本实用新型专利技术公开了一种利用微通道合成纳米碳酸钙的装置，所述装置包括氢氧化钙贮罐、搅拌器、pH计、第一、第二齿轮泵、膜分散微反应器和富碳水罐；所述Ca(OH)2贮罐内包括pH计和搅拌器，罐底Ca(OH)2悬浊液出口通过第一齿轮泵连接所述膜分散微反应器的连续相通道；所述富碳水罐罐底富碳水出口通过第二齿轮泵连接所述膜分散微反应器的分散相通道；所述膜分散微反应器出口通过回流管连接至Ca(OH)2贮罐。所述装置利用微通道反应生成纳米碳酸钙，二氧化碳利用率达99％以上，可用于废气中二氧化碳的去除；调节微反应器芯片类型，还可以调节碳酸钙晶体类型及大小。酸钙晶体类型及大小。酸钙晶体类型及大小。
A device for synthesizing nano calcium carbonate using microchannels
【技术实现步骤摘要】
一种利用微通道合成纳米碳酸钙的装置
[0001]本技术属于废气治理中碳脱除和纳米材料制备
，具体涉及一种微通道合成纳米碳酸钙的装置。
技术介绍
[0002]随着社会的进步和发展，人类对自然资源的需求量在逐渐增加。化石能源作为人类主要能量来源之一，其燃烧过程中排放的二氧化碳和其它气体污染物所造成的环境问题日益严重。以二氧化碳为主的温室气体，不仅威胁企业的安全生产还导致全球气温上升。目前二氧化碳的减排一直是国际关注的焦点，然而减排的主要方法除了减少化石燃料的使用，还要增强对二氧化碳的进一步消化利用。
[0003]目前对于混合气中二氧化碳的捕集方法主要包括膜分离技术、变压吸附(PSA)、化学吸收法(单乙醇胺MEA或甲醇CH3OH)、高压水洗法和碳捕获与封存技术(CCS)等。通过这些技术获得高纯度二氧化碳除了存在工艺复杂，费用高等缺点外，二氧化碳的利用效率也存在很大问题。
[0004]二氧化碳资源化利用不仅可以减少二氧化碳排放量，还可以得到附加值较高的产品。目前，二氧化碳资源化利用方法主要是通过化学方法将其转化为燃料(甲烷和甲醇)和有机化合物(碳酸二甲酯和环状碳酸酯)，也可将二氧化碳进行矿物封存。二氧化碳矿物封存方法主要包括直接碳化法和间接碳化法，其中直接碳化法不但需要高压而且转化率极低，而间接碳化法则存在工艺复杂和操作困难等问题。
[0005]碳酸钙是一种价格低廉、无毒无害且色泽好的无机填料，而纳米碳酸钙在碳酸钙特性的基础上因其粒径小、比表面积大、呈特定晶型、表面活化率高且白度高等优点而广泛应用于橡胶，造纸、涂料、食品、油墨、医药和新材料等行业。
技术实现思路
[0006]为实现二氧化碳的减排和纳米碳酸钙的合成，本技术的目的是提供一种微通道合成纳米碳酸钙的装置，所述装置能解决目前纳米碳酸钙合成过程中二氧化碳利用效率低和工艺复杂、操作困难等技术问题，在膜分散微反应器中以氢氧化钙和二氧化碳进行纳米碳酸钙的合成。所述装置能够连续合成纳米碳酸钙，并可用于废气中二氧化碳的去除；并且通过调节膜分散微反应器芯片类型，调节碳酸钙晶体类型及大小，生产不同类型的纳米碳酸钙。
[0007]本技术的目的通过以下技术方案来实现。
[0008]一种利用微通道合成纳米碳酸钙的装置，所述装置包括氢氧化钙贮罐、搅拌器、pH计、第一、第二齿轮泵、膜分散微反应器和富碳水罐；所述Ca(OH)2贮罐内包括pH计和搅拌器，罐底Ca(OH)2悬浊液出口通过第一齿轮泵连接所述膜分散微反应器的连续相通道；所述富碳水罐罐底富碳水出口通过第二齿轮泵连接所述膜分散微反应器的分散相通道；所述膜分散微反应器出口通过回流管连接至Ca(OH)2贮罐。
[0009]本技术装置采用膜分散微反应器进行Ca(OH)2与二氧化碳的反应。所述的膜分散微反应器包括连续相通道、分散相通道和微通道芯片，所述微通道芯片膜孔径为1
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50μm。微反应器可以增加反应液接触面积，解决Ca(OH)2与二氧化碳的快速混合和传质问题，以 99％以上的利用率吸收二氧化碳合成超细粒径的纳米级碳酸钙；且能够通过调节膜分散微反应器的芯片类型，调节碳酸钙晶体类型及大小。
[0010]所述的装置采用二氧化碳水溶液(富碳水)与Ca(OH)2悬浊液反应生成纳米碳酸钙，如将纯二氧化碳气体，特别是含二氧化碳的废气在一定压力下溶于水，与Ca(OH)2反应生成纳米碳酸钙。
[0011]进一步地，所述富碳水罐顶部设置压缩空气进口和压力计。富碳水罐设有压缩空气加压装置，可将二氧化碳或含二氧化碳的废气在加压后溶于水形成富碳水(二氧化碳水溶液)。
[0012]进一步地，所述氢氧化钙贮罐顶部设置压力计和气体出口。
[0013]所述的装置中，从膜分散微反应器流出的包含纳米碳酸钙的混合反应液在齿轮泵的作用下经过回流管回流Ca(OH)2贮罐，Ca(OH)2贮罐设有搅拌器，充分搅拌其中的悬浊液，防止纳米碳酸钙产生沉淀而聚集。
[0014]进一步地，所述第一齿轮泵连接膜分散微反应器的管道上设置第一流量计，所述第二齿轮泵连接膜分散微反应器的管道上设置第二流量计，以调节膜分散微反应器的连续相 (Ca(OH)2悬浊液)与分散相(富碳水)的流速比(优选为1:1
