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1、毕业论文题 目: 碳酸钙合成工艺条件优化研究 27摘 要以电石渣为原料，氯化铵水溶液为钙提取剂提取电石渣中的Ca。以二氧化碳为碳化剂与氯化铵反应制取高纯碳酸钙。通过改变溶液初始pH、溶液的初始浓度、合成反应温度、二氧化碳浓度及陈化时间，探讨反应条件对合成高纯碳酸钙的影响规律。研究结果表明，电石渣经过适当的处理后与氯化铵水溶液反应，提取出来的可溶性钙盐可以作为生产超纯碳酸钙的原料。实验结果表明，初始PH为10.0和11.0时得到的产品纯度较高；CaCl2溶液应使用较高的初始浓度，但不能接近饱和；反应温度不宜过高，因保持在低温10左右；二氧化碳浓度为20%-40%时纯度测定效果较好；陈化时间应该在
2、60min-90min范围内效果较好。 关键字：电石渣，氯化铵，碳酸钙，条件优化，高纯度Optimization of operation conditions of calcium carbonateAbstractThis study uses carbide slag as raw material, ammonium chloride solution as extractive solvent to extract Ca from carbide slag, and uses carbon dioxide as carburizer to get high purity calciu
3、m carbonate. The study finds out the optimal conditions for the synthesis of high purity calcium carbonate by changing the solutions initial pH, the concentration of the solution, the reaction temperature, the concentration of carbon dioxide and the aging time. The results show that the carbide slag
4、 can react with ammonium chloride solution under proper treatment and conditions, the calcium extracted can be used as the raw materials of the production of ultra-pure or nanometer calcium carbonate. From the expriment ,we conclude that: the purity of the product is higher while the initial pH is 1
5、0.0 and 11.0; the initial concentration of CaCl2 solution should be higher,; the reaction temperature should not be too high or too low, just remain around 10;the effects of purity measurement are better while the concentration of carbon dioxide is between 20% and 40%; the aging time should be withi
6、n 30min-90min in order to get better effects. Keywords: carbide slag, ammonium chloride, calcium carbonate, conditional optimization, high purity目录1前言12 文献综述22.1 电石渣应用现状22.1.1 生产轻质碳酸钙22.1.2 制备漂白粉22.1.3 生产过氧化钙32.1.4 脱硫32.2 电石渣中Ca的提取32.2.1 以NH4Cl为提取剂32.2.2 以硝酸铵为提取剂42.3 碳酸钙的生产方法及其应用42.3.1 常用碳酸钙生产方法42.3
7、.2 碳酸钙的应用53 实验部分73.1 主要实验仪器和试剂73.1.1 实验中的主要仪器73.2实验流程83.3 电石渣中Ca的提取和碳酸钙的合成83.3.1 电石渣中Ca的提取83.3.2 溶液初始pH值83.3.3 溶液初始浓度83.3.4 反应温度93.3.5 CO2浓度93.3.6 陈化时间93.3.7 高浓度CaCl2溶液93.4 分析方法103.4.1溶液配制与标定103.4.2 CaCO3的纯度测定方法104.实验结果及讨论124.1电石渣中的自由含水量124.2 溶液初始pH值的变化对产品的影响124.3 溶液初始浓度的变化对产品的影响134.4 反应温度的变化对产品的影响1
