一种利用电石渣制备纳微尺度碳酸钙微粒的方法技术

本发明专利技术是一种利用工业固体废弃物电石渣和二氧化碳储集材料(CO2SM，专利申请号201410578343.6)制备纳微尺度CaCO3微粒的方法。该方法以工业固体废弃物电石渣为原料，将其饱和溶液与CO2SM混合，在特定的条件下，能够快速、高效地合成形貌均一、晶型相同的纳微尺度CaCO3微粒。将反应后的溶液进行过滤，向滤液中再通入CO2气体和添加适量电石渣，可再次生成相同晶型的CaCO3微粒，实现过程的绿色循环。在此过程中，CO2SM释放的乙二胺和乙二醇类多元醇可作为导向剂来控制CaCO3微粒的成核、结晶和生长过程。由于该方法具有快速、高效、可循环制备纳微尺度CaCO3微粒，以及合成成本低廉等优势，可极大地促进CO2和工业固体废弃物电石渣资源化利用技术的发展。

Method for preparing nano micro scale calcium carbonate particle by using carbide slag

The invention relates to a method for preparing nano micro scale CaCO3 particles by utilizing industrial solid waste, carbide slag and carbon dioxide storage material (CO2SM, patent application number 201410578343.6). The method uses industrial solid waste carbide slag as raw material and mixes its saturated solution with CO2SM. Under specific conditions, nanometer particles with uniform morphology and crystalline shape can be rapidly and efficiently synthesized with nanometer and micro scale CaCO3 particles. After the reaction is filtered, the CO2 gas is added into the filtrate and a proper amount of carbide slag is added to produce a CaCO3 particle of the same crystalline type, so as to realize the green cycle of the process. In this process, CO2SM release of ethylenediamine and glycol polyols can be used as guides to control nucleation, crystallization and growth of CaCO3 particles. Because the method is fast, efficient and recyclable preparation of nano scale CaCO3 particles, and the synthesis of low cost and other advantages, can greatly promote the development of CO2 technology and utilization of industrial solid waste carbide slag resource.

【技术实现步骤摘要】
一种利用电石渣制备纳微尺度碳酸钙微粒的方法
本专利技术是一种利用工业固体废弃物电石渣和将温室气体CO2快速捕集后的产物二氧化碳储集材料(CO2SM)制备碳酸钙(CaCO3)微粒的方法。属于环境保护和材料

