一種利用阿魏酸調(diào)控制備碳酸鈣晶體顆粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備碳酸鈣晶體顆粒的方法，特別涉及一種利用木素單體模型化合物阿魏酸調(diào)控制備碳酸鈣晶體顆粒的方法，屬于無機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種天然無機(jī)材料，碳酸鈣被廣泛應(yīng)用于橡膠、涂料、油漆、造紙、印刷、化妝品、油墨、電纜、食品、醫(yī)藥、飼料等行業(yè)領(lǐng)域，且不同形貌和晶型的碳酸鈣產(chǎn)品具有不同的應(yīng)用功能和領(lǐng)域。但由于自然界中碳酸鈣具有多種顆粒形貌和結(jié)晶構(gòu)造，簡單地利用自然界的生物礦化，難以形成滿足不同行業(yè)領(lǐng)域特殊需求的碳酸鈣晶體顆粒。為此，需要采用晶型控制的手段，控制碳酸鈣的結(jié)晶過程，以制備出不同形貌、晶型的碳酸鈣晶體顆粒產(chǎn)品。
[0003]然而目前，調(diào)控制備特定晶型碳酸鈣的方法，研宄和應(yīng)用較多的為仿生礦化法，該方法主要采用明膠物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、氨基酸等)和淀粉作為模板劑，礦化合成不同晶型的碳酸鈣，存在制備工藝復(fù)雜，有機(jī)質(zhì)來源成本高，反應(yīng)條件不易控制等問題。在特定晶型碳酸鈣的調(diào)控制備領(lǐng)域，中國專利(CN 101935866A) “一種制備片狀方解石碳酸鈣晶體的方法”向碳酸鈉水溶液中加入晶型控制劑硼酸或乙二酸，再滴加氯化鈣溶液，經(jīng)過沉淀、洗滌、過濾和干燥，制得片狀方解石碳酸鈣晶體；中國專利(CN 103864127A) “一種花球狀球霰石碳酸鈣及其制備方法”向氯化鈣水溶液中插入PH電極，氨水調(diào)節(jié)溶液pH至9.0-11.5，再通入二氧化碳?xì)怏w，當(dāng)溶液PH降至7.5時(shí)，停止通入二氧化碳?xì)怏w，最后加入乙醇，經(jīng)過沉淀、洗滌、過濾和干燥，得到球霰石碳酸鈣；中國專利(CN 103253693A) “一種棒狀方解石型碳酸鈣晶體的制備方法”通過向置于恒溫水浴鍋中不斷攪拌的Ca(OH)2溶液中通入CO2氣體，再加入一定濃度的PASP溶液，反應(yīng)一段時(shí)間，將所得樣品先后經(jīng)洗滌、過濾、干燥即得到棒狀方解石型碳酸媽晶體。美國專利(US 7708973) “Method for obtaining precipitatedcalcium carbonate particles of nanometric scale structure，，米用聚天冬氨酸、二辛磺化丁二酸鈉、聚丙烯酸、檸檬酸等作為有機(jī)質(zhì)，調(diào)控制備出5~15 wt%的不同形貌納米級(jí)碳酸鈣顆粒溶液，應(yīng)用于不同工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。截至目前，還未見到利用木素單體模型化合物阿魏酸作有機(jī)質(zhì)，調(diào)控碳酸鈣晶體顆粒生長的相關(guān)工藝技術(shù)出現(xiàn)。
[0004]目前，制漿造紙工業(yè)每年分離出約5000萬t木素副產(chǎn)品，其中95%以上木素仍以黑液形式濃縮燒掉甚至直接排入江河，這一方面對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時(shí)也是一種自然資源的極大浪費(fèi)。本申請(qǐng)是以木素單體模型化合物阿魏酸作為有機(jī)質(zhì)模版，在水溶液中的不同環(huán)境參數(shù)下，誘導(dǎo)CaCO3的形核、生長和相轉(zhuǎn)變過程，擴(kuò)充了調(diào)控制備碳酸鈣晶體顆粒的有機(jī)質(zhì)來源，同時(shí)為資源化利用制漿廢液中殘余木素提供了一條創(chuàng)新思路，具有顯著的環(huán)境和社會(huì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服目前制備特定形貌、晶型碳酸鈣晶體顆粒存在的制備工藝復(fù)雜，有機(jī)質(zhì)來源成本高，反應(yīng)條件不易控制等問題，同時(shí)擴(kuò)充調(diào)控制備碳酸鈣晶體顆粒的有機(jī)質(zhì)來源，本發(fā)明的目的是提供一種利用阿魏酸調(diào)控制備碳酸鈣晶體顆粒的方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案采用以下步驟:
1)在機(jī)械攪拌作用下，將阿魏酸溶解于蒸餾水中，并用0.1 mol/L 8&(0!1)2調(diào)節(jié)溶液pH值，形成10~40 g/L、pH 7-13阿魏酸有機(jī)質(zhì)溶液；
2)在機(jī)械攪拌作用下，向30mL步驟I)得到的阿魏酸有機(jī)質(zhì)溶液中加入30 mL 1.5mol/L pH=7.2的CaCl2溶液，形成阿魏酸-CaCl 2混合生長體系；
3)在100~250r/min的攪拌速度和30~60°C的條件下，將步驟2)得到的阿魏酸-CaCl2混合生長體系逐滴加入30 mL 1.5 mol/L pH=7.2的Na2CO3溶液中，滴加完畢室溫環(huán)境中將上述溶液冷卻至23°C，形成阿魏酸4&(:12與Na 2C(V混合溶液；
4)在23°C條件下，將步驟3)中得到的阿魏酸4&(:12與Na2CCV混合溶液靜置結(jié)晶20h，對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行真空抽濾，得到晶體，采用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌5次，在70°C條件下真空干燥10h，得到白色粉末即為碳酸鈣晶體顆粒產(chǎn)品。
[0007]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明在調(diào)控制備特定形貌、晶型碳酸鈣晶體顆粒的有機(jī)質(zhì)中引入木素單體模型化合物阿魏酸，擴(kuò)充了采用仿生礦化法制備特定晶形碳酸鈣晶體顆粒的有機(jī)質(zhì)來源，且為直接利用制漿廢液殘余木素作為有機(jī)質(zhì)模版，誘導(dǎo)CaCO^ae體生長的仿生礦化技術(shù)提供了理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。無論對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和還是自然環(huán)境保護(hù)均具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，符合國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策。
【附圖說明】
[0008]圖1是實(shí)施例1制備的多球狀(球霰石型)碳酸鈣晶體顆粒的掃描電鏡照片。
[0009]圖2是實(shí)施例2制備的短棒狀(文石型)碳酸鈣晶體顆粒的掃描電鏡照片。
[0010]圖3是實(shí)施例3制備的球狀(球霰石型)碳酸鈣晶體顆粒的掃描電鏡照片。
[0011]圖4是實(shí)施例4制備的立方狀(方解石型)碳酸鈣晶體顆粒的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0013]實(shí)施例1:
1)在機(jī)械攪拌作用下，將阿魏酸溶解于蒸餾水中，并用0.1 mol/L 8&(0!1)2調(diào)節(jié)溶液pH值，形成10 g/L、pH 11的阿魏酸有機(jī)質(zhì)溶液；
2)在機(jī)械攪拌作用下，向30mL步驟I)得到的阿魏酸有機(jī)質(zhì)溶液中加入30 mL 1.5mol/L pH=7.2的CaCl2溶液，形成阿魏酸-CaCl 2混合生長體系；
3)在150r/min的攪拌速度和50°C的條件下，將步驟2)得到的阿魏酸-CaCl2混合生長體系逐滴加入30 mL 1.5 mol/L pH=7.2的Na2CO3溶液中，滴加完畢室溫環(huán)境中將上述溶液冷卻至23°C，形成阿魏酸4&(:12與Na 2C(V混合溶液；
4)在23°C條件下，將步驟3)中得到的阿魏酸4&(:12與Na2CCV混合溶液靜置結(jié)晶20h，對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行真空抽濾，得到晶體，采用蒸餾水和