8、34.5 CO2浓度的变化对产品的影响144.6 陈化时间的变化对产品的影响154.7 2.30mol/L的CaCl2溶液不同条件下的产品154.8 反应过程中pH及电导率的变化规律175 结 论18参 考 文 献19致 谢211前言电石渣是氯碱工业产生的炉渣，呈灰色,并伴有刺鼻的气味。其主要成分为：质量分数90%左右的氢氧化钙,同时还含有氧化硅、氧化铝，及少量的碳酸钙、三氧化二铁、氧化镁、二氧化钛、碳渣、硫化钙等杂质。目前我国的电石渣只有很少量的用于混凝土和水泥浆，大部分的作为固体废渣，没有得到充分的利用。目前电石渣不但占用大量的土地堆放,而且污染堆放场地附近的水资源，容易风干起飞灰，形成粉
9、尘和大气污染，是必须重视和优先处理和利用的工业废弃物。目前国内外生产碳酸钙的方法是氢氧化钙悬浮液碳化法，该方法消耗了大量的石灰石，且工业污染严重，选择一种经济环保效益高的碳酸钙原料和制备方法迫在眉睫。另一方面，随着科学技术的迅速发展，各行业对碳酸钙的要求朝着超细化、超纯化的方向发展。因此，以电石渣合成高纯碳酸钙具有非常重要的现实意义。利用电石渣中有效的钙资源，生产附加值高、环境污染小的超细碳酸钙产品是一种较新的处理电石渣的方法，超细碳酸钙在高档纸品及高档日化产品的填料等众多方面有着广阔的应用前景。随着碳酸钙的应用范围越来越广，利用电石渣生产超细碳酸钙表现出良好的应用前景1。现在很多科研机构都在
10、研究电石渣的高附加值的利用途径,其中最主要的研究方向是用电石渣来生产纳米碳酸钙,但目前大多还停留在实验阶段.电石渣的主要化学组成是Ca(OH)2, 我国是世界上最大的电石生产国，70年代以来一直稳步增长，与此同时电石渣产量也在稳步增长1 。本次实验的方法是采用NH4Cl水溶液提取电石渣中的Ca，通入CO2与CaCl2反应制备高纯度CaCO3。考察溶液初始浓度、反应温度、CO2进料速率和含量、初始溶液pH值等对合成高纯度CaCO3的影响。内容包括：电石渣自由含水量的测定及成分分析；溶液初始浓度、反应过程中的温度、CO2进料速率和含量、初始溶液pH值等条件变化对合成高纯CaCO3产品的影响。2 文
11、献综述2.1 电石渣应用现状由于电石渣有着可再利用的优势，长期以来人们一直探索着以它为原料的工业化生产，以达到废物利用避免资源浪费，下面是利用电石渣制备和生产的相关举例。2.1.1 生产轻质碳酸钙图2.1 生产工艺流程以电石渣为原料生产轻质碳酸钙，有较好的经济效益，更重要的是社会效益，减少环境的污染， 变废为宝，很值得推广，如果电石厂能将电石炉的大量余热再用到轻质碳酸钙的干燥上，废二氧化碳也能得到净化处理和利用那么用电石渣生产轻质碳酸钙确实是一条比较理想的工艺路线2。2.1.2 制备漂白粉图2.2 生产工艺流程通过对电石渣的预处理及精练提纯与氢氧化钠及水配成溶液，然后通入氯气进行氯化反应，从而
12、制得高品位的漂白粉。漂白粉的主要用途为棉织物、麻织物、纸浆等的漂白。也可以应用在消毒、杀菌作用领域，广泛应用于饮水、游泳池水净化、等方面，还可用于制造化学毒气和放射性的消毒剂，此外也用于医药及卫生防疫等方面3。2.1.3 生产过氧化钙根据过氧化钙的特点，选好电石渣和有关的比例浓度，确定氧化剂的含量及用量，控制好适当的温度可按照下列过程进行制造4。图2.3 生产工艺流程2.1.4 脱硫我国和瑞典两国专家首创了电石渣替代石灰脱硫技术，而且取得了较好环保效益和经济效益。在国内化工厂运行的过程中，以其脱硫效率高且运行维护简易方便等特点获得成功。缺点是由于项目的设备投资高，生产运转费用同样很高，虽然有效
13、解决了污染，实现了回收再利用可是为此付出的代价也不小5。2.2 电石渣中Ca的提取电石渣中钙的提取方法常用的有：有机胺做提取剂、以盐酸作为提取剂、以NH4Cl为提取剂、以硝酸铵为提取剂等6。2.2.1 以NH4Cl为提取剂将电石渣干燥或焙烧后与NH4Cl溶液反应，生成CaCl2和NH3，反应后溶液呈碱性，其主要反应如下：2.2.2 以硝酸铵为提取剂该方法是将电石渣与硝酸铵溶液在一定的条件下反应，反应结束后过滤，得到硝酸钙溶液。其主要反应方程式为： 2.3 碳酸钙的生产方法及其应用2.3.1 常用碳酸钙生产方法1.沉淀法纳米碳酸钙的制备,最早是用苛化法,生成的碳酸钙中含有微量碱,并难以去除,限制
14、了其实际应用。目前,工业上主要采用间歇碳化法和连续喷雾碳化法两种方法制备纳米碳酸钙。它们以天然碳酸钙作为原料,成本低廉,具有良好的开发前景。近年来,人们又致力于开发新的纳米碳酸钙的制备方法,比如超重力法、乳液法和沉淀法等。沉淀法是在溶液中加入适当的沉淀剂得到沉淀,再经过过滤、洗涤、干燥和焙烧等工艺,得到纳米粒子。沉淀法制备纳米粒子具有工艺简单、成本低廉、粒度可控等优点,故本实验采用沉淀法制备纳米碳酸钙,并讨论实验条件对粒子粒径的影响。2.纯碱法向CaCl2溶液中加入纯碱溶液，在一定的反应条件和添加剂存在的情况下可以得到超细碳酸钙。其主要反应为：3.苛化法向纯碱溶液中加入Ca(OH)2得到碳酸钙