技术介绍
全球气候变暖已成为国际热点问题，CO2因具有温室效应被普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因之一。如何减少CO2排放，降低大气中CO2浓度是人类面临的共同难题。在前期专利(专利申请号201410578343.6)中，CO2已被高效地固定为一种新型的固态CO2SM，如何实现其高值化利用是本专利发展的重点。CO2矿物碳酸化隔离是一种有商业应用潜力、能够大规模处理CO2的方法，也是国家重点发展的CO2利用技术之一。碳酸钙作为一种增韧补强效果优异的无机功能性填料，已被广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、医药、生物、油墨、润滑油等领域。当前碳酸钙产品多以石灰石为原料，不仅破坏环境，而且原料储量越来越少，无法满足市场需求。另外，不同微观形貌的碳酸钙产品的性能和应用领域各异，如球状碳酸钙适宜作为造纸填料、立方状碳酸钙对塑料应用效果最佳，具有独特优点的链状碳酸钙适用于橡胶行业。特殊形貌和性能的纳微尺度碳酸钙产品将是未来的发展方向之一。添加晶型诱导剂是制备不同形貌碳酸钙产品的主要途径之一，但是晶型诱导剂用量大，价格昂贵，导致生产成本高，不利于大规模工业化生产。电石渣是氯碱行业制取C2H2气体后产生的碱性废渣(pH＞12)，我国每年产生量高达1800万吨，利用率极低(＜30％)，而大量堆积会污染空气、土地和地下水等。尽管其可制备化工产品(如高碳钙)、新型材料(如硬硅钙石保温材料)和环境材料(如处理酸性废水)等，但是产品的附加值不高。如能使电石渣中的丰富钙质(Ca(OH)2的质量分数为80％～90％)得到充分利用，不仅可以变废为宝，也可以为日益贫瘠的石灰石资源找到替代品。为此，本专利选择以廉价的电石渣为原料，将其饱和溶液与CO2SM混合，快速、高效地合成纳微尺度的CaCO3微粒。这对于我国CO2和电石渣利用技术的发展具有非常重要的实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用电石渣和CO2SM制备纳微尺度CaCO3微粒的方法。本专利技术快速制备纳微尺度CaCO3微粒的方法，对电石渣中的Ca(OH)2含量没有特殊要求，但是，为了得到更好形貌的CaCO3微粒，优选电石渣中Ca(OH)2含量应大于70wt％。本专利技术制备纳微尺度CaCO3微粒的基本原理说明如下：EGs(和/或EDA)+Ca2+→EGs-Ca2+(和/或EDA-Ca2+)(1)EGs(和/或EDA)+CO32-→EGs-CO32-(和/或EDA-CO32-)(2)EGs-Ca2+(和/或EDA-Ca2+)+EGs-CO32-(和/或EDA-CO32-)→CaCO3+EGs(和/或EDA)(3)通过上述机制，可实现纳微尺度CaCO3微粒的有效合成。具体实施方式下面结合具体的实施方案来描述本专利技术，即一种利用电石渣和CO2SM制备纳微尺度CaCO3微粒的方法。具体实施方式如下：实施例1：将电石渣配制成饱和溶液，并与CO2SM混合于反应釜中，搅拌均匀，在80℃下反应1h，过滤、以蒸馏水洗涤、100℃下真空干燥5h，获得CaCO3微粒。滤液通入CO2，与适量电石渣混合于反应釜中，重复上述反应步骤，可再次获得相同晶型的CaCO3微粒。所得CaCO3微粒的扫描电镜和透射电镜照片如图1所示。产物主要物化性质：颗粒直径为(1～5)μm，分解点683℃。FTIR光谱数据：745cm-1、875cm-1为球霰石型CaCO3的特征峰。XRD数据：球霰石型CaCO3：20.98°、24.87°、27.09°、32.75°、43.85°、50.03°。实施例2：将电石渣配制成悬浊液，并与CO2SM混合，在室温下搅拌反应1h，过滤、以无水乙醇洗涤、120℃下真空干燥3h，获得CaCO3微粒。所得CaCO3微粒的扫描电镜和透射电镜照片如图2所示。产物主要物化性质：颗粒直径为(1～5)μm，分解点685℃。FTIR光谱数据：711cm-1、876cm-1为方解石型CaCO3的特征峰。XRD数据：方解石型CaCO3：23.03°、29.35°、39.29°、47.44°、48.51°。实施例3：将电石渣配制成饱和溶液，并与CO2SM混合于反应釜中，搅拌均匀，在室温下静置反应2h，过滤、以二氯甲烷洗涤、45℃下真空干燥2h，获得CaCO3微粒。滤液通入CO2，与适量电石渣混合于反应釜中，重复上述反应步骤，可再次获得相同晶型的CaCO3微粒。所得CaCO3微粒的扫描电镜照片如图3所示。产物主要物化性质：颗粒直径为(1～5)μm，分解点690℃。FTIR光谱数据：746cm-1、873cm-1为球霰石型CaCO3的特征峰。XRD数据：球霰石型CaCO3：20.92°、24.83°、27.06°、32.79°、43.81°、50.05°。附图说明图1是CaCO3微粒的扫描电镜和透射电镜照片。图2是CaCO3微粒的扫描电镜和透射电镜照片。图3是CaCO3微粒的扫描电镜照片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用工业固体废弃物电石渣和二氧化碳储集材料(CO2SM，专利申请号201410578343.6)快速、高效地合成纳微尺度CaCO3微粒的方法，具体步骤如下：(1)将电石渣和CO2SM溶液混合，(室温～180)℃下反应，制得CaCO3微粒。(2)用蒸馏水、无水乙醇、二氯甲烷等溶剂处理所得的CaCO3微粒，经过滤、(45～120)℃下真空干燥，得到纳微尺度CaCO3微粒产品。

【技术特征摘要】
1.一种利用工业固体废弃物电石渣和二氧化碳储集材料(CO2SM，专利申请号201410578343.6)快速、高效地合成纳微尺度CaCO3微粒的方法，具体步骤如下：(1)将电石渣和CO2SM溶液混合，(室温～180)℃下反应，制得CaCO3微粒。(2)用蒸馏水、无水乙醇、二氯甲烷等溶剂处理所得的CaCO3微粒，经过滤、(45～120)℃下真空干燥，得到纳微尺度CaCO3微粒产品。2.根据权利1所述的一种利用电石渣和CO2SM快速合成纳微尺度CaCO3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建斌，郭波，沙峰，李强，马良，赵博生，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15