一种文石相碳酸钙的制备方法

1.本发明涉及棒状文石相碳酸钙制备技术领域，尤其涉及一种利用乙醇介质调控蒸氨废液水热法制备单一晶型棒状文石相碳酸钙的方法。


背景技术：

2.碳酸钙是一种重要的无机化工材料，具有廉价易得、无毒性、耐热性好等优点，既可作为填充剂和补强剂广泛应用于涂料、造纸、油墨、纺织、橡胶、塑料等行业，也可用于牙膏、食品、医药和饲料等领域。
3.碳酸钙有方解石、文石和球霰石三种晶型。文石相碳酸钙是一种新的晶须材料，它不仅是对市场中成本较高的sic、k2tio3晶须的补充，且还具有高白度、大填充度等一些轻质碳酸钙具有的优点。碳酸钙晶须(即文石相碳酸钙)作为填料广泛应用于塑料橡胶、油墨、造纸、刹车片、磨砂材料、涂料、日化、食品、医药等领域，碳酸钙晶须具有增强、增韧性能，可改善塑料制品的力学性能、阻燃性能、耐热性能及加工性能。提高橡胶制品的强度。改善油墨的光泽度、透明度，可以用于制备高档纸张以及用作摩擦材料以提高耐磨性。由于纳米碳酸钙粉末极易以二次粒子的形式出现团聚现象，导致其增强效果明显减弱，而碳酸钙晶须体系中团聚现象较少、分散性良好，因而可充分发挥增强、增韧的作用，同时碳酸钙晶须是一种环保无污染的材料，具有广阔的应用前景。
4.尽管近十年来文石相碳酸钙制备与调控技术的研究已有很大发展，但是，目前获得文石相产品很难实现较高纯度文石相碳酸钙的制备。


技术实现要素：

5.针对现有技术的缺陷活不足，本发明提供了一种文石相碳酸钙的制备方法。
6.为此，本发明所提供的方法包括：蒸氨废液滤液、尿素和乙醇在超过100℃条件下反应，将反应所得产物进行过滤，滤饼经过洗涤、干燥得到棒状文石相碳酸钙产品，所述蒸氨废液滤液中含有ca
2+
。
7.进一步，通过乙醇的添加量来调控或提高产品中棒状文石相碳酸钙的含量。
8.可选的，反应初始，蒸氨废液滤液中的ca
2+
的摩尔浓度为0.9-1.2mol/l，尿素在反应液中的摩尔浓度与蒸氨废液滤液中ca
2+
的摩尔浓度的摩尔比为1:1，所述乙醇为无水乙醇，无水乙醇的添加量为45-60ml。
9.可选的，所述乙醇占反应液体积的百分比为15％-40％。
10.可选的，所述蒸氨废液滤液是蒸氨废液经多次过滤后获得。
11.可选的，所述蒸氨废液滤液的ph为11.2
±
0.5。
12.可选的，所述蒸氨废液滤液、尿素和乙醇在超过120～160℃条件下反应。
13.可选的，蒸氨废液滤液、尿素和乙醇在搅拌状态下反应。
14.本发明的制备方法所获得的文石相碳酸钙的含量可达99.58％以上。
15.本发明以蒸氨废液滤液为原料，将蒸氨废液滤液和和乙醇溶液及尿素溶液加入至
反应釜中，经水热法制备的棒状文石相碳酸钙，其工艺流程简单、生产成本低，不仅原料不会产生明显的环境污染，同时还回收利用了蒸氨废液，在高效回收利用蒸氨废液的同时解决了棒状文石相碳酸钙的制备难的问题，使得蒸氨废液得到了回收利用，具有一定的环境效益。
附图说明
16.图1为本发明实施例1制备的棒状文石相碳酸钙的x衍射分析结果(xrd谱图)。
17.图2为本发明实施例1制备的棒状文石相碳酸钙的扫描电镜图。
18.图3为本发明实施例2制备的棒状文石相碳酸钙的x衍射分析结果(xrd谱图)；
19.图4为本发明实施例2制备的棒状文石相碳酸钙的扫描电镜图。
20.图5为实施例3制备的碳酸钙的x衍射分析结果及与实施例1所制备产物的x衍射分析结果对比情况。
21.图6为实施例3不添加无水乙醇时制备的碳酸钙的x衍射分析结果及与实施例2所制备产物的x衍射分析结果对比情况。
具体实施方式
22.除非有特殊说明，本文中的术语根据相关领域普通技术人员的认识理解。还应理解，本文涉及的温度、浓度是近似值，用于说明目的。虽然与本文描述的方法和材料相似或等价的方法和材料可以用于本公开的实施，但下文描述了部分适合的方法和材料。本文提到的出版物、专利申请、专利和其他参考文献以引用方式部分纳入本文，如出现冲突，以本文为准。另外，所述材料、方法、溶液浓度和实施例仅是示例性的，而并不意欲进行限制。具体方案中，本领技术人员可以根据本发明所公开内容采用常规实验时段对方法中所涉及的物质配比、浓度、操作参数取值进行优化以实现本发明的目的。
23.下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：
24.实施例1：
25.(1)取蒸氨废液经滤纸三次过滤后，去除蒸氨废液中的固体杂质，取其滤液，用水调节滤液中ca
2+
浓度为0.90mol
·
l-1
；
26.(2)将120ml蒸氨废液滤液、9.726g尿素和60ml的无水乙醇放入机械搅拌反应釜中，在转速400r/min、140℃条件下反应120min；产物经过滤、迅速洗涤、立即干燥得到棒状文石相碳酸钙。
27.对该实施例所得产物经x衍射分析和扫描电镜分析，结果如图1和2所示，由图可知：所获得的产品为单一晶型棒状文石相碳酸钙。
28.实施例2：
29.该实施例与实施例1不同的是，蒸氨废液滤液中ca
2+
浓度为1.20mol
·
l-1
，称量160ml蒸氨废液滤液、12.968g的尿素和50ml的无水乙醇在160℃条件下反应。
30.所得产物经x衍射分析和扫描电镜分析，结果如图3和4所示，由图可知：所获得的产品为单一晶型棒状文石相碳酸钙。
31.实施例3：
32.该实施例与实施例1不同的是，无水乙醇添加量分别为：0ml、20ml、30ml和45ml，所
得产品的如图5所示，无水乙醇添加量分别为0ml、20ml和30ml时，获得的产品是方解石和文石相混合的碳酸钙产品(a：文石，c：方解石)；无水乙醇添加量为45ml时，所得产物均为单一晶型的棒状文石相碳酸钙。
33.实施例4：
34.该实施例与实施例2不同的是，不添加无水乙醇，所得产品的x衍射分析结果如图6所示，无水乙醇添加量分别为0ml时，获得的产品是方解石和文石相混合的碳酸钙产品(a：文石，c：方解石)。
35.上述实施例3和4说明，可以通过添加不同量的乙醇来调控产品中文石相碳酸钙的含量。
36.以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。