15、沉淀，该方法在生产碳酸钙的同时又生产了氢氧化钠，其主要反应式为： 7,84.超重力法传统的碳酸钙制备方法中碳化反应在带搅拌的釜式反应器中进行。由于气相分布不均匀及气、液相界接触面积小,使碳酸钙颗粒的粒度分布很宽,因此,较难制备出高档的轻质碳酸钙产品。国内近年来成功地研制出对于多相反应强化传质、传热和混合,从而提高反应速率的超重力反应器。将该种特殊反应器用于轻质碳酸钙制备过程,可极大强化二氧化碳吸收传质,不仅可成倍地缩短碳化反应时间,而且还可以制备出不同粒径范围、粒度分布很窄的轻质碳酸钙产品。5.超声孔化法9超声空化法是一种超声空技术生产纳米碳酸钙的工艺。反应机理为利用超声能量来加速和控制物质的
16、化学反应，能够提高反应产率和引发新的化学反应它的机理就是液体中气泡的形成，气泡的生长、收缩、再生长、再收缩，经多次周期性的振荡和强超声波的作用。这些成群气泡最终以高速度崩裂。释放出巨大的能量，产生高速度的微射流，具有强烈的冲击力。空化气泡在爆炸的瞬间产生局部的高温、高压，加热和冷却速率大于足以使有机物、无机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧和热分解条件，加速了界面间的传质和传热过程的完成。它是将物理方法和化学方法有机的结合起来的一种方便、有效、安全的技术。2.3.2 碳酸钙的应用碳酸钙是一种性能优良、价格低廉的工业原料,作为填料已广泛应用于橡胶、塑料、涂料、造纸、油墨等行业。 碳酸钙的晶形
17、主要有针叶形、板状形、球形等几种,不同晶型的碳酸钙有不同的用途。用电石渣制备工业原料多晶形碳酸钙是其资源化的形式之一，但由于电石渣中各种杂质的存在,所合成的多晶形碳酸钙纯度不高，晶形不好。近年来，国内外碳酸钙晶体形态控制技术研究发展迅速。1.橡胶碳酸钙是橡胶工业中使用最早量最大的填充剂之一，碳酸钙大量填充在橡胶之中，可以增加制品的容积，从而节约昂贵的天然橡胶达到降低成本的目的，碳酸钙填入橡胶能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度耐磨性，撕裂强度，并在天然橡胶和合成橡胶中有显著的补强作用，同时可以调整稠度。纳米碳酸钙作为补强剂用于橡胶中压出加工性能和模型流动性好、表面光滑，耐撕裂强度高、起补强和半补
18、强的作用11。2.塑料普通的碳酸钙在塑料加工中只能起到填充剂的作用，但是加入了改性纳米碳酸钙则能起到增韧和增强等更好的效果。纳米碳酸钙应用到材料中使得材料缺口抗冲击强度和双缺口抗冲击强度显著增强。另外当添加过改性纳米碳酸钙的PVC复合材料受到外界力量冲击时，PVC基体会产生大量的银纹，基体在冲击方向的网丝状屈服，这种现象对于体系的增韧有显著的效果。3.粉末涂料粉末涂料用的填料普遍含有重金属物质,不符合国际标准的重金属含量,特别是出口到欧洲、美国的产品中,对重金属含量的要求极为严格。碳酸钙是一种既便宜又不含重金属元素的白色填料,在粉末涂料中完全可以取代常用的硫酸钡填料。轻质碳酸钙用于美术型粉末涂
19、料中,可以增强立体感,减少花纹助剂的用量,节约成本,简化生产工序。在不改变树脂用量的情况下,只须调整轻钙和硫酸钡的质量比,就可以配制不同立体效果的美术型粉末涂料,主要用于工艺品等涂料。4.涂布纸采用添加晶形控制剂、分散剂和包覆剂的办法,用石灰水和二氧化碳能一步合成高品质的片状晶形沉淀碳酸钙。在大量使用片状晶形沉淀碳酸钙时,涂布纸的印刷光泽度基本保持不变,片状沉淀碳酸钙的大量使用能够提高涂布纸的白度、油墨的吸收性和不透明度。虽然降低涂布纸的平滑度和光泽度,但均维持在较高的水平,且所用涂料配方是针对以高岭土为主体颜料的情况确定的12。3 实验部分3.1 主要实验仪器和试剂3.1.1 实验中的主要仪
20、器表3.1 主要实验仪器仪器名称仪器型号生产厂家数显电导率仪DDS-11AT上海雷磁新泾有限公司恒温槽CS501重庆银河实验仪器有限公司数字酸度计PHS-25B型上海虹益仪器仪表有限公司电热鼓风干燥箱101A-3型上海市实验仪器总厂循环水式真空泵SHZ-D（）巩义市英峪予华仪器厂电子天平DT-500A常熟市金羊砝码仪器有限公司电子分析天平BS 110S北京赛多利斯天平有限公司精密定时电动搅拌器JJ-1金坛市华峰仪器有限公司无油空压机WYK-16b天津市连因仪器厂低温恒温反应浴DFY-10L/40河南智诚科技发展有限公司箱式电阻炉SXO-4-10天津市华北实验仪器有限公司电阻炉温度控制器DRZ-