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10:1)。
[0015]进一步地，所述第一齿轮泵的出口设置Ca(OH)2悬浊液的分流管连接至Ca(OH)2贮罐，分流管上设置分流阀。所述第二齿轮泵的出口设置富碳水的分流管连接至富碳水罐，分流管上设置分流阀。当Ca(OH)2悬浊液或富碳水流速过快时，可将部分Ca(OH)2悬浊液或富碳水分流，直接回流至Ca(OH)2贮罐或富碳水罐内。
[0016]采用所述的装置合成纳米碳酸钙，将Ca(OH)2悬浊液作为连续相，二氧化碳作为分散相连续进入膜分散微反应器，在所述膜分散微反应器中生成纳米碳酸钙，包含纳米碳酸钙的混合反应液回流Ca(OH)2贮罐，贮罐中的悬浊液搅拌后循环至所述膜分散微反应器，当 Ca(OH)2贮罐中悬浊液的pH在6.8
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7.2时，将Ca(OH)2贮罐中的悬浊液进行固液分离并干燥，得到纳米碳酸钙。制得纳米碳酸钙的粒径在30
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100nm。
[0017]有益效果：本技术的利用微通道合成纳米碳酸钙的装置，Ca(OH)2悬浊液和二氧化碳溶液在微反应器中以99％以上的二氧化碳利用率反应生成纳米碳酸钙，反应物不断循环直至反应完成，从而解决二氧化碳转化效率低和工艺复杂、操作困难等问题。通过调节膜微分散反应器芯片类型，还可以调节碳酸钙晶体类型及大小，生产不同类型的纳米碳酸钙。
[0018](1)本技术的微通道合成纳米碳酸钙的装置，采用膜分散微反应器进行Ca(OH)2与二氧化碳合成纳米碳酸钙的反应，可以利用富二氧化碳水或含二氧化碳气体，特别是含二氧化碳废气合成纳米碳酸钙，二氧化碳利用效率或脱除效率可达99％以上。合成的纳米碳酸钙粒径在30
‑
100nm左右。
[0019](2)本技术装置可调节微通道芯片类型，通过控制Ca(OH)2悬浊液和富集二氧化碳水流速等控制纳米颗粒粒径大小，生产不同类型的纳米碳酸钙。所述微通道芯片能重复利用且不易堵塞。
[0020](3)本技术装置设计和操作简单，反应器体积较小，二氧化碳利用效率高，生产成本低，适合于工业化应用。
附图说明
[0021]图1为本技术的利用微通道合成纳米碳酸钙的装置结构示意图；
[0022]其中，1
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Ca(OH)2贮罐，2
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四叶顶料搅拌桨，3
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直流电机，4
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PH计，5、6
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压力计，7
‑ꢀ
第一齿轮泵，8
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第二齿轮泵，9
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第一流量计，10
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第二流量计，11
‑
膜分散微反应器，12
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用微通道合成纳米碳酸钙的装置，其特征在于，所述装置包括氢氧化钙贮罐、搅拌器、pH计、第一、第二齿轮泵、膜分散微反应器和富碳水罐；所述氢氧化钙贮罐内包括pH计和搅拌器，罐底氢氧化钙悬浊液出口通过第一齿轮泵连接所述膜分散微反应器的连续相通道；所述富碳水罐罐底富碳水出口通过第二齿轮泵连接所述膜分散微反应器的分散相通道；所述膜分散微反应器出口通过回流管连接至氢氧化钙贮罐。2.根据权利要求1所述的利用微通道合成纳米碳酸钙的装置，其特征在于，所述的膜分散微反应器包括连续相通道、分散相通道和微通道芯片。3.根据权利要求2所述的利用微通道合成纳米碳酸钙的装置，其特征在于，所述微通道芯片膜孔径为1
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50μm。4.根据权利要求1所述的利用微通道合...
【专利技术属性】
技术研发人员：周俊，鲁雷震，吴昊，任晓乾，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：
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