溶劑，因而不易推廣應(yīng)用。

方解石是碳酸鈣晶體中熱力學(xué)穩(wěn)定性最高的晶相，主要存在形式為規(guī)則的菱形立方體、紡錘體和棒狀等，但是卻具有明顯的聚集性。

因此，目前還沒(méi)有條件溫和、可操作性強(qiáng)、可重復(fù)性好的制備單相平行六面體方解石型碳酸鈣的成熟方法?，F(xiàn)有方法制備的方解石型碳酸鈣存在多種晶型和形貌混雜，特征參數(shù)不均一等問(wèn)題，工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要解決單相平行六面體方解石型碳酸鈣的制備和易聚集的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種平行六面體方解石型碳酸鈣的制備方法。

本發(fā)明針對(duì)單相方解石合成工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、存在多種晶型和形貌混雜等技術(shù)上的不足，提出了一種以可溶性碳酸鹽和可溶性鈣鹽為原料，采用超聲化學(xué)工藝合成單相方解石的方法。合成工藝綠色環(huán)保，具有重要的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案，具體步驟如下：

一種單相方解石的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：在常溫下，用去離子水將可溶性碳酸鹽和可溶性鈣鹽配置成一定摩爾溶度的溶液，要求碳酸根離子和鈣離子為等摩爾溶度；

步驟二：將可溶性鈣鹽溶液緩慢加入到可溶性碳酸鹽溶液中，邊加邊攪拌，使溶液混合均勻，將超聲波變幅桿直接插入盛有混合均勻的溶液的反應(yīng)容器中，直接與反應(yīng)液作用，在一定功率下超聲處理一定時(shí)間，使其在超聲作用下進(jìn)行反應(yīng)；或同時(shí)采用蠕動(dòng)泵分別控制可溶性鈣鹽和可溶性碳酸鹽的流量，邊控制流量邊用超聲波處理混合溶液一定時(shí)間，使其在超聲作用下進(jìn)行反應(yīng)；

步驟三：將超聲處理后的混合溶液產(chǎn)物繼續(xù)機(jī)械攪拌一定時(shí)間，使其繼續(xù)反應(yīng)，再陳化一定時(shí)間，獲得反應(yīng)沉淀物；

步驟四：將步驟三獲得的反應(yīng)沉淀物進(jìn)行過(guò)濾、洗滌和干燥后即可獲得方解石。

按上述方案，步驟一中所述的可溶性碳酸鹽為：碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸銨等；可溶性鈣鹽為：氯化鈣、硝酸鈣和氧化鈣，一定摩爾溶度為：碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨、氯化鈣和硝酸鈣為0.1mol/l-1.0mol/l，氧化鈣為氫氧化鈣飽和溶液；

按上述方案，步驟二中所述的將混合均勻的溶液在超聲波處理器中一定功率為：180w-1800w，超聲處理一定時(shí)間為10min-60min；采用蠕動(dòng)泵分別控制可溶性鈣鹽和可溶性碳酸鹽的流量為6ml/min-60ml/min；在邊控制流速邊用超聲波處理混合溶液一定時(shí)間為1min-30min，超聲波功率為180-1800w；

按上述方案，步驟三中所述的機(jī)械攪拌一定時(shí)間為：10min-180min；

按上述方案，步驟三中所述的再陳化一定時(shí)間為：10min-60min；

按上述方案，步驟三中反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾后洗滌至ph為7-8。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過(guò)調(diào)整超聲波作用形式，直接把超聲波變幅桿直接插入到反應(yīng)容器中，直接與反應(yīng)液作用；本發(fā)明調(diào)整反應(yīng)溶液的濃度、超聲波的作用功率、作用的時(shí)間等一系列手段，獲得了單相平行六面體形貌的方解石型碳酸鈣，并且其特征參數(shù)均一，分散性好，純度高。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明實(shí)施例1制備的方解石的xrd圖；

圖2本發(fā)明實(shí)施例1制備的方解石的sem圖；

圖3本發(fā)明實(shí)施例2制備的方解石的xrd圖；

圖4本發(fā)明實(shí)施例2制備的方解石的sem圖；

圖5本發(fā)明實(shí)施例3制備的方解石的xrd圖；

圖6本發(fā)明實(shí)施例5制備的方解石的xrd圖；

圖7本發(fā)明實(shí)施例7制備的方解石的xrd圖；

圖8本發(fā)明的技術(shù)路線圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

在常溫下，用超純水分別配制濃度為0.3mol/l的na2co3和ca(no3)2溶液，將ca(no3)2溶液緩慢加入到na2co3溶液中，邊加邊攪拌使其混合均勻，將超聲波變幅桿直接插入盛有混合均勻的溶液的反應(yīng)容器中，直接與反應(yīng)液作用，超聲處理12min，作用功率為900w，待超聲波時(shí)間結(jié)束后，用磁力攪拌器攪拌2h后再陳化10min，將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾，用超純水洗滌多次至中性，將沉淀物放入鼓風(fēng)干燥箱干燥，干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間12h，最終獲得所需產(chǎn)品。

圖1為本實(shí)施例所合成的產(chǎn)物的xrd圖，由圖可知，衍射角2θ位于23.06°、29.38°、35.96°、39.38°、43.16°、47.48°、48.48°附近均出現(xiàn)明顯的衍射峰，這與方解石標(biāo)準(zhǔn)pdf卡片(no.72-1214)峰位十分吻合，無(wú)雜峰出現(xiàn)，表明碳酸鈣純度極高，峰高且尖銳，顯示了方解石結(jié)晶度良好。