21、4天津市华北实验仪器有限公司3.1.2 实验中的主要试剂表3.2 实验中的主要试剂试剂名称含量纯度生产厂家电石渣河南某聚氯乙烯厂氯化铵（NH4Cl）99.5%分析纯洛阳市化学试剂厂盐酸（HCl）36-38%分析纯洛阳昊华化学试剂有限公司乙二胺四乙酸二钠（C10H14N2O8Na22H2O）99.0%分析纯天津市科密欧化学试剂有限公司三乙醇胺（N(CH2CH2OH)3）85%分析纯天津市瑞金特化学品有限公司氨水（NH3）25-28%分析纯洛阳市化学试剂厂氧化锌（ZnO）分析纯汕头市西陇化工有限公司氢氧化钠（NaOH）96.0%分析纯汕头市西陇化工有限公司钙羧酸指示剂（C14H12N2O2）试剂级
22、上海迈坤化工有限公司二甲酚橙（C31H28N2Na4O13S）分析纯上海三爱思试剂有限公司六次甲基四胺（C6H12N4）99.0%分析纯天津市科密欧化学试剂开发中心3.2实验流程图3.1实验流程3.3 电石渣中Ca的提取和碳酸钙的合成3.3.1 电石渣中Ca的提取称取141.71g NH4Cl溶于800ml水中再加干燥筛取后的电石渣97.50g于2000ml的三口瓶中，搅拌反应1h，再静置1h，抽滤得到滤液CaCl2 溶液。3.3.2 溶液初始pH值移取一定量（计算后）的用EDTA标准溶液滴定后确定浓度的CaCl2溶液，用蒸馏水稀释至100mL使其浓度为0.75mol/L，于250mL三口瓶中
23、，用氨水调节溶液pH值分别为9.0、10.0、11.0、12.0、13.0。在低温水浴箱中恒温10，充分搅拌。通入25%的CO2+空气混合气，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。静置20min。抽滤，并用去离子水洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。3.3.3 溶液初始浓度移取一定量（计算后）的用EDTA标准溶液滴定后确定浓度的CaCl2溶液，用蒸馏水稀释至100mL使其浓度分别为0.3、0.5、0.6、0.75、0.9mol/L，（及饱和的CaCl2溶液）于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在低温水
24、浴箱中恒温10，充分搅拌。通入25%的CO2+空气混合气，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。静置20min。抽滤，并用去离子水洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。3.3.4 反应温度移取一定量（计算后）的用EDTA标准溶液滴定后确定浓度的CaCl2溶液，用蒸馏水稀释至100mL使其浓度为0.75mol/L，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在低温水浴箱中，反应温度分别为2、5、10、20、30、40，充分搅拌。通入25%的CO2+空气混合气，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中p
25、H及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。静置20min。抽滤，并用去离子水洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。3.3.5 CO2浓度移取一定量（计算后）的用EDTA标准溶液滴定后确定浓度的CaCl2溶液，用蒸馏水稀释至100mL使其浓度为0.75mol/L，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在低温水浴箱中恒温10，充分搅拌。通入10、20、25、30、40、60、80、100%的CO2+空气混合气，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。静置20min。抽滤，并用去离子水洗涤，1105下干燥后称重，
26、再用标准方法滴定产品纯度。3.3.6 陈化时间移取一定量（计算后）的用EDTA标准溶液滴定后确定浓度的CaCl2溶液，用蒸馏水稀释至100mL使其浓度为0.75mol/L，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在低温水浴箱中恒温10，充分搅拌。通入25%的CO2+空气混合气，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。静置0、20、30、60、90、120min。抽滤，并用去离子洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。3.3.7 高浓度CaCl2溶液称取固体NH4Cl 217g，电石渣200g于800ml水中搅拌