技术特征：
1.一种文石相碳酸钙的制备方法，其特征在于，方法包括：蒸氨废液滤液、尿素和乙醇在超过100℃条件下反应，将反应所得产物进行过滤，滤饼经过洗涤、干燥得到棒状文石相碳酸钙产品，所述蒸氨废液滤液中含有ca
2+
。2.根据权利要求1所述的文石相碳酸钙的制备方法，其特征在于，通过乙醇的添加量来调控或提高产品中棒状文石相碳酸钙的含量。3.根据权利要求1所述的文石相碳酸钙的制备方法，其特征在于，反应初始，蒸氨废液滤液中的ca
2+
的摩尔浓度为0.9-1.2mol/l，尿素在反应液中的摩尔浓度与蒸氨废液滤液中ca
2+
的摩尔浓度的摩尔比为1:1，所述乙醇为无水乙醇，所述无水乙醇的添加量为45-60ml。4.根据权利要求1所述的文石相碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述乙醇占反应液体积的百分比为15％-40％。5.根据权利要求1所述的文石相碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述蒸氨废液滤液是蒸氨废液经多次过滤后获得。6.根据权利要求1所述的文石相碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述蒸氨废液滤液的ph为11.2
±
0.5。7.根据权利要求1所述的文石相碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述蒸氨废液滤液、尿素和乙醇在超过120～160℃条件下反应。8.根据权利要求1所述的文石相碳酸钙的制备方法，其特征在于，蒸氨废液滤液、尿素和乙醇在搅拌状态下反应。9.根据权利要求1中所述的文石相碳酸钙的制备方法，其特征在于，所获得的文石相碳酸钙的含量为99.58％以上。

技术总结
本发明公开了一种文石相碳酸钙的制备方法，方法包括蒸氨废液滤液、尿素和乙醇在120-160℃条件下反应，将反应所得产物进行过滤，滤饼经过洗涤、干燥得到棒状文石相碳酸钙产品。本发明以蒸氨废液为钙源，借助水热工艺和乙醇介质进行调控技术，在高效回收利用蒸氨废液的同时实现了单一晶型棒状文石相碳酸钙的制备，其晶相含量达到了99.58％，且制备工艺流程简单、生产成本低，使得蒸氨废液得到了高效回收利用，具有良好的环境效益。具有良好的环境效益。具有良好的环境效益。


技术研发人员：宋学文 拓煜昕 李明菲 王萍 王茜悦 李子璇 华芯蕊 卜显忠
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2022.07.12
技术公布日：2022/11/8