圖2為本實(shí)施例所制備產(chǎn)物的sem圖，由圖可知方解石形狀為邊長(zhǎng)2-4um的平行六面體，晶體大小均勻，分散性好，晶體表面光滑，表面缺陷少，生長(zhǎng)完整。

實(shí)施例2

在常溫下，用超純水分別配制濃度為0.3mol/l的na2co3和ca(no3)2溶液。用蠕動(dòng)泵分別控制na2co3溶液和ca(no3)2溶液的流量加入到反應(yīng)器中，同時(shí)將超聲波變幅桿直接插入反應(yīng)容器中，直接與反應(yīng)液作用，在反應(yīng)器中邊控制流速邊進(jìn)行超聲波處理一定時(shí)間，兩種溶液的流量為6ml/min，作用功率為900w，超聲波處理時(shí)間為18min。超聲波處理停止后，后續(xù)溶液以同樣流量加入反應(yīng)器中，直至全部加完，再用磁力攪拌器攪拌2h后再陳化10min，將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾，用超純水洗滌多次至中性，將沉淀物放入鼓風(fēng)干燥箱干燥，干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間12h，最終獲得所需產(chǎn)品。

圖3為本實(shí)施例所合成的產(chǎn)物的xrd圖，由圖可知，衍射角2θ位于23.06°、29.38°、35.96°、39.38°、43.16°、47.48°、48.48°附近均出現(xiàn)明顯的衍射峰，這與方解石標(biāo)準(zhǔn)pdf卡片(no.72-1214)峰位十分吻合，無(wú)雜峰出現(xiàn)，表明碳酸鈣純度極高，峰高且尖銳，顯示了方解石結(jié)晶度良好。

圖4為本實(shí)施例所制備產(chǎn)物的sem圖，由圖可知方解石形狀為邊長(zhǎng)3-5um的平行六面體，晶體大小均勻，分散性好，晶體表面光滑，表面缺陷少，生長(zhǎng)完整。

實(shí)施例3

在常溫下，用超純水分別配制濃度為0.1mol/l的na2co3和ca(no3)2溶液，將ca(no3)2溶液緩慢加入到na2co3溶液中，邊加邊攪拌使其混合均勻，將超聲波變幅桿直接插入盛有混合均勻的溶液的反應(yīng)容器中，直接與反應(yīng)液作用，超聲處理30min，作用功率為900w，待超聲波時(shí)間結(jié)束后，用磁力攪拌器攪拌2h后再陳化10min，將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾，用超純水洗滌多次至中性，將沉淀物放入鼓風(fēng)干燥箱干燥，干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間12h，最終獲得所需產(chǎn)品。

實(shí)施例4

在常溫下，用超純水分別配制濃度為1.0mol/l的na2co3和ca(no3)2溶液，將ca(no3)2溶液緩慢加入到na2co3溶液中，邊加邊攪拌使其混合均勻，將超聲波變幅桿直接插入盛有混合均勻的溶液的反應(yīng)容器中，直接與反應(yīng)液作用，超聲處理10min，作用功率為1800w，待超聲波時(shí)間結(jié)束后，用磁力攪拌器攪拌2h后再陳化10min，將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾，用超純水洗滌多次至中性，將沉淀物放入鼓風(fēng)干燥箱干燥，干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間12h，最終獲得所需產(chǎn)品。

實(shí)施例5

在常溫下，用超純水分別配制濃度為0.3mol/l的na2co3和ca(no3)2溶液。用蠕動(dòng)泵分別控制na2co3溶液和ca(no3)2溶液的流量加入到反應(yīng)器中，同時(shí)將超聲波變幅桿直接插入反應(yīng)容器中，直接與反應(yīng)液作用，在反應(yīng)器中邊控制流速邊進(jìn)行超聲波處理一定時(shí)間，作用功率為900w，兩種溶液的流量為60ml/min，超聲波處理時(shí)間為1min50s。超聲波處理停止后，后續(xù)溶液以同樣流量加入反應(yīng)器中，直至全部加完，再用磁力攪拌器攪拌2h后再陳化10min，將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾，用超純水洗滌多次至中性，將沉淀物放入鼓風(fēng)干燥箱干燥，干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間12h，最終獲得所需產(chǎn)品。

實(shí)施例6

在常溫下，用超純水分別配制濃度為0.03mol/l的na2co3和ca(oh)2溶液，將ca(oh)2溶液緩慢加入到na2co3溶液中，邊加邊攪拌使其混合均勻，將超聲波變幅桿直接插入反應(yīng)容器中，直接與反應(yīng)液作用，混合均勻的溶液用超聲波處理器超聲處理60min，作用功率為900w，待超聲波時(shí)間結(jié)束后，用磁力攪拌器攪拌2h后再陳化10min，將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾，用超純水洗滌多次至中性，將沉淀物放入鼓風(fēng)干燥箱干燥，干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間12h，最終獲得所需產(chǎn)品。

實(shí)施例7

在常溫下，用超純水分別配制濃度為0.3mol/l的na2co3和ca(no3)2溶液，將ca(no3)2溶液緩慢加入到na2co3溶液中，邊加邊攪拌使其混合均勻，將超聲波變幅桿直接插入反應(yīng)容器中，直接與反應(yīng)液作用，混合均勻的溶液用超聲波處理器超聲處理30min，作用功率為180w，待超聲波時(shí)間結(jié)束后，用磁力攪拌器攪拌2h后再陳化10min，將反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)濾，用超純水洗滌多次至中性，將沉淀物放入鼓風(fēng)干燥箱干燥，干燥溫度為100℃，干燥時(shí)間12h，最終獲得所需產(chǎn)品。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。