27、1h，静置1h抽滤，用标准EDTA溶液滴定浓度为2.30mol/L。移取100ml溶液于250ml三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在低温水浴箱中反应，充分搅拌。依据条件分别控制反应温度及CO2+空气通入量，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。静置0、20、30、60、90、120min。抽滤，并用去离子水洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。3.4 分析方法3.4.1溶液配制与标定1. 1:1HCl溶液配制称取100ml水置于250ml锥形瓶中，向其缓慢加入100ml浓盐酸。2. 100g/L的NaOH溶液配
28、制称取25gNaOH置于250ml锥形瓶中，向其缓慢加入250ml水至全溶。3. 1:3三乙醇胺溶液配制称取50ml三乙醇胺置于250ml锥形瓶中，向其缓慢加入150ml水，摇匀。4. EDTA溶液配制称取11.4gEDTA，溶于2L水中，摇匀。浓度约为0.015 mol/L。5. ZnO标准溶液配制称取910下煅烧过2h的基准物ZnO 0.45g置于100ml烧杯中，少量水润湿，然后滴加1:1HCl溶液，边加边搅拌，至全溶，将溶液移至250ml容量瓶中，定容，摇匀。ZnO标准溶液浓度为0.0221 mol/L。6 1:2氨水配制量取50ml浓氨水置于250ml锥形瓶中，加入100ml水，摇匀
29、。7. EDTA溶液标定移取25ml锌标准溶液于250ml锥形瓶中，加约30ml水，2-3滴二甲酚橙指示剂，现价1:2氨水至溶液刚好变橙色或紫红色（绝对不能多加），然后滴加20%六次甲基四胺溶液5ml,用EDTA滴定至溶液由红紫色变为亮黄色，即为终点。测得EDTA浓度为0.01501 mol/L、0.01500 mol/L 8. CaCl2溶液浓度的测定移取0.3mlCaCl2溶液于250ml锥形瓶中，依次滴加5ml三乙醇胺，25ml水，添加少量钙指示剂，用氢氧化钠溶液调成酒红色，并过量0.5ml，用EDTA标准滴定溶液至纯蓝色为终点。3.4.2 CaCO3的纯度测定方法准确称取0.6g左右在
30、（1205）干燥恒重的样品置于小烧杯中，加少许水润湿。盖上表面皿，滴加1:1HCl至样品完全溶解，用中速滤纸过滤并洗涤，滤液和洗液一并收集于250ml容量瓶中定容。移取25ml溶液，依次滴加5ml三乙醇胺，25ml水，添加少量钙指示剂，用氢氧化钠溶液调成酒红色，并过量0.5ml，用EDTA标准滴定溶液至纯蓝色为终点。分析溶液中Ca含量，计算CaCO3的纯度。（钙含量以碳酸钙的质量分数表示），按下面公式计算 =c*V*Mm*1000*25250100=c*V*Mm式中：V-滴定实验溶液所消耗的EDTA标准溶液的体积的数值，单位为mlc-EDTA标准溶液浓度的准确数值，单位为mol/lm-样品的质
31、量的数值，单位为gM-碳酸钙的摩尔质量数值，单位为g/mol（M=100.1）4.实验结果及讨论4.1电石渣中的自由含水量称取一定量的电石渣，在110干燥至恒重，计算自由含水量，实验结果见表4.1表4.1含水量测定结果序号水重（g）物料重（g） 含水量（湿）19.66 23.22 0.3730 27.21 19.26 0.374439.64 25.91 0.3721计算结果电石渣中的自由含水量为37.32%。4.2 溶液初始pH值的变化对产品的影响表4.2 溶液初始pH值的变化对产品的影响初始pH9.010.011.012.013.0反应时间/min3382378370412产品质量/g4.2
32、45.366.346.426.44收率/%56.5371.4784.5285.6085.87纯度/%98.7999.5899.5298.6798.12图4.1 pH值的变化对产品的影响从上图可以看出收率随pH的增大而增大，产品纯度基本上随pH的增加而减小。4.3 溶液初始浓度的变化对产品的影响表4.3溶液初始浓度的变化对产品的影响初始浓度/ mol/L0.30.50.60.750.9饱和反应时间/min3543596481235产品质量/g1.82 3.764.315.346.8519.63收率/%60.6775.2071.8371.2076.1177.36纯度/%98.9999.3698.3
33、999.3999.2497.16图4.2 溶液初始浓度的变化对产品的影响从上图看出初始浓度越高收率变化不一，要想达到理想的高纯度碳酸钙，初始浓度应该稍大。4.4 反应温度的变化对产品的影响表4.4反应温度的变化对产品的影响反应温度/2510203040反应时间/g15611764331514产品质量/g4.915.165.345.114.974.84收率/%65.4768.8071.2068.1366.2764.53纯度/%98.9199.6899.3999.5599.5299.07图4.3 反应温度的变化对产品的影响从上图可看出反应温度越高，收率先增后减，纯度最高值在低温区。4.5 CO2浓
34、度的变化对产品的影响表4.5 CO2浓度的变化对产品的影响CO2浓度/%10202530406080100反应时间/min7674644638362823产品质量/g5.025.115.345.515.735.835.65.20收率/%66.9368.1371.2073.4776.4077.7274.9369.33纯度/%99.1699.4999.3999.7398.6499.3999.2898.56图4.4 二氧化碳的变化浓度对产品的影响从上图可以看出CO2浓度越高收率先增后减，纯度在25%-30%左右是达到最大。4.6 陈化时间的变化对产品的影响表4.6陈化时间的变化对产品的影响陈化时间/
35、min020306090120反应时间/min636467616466产品质量/g6.025.345.315.225.165.03收率/%80.2771.2070.8069.6068.8067.07纯度/%98.9399.1299.3999.2799.4098.98图4.5 陈化时间的变化对产品的影响从上图中可以看出，陈化时间越长收率越小，产品纯度基本保持增长，所以陈化时间应该确定在90min左右。4.7 2.30mol/L的CaCl2溶液不同条件下的产品表4.7 2.30mol/L的CaCl2溶液制备碳酸钙编号123456789产品质量/g15.0315.1215.4915.4115.671
36、4.9914.9715.6211.91收率/%65.3565.7467.3567.0068.1365.1765.0967.9151.78纯度%99.3499.3899.1099.3499.2799.4999.4398.9599.51各产品反应条件：1. 移取浓度为2.30mol/L的CaCl2溶液100mL，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在水浴箱中恒温20，充分搅拌。通入25%的CO2+空气混合气，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。抽滤，并用去离子洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。2. 移
37、取浓度为2.30mol/L的CaCl2溶液100mL，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在水浴箱中恒温25，充分搅拌。通入25%的CO2+空气混合气，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。抽滤，并用去离子洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。3. 移取浓度为2.30mol/L的CaCl2溶液100mL，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在水浴箱中恒温30，充分搅拌。通入25%的CO2+空气混合气，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH
38、=7.0。抽滤，并用去离子洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。4. 移取浓度为2.30mol/L的CaCl2溶液100mL，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在水浴箱中恒温20，充分搅拌。通入50%的CO2+空气混合气，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。抽滤，并用去离子洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。5. 移取浓度为2.30mol/L的CaCl2溶液100mL，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在水浴箱中恒温25，充分搅拌。通入50%的CO2+空气混合气
39、，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。抽滤，并用去离子洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。6. 移取浓度为2.30mol/L的CaCl2溶液100mL，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在水浴箱中恒温30，充分搅拌。通入50%的CO2+空气混合气，混合气的体积流量0.5L/min。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。抽滤，并用去离子洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。7. 移取浓度为2.30mol/L的CaCl2溶液100mL，于250mL三口瓶中，用氨
40、水调节pH值不低于10.0。在水浴箱中恒温20，充分搅拌。通入体积流量为0.5L/min 的CO2。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。抽滤，并用去离子洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。8. 移取浓度为2.30mol/L的CaCl2溶液100mL，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在水浴箱中恒温25，充分搅拌。通入体积流量为0.5L/min 的CO2。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。抽滤，并用去离子洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。9. 移取浓度为2.30mol/L的CaCl2溶
41、液100mL，于250mL三口瓶中，用氨水调节pH值不低于10.0。在水浴箱中恒温30，充分搅拌。通入体积流量为0.5L/min 的CO2。同时记录反应过程中pH及电导率的变化规律，反应至pH=7.0。抽滤，并用去离子洗涤，1105下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。4.8 反应过程中pH及电导率的变化规律 以上述4.1.7中实验1为例反应过程中pH及电导率的变化规律如图所示：图4.6 pH的变化规律 图4.7 电导率的变化规律由图可以看出实验过程中pH下降速度呈先快再慢后快的趋势，电导率呈先降后升的趋势，其原因是由于实验开始溶液中主要是强电解质氯化钙电导率较高，随着反应的进行生成的碳酸钙
42、越来越多，溶液中的电解质越来越少电导率随之下降，pH也开始下降当反应接近完全时，由于没有间断二氧化碳的通入溶液中又会有电解质的生成导致电导率再次上升16。5 结 论1初始pH越高反应时间越长，相应产品质量越大收率越高，在初始pH为10.0和11.0得到的产品纯度较高。2初始浓度越高产品质量和反应时间都相应增多，在初始浓度为0.75和0.9mol/L得到的产品纯度较高，饱和溶液反应得到产品纯度较低，说明反应溶液浓度应为高浓度，但不能接近饱和。3反应温度越高，反应时间越短，反应温度为10时产率最高，根据纯度测定反应温度因保持在低温10左右。4 CO2浓度越高反应时间越短，根据产品纯度测定，在浓度为
43、20%-40%时纯度测定效果较好。5陈化时间越长收率越低，陈化时间为60min是收率最高，根据产品的纯度测定陈化时间应该在30min-90min范围内效果较好。6高浓度（2.30mol/L）CaCl2溶液反应产品在65%-68%之间收率较高，根据产品纯度测定CO2浓度高，温度低的到的产品纯度较高。参 考 文 献1 闫琨,周康根.电石渣综合利用研究进展.环境科学导刊.2008, 27（4）:103 - 1062 贺中庆,康莲薇.氯化铵法制备轻质碳酸钙J.中国人民公安大学学报(自然科学版),2004,14（2）:24-253 范广能,陈红,胡坤宏,周海,王刚,程波.电石渣制备漂白粉的工艺研究.安徽
44、化工.2005,31（7）:33-364 石忠贵,谢新光.利用电石渣生产过氧化钙J.过氧化钙技术，1998,19(4):52-535 张小强.电石渣脱硫前景看好J.化工矿物与加工，1999,22(12):38-396 林倩,王晓芳,曹建新,张菊.电石渣制备纳米碳酸钙的初步研究.贵州大学化学工程学院.2006, 31 (6):21-237 胡庆福等.碳酸钙工业发展之浅析无机盐工业.1999,34(5):18-218 陈吉明等.循环法制备高纯超细碳酸钙.矿产综合利用.2004,4(2):102-104 9 卢小琳，国伟林等超声化学方法制备无机纳米材料的研究进展中国粉体技术J，2004，34(l):44-4810 崔小明.碳酸钙的生产工艺及改性技术进展.杭州化工.2008,38(1)11 李丽匣韩月新印万忠王泽红,碳酸钙晶须的应用现状及制备技术.有色矿冶. 2005, 21 (7):1-212 苏欣捷,云桂春,吴家权等,纸张涂布用立方体沉淀碳酸钙的研制,中国造纸, 1996 ，12(6) ,17-22 13 崔爱莉,王亭杰,林玉兰,金涌. 超细碳酸钙的合成与形状控制. 清华大学化工系.1998, 13 (11) :6-9