碳酸钙合成条件优化研究毕业论文.doc

毕业论文

题 目: 碳酸钙合成工艺条件优化研究

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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 carbonate

Abstract
This 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 calcium carbonate. The study finds out the optimal conditions for the synthesis of high purity calcium carbonate by changing the solution’s 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 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 10.0 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 within 30min-90min in order to get better effects.

Keywords: carbide slag, ammonium chloride, calcium carbonate, conditional optimization, high purity

目录
1前言 1
2 文献综述 2
2.1 电石渣应用现状 2
2.1.1 生产轻质碳酸钙 2
2.1.2 制备漂白粉 2
2.1.3 生产过氧化钙 3
2.1.4 脱硫 3
2.2 电石渣中Ca的提取 3
2.2.1 以NH4Cl为提取剂 3
2.2.2 以硝酸铵为提取剂 4
2.3 碳酸钙的生产方法及其应用 4
2.3.1 常用碳酸钙生产方法 4
2.3.2 碳酸钙的应用 5
3 实验部分 7
3.1 主要实验仪器和试剂 7
3.1.1 实验中的主要仪器 7
3.2实验流程 8
3.3 电石渣中Ca的提取和碳酸钙的合成 8
3.3.1 电石渣中Ca的提取 8
3.3.2 溶液初始pH值 8
3.3.3 溶液初始浓度 8
3.3.4 反应温度 9
3.3.5 CO2浓度 9
3.3.6 陈化时间 9
3.3.7 高浓度CaCl2溶液 9
3.4 分析方法 10
3.4.1溶液配制与标定 10
3.4.2 CaCO3的纯度测定方法 10
4.实验结果及讨论 12
4.1电石渣中的自由含水量 12
4.2 溶液初始pH值的变化对产品的影响 12
4.3 溶液初始浓度的变化对产品的影响 13
4.4 反应温度的变化对产品的影响 13
4.5 CO2浓度的变化对产品的影响 14
4.6 陈化时间的变化对产品的影响 15
4.7 2.30mol/L的CaCl2溶液不同条件下的产品 15
4.8 反应过程中pH及电导率的变化规律 17
5 结 论 18
参 考 文 献 19
致 谢 21

1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：
[7,8]

4.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（Ⅲ）
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-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（C10H14N2O8Na2·2H2O）
≧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
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，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，110±5℃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，110±5℃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，110±5℃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，110±5℃下干燥后称重，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，110±5℃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，110±5℃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。
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（120±5）℃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

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ml
c----EDTA标准溶液浓度的准确数值，单位为mol/l
m----样品的质量的数值，单位为g
M----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）
1
9.66
23.22
0.3730
2
7.21
19.26
0.3744
3
9.64
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pH
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
反应时间/min
33
82
378
370
412
产品质量/g
4.24
5.36
6.34
6.42
6.44
收率/%
56.53
71.47
84.52
85.60
85.87
纯度/%
98.79
99.58
99.52
98.67
98.12
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/L
0.3
0.5
0.6
0.75
0.9
饱和
反应时间/min
35
43
59
64
81
235
产品质量/g
1.82
3.76
4.31
5.34
6.85
19.63
收率/%
60.67
75.20
71.83
71.20
76.11
77.36
纯度/%
98.99
99.36
98.39
99.39
99.24
97.16
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/℃
2
5
10
20
30
40
反应时间/g
156
117
64
33
15
14
产品质量/g
4.91
5.16
5.34
5.11
4.97
4.84
收率/%
65.47
68.80
71.20
68.13
66.27
64.53
纯度/%
98.91
99.68
99.39
99.55
99.52
99.07

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/%
10
20
25
30
40
60
80
100
反应时间/min
76
74
64
46
38
36
28
23
产品质量/g
5.02
5.11
5.34
5.51
5.73
5.83
5.6
5.20
收率/%
66.93
68.13
71.20
73.47
76.40
77.72
74.93
69.33
纯度/%
99.16
99.49
99.39
99.73
98.64
99.39
99.28
98.56

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/min
0
20
30
60
90
120
反应时间/min
63
64
67
61
64
66
产品质量/g
6.02
5.34
5.31
5.22
5.16
5.03
收率/%
80.27
71.20
70.80
69.60
68.80
67.07
纯度/%
98.93
99.12
99.39
99.27
99.40
98.98

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
产品质量/g
15.03
15.12
15.49
15.41
15.67
14.99
14.97
15.62
11.91
收率/%
65.35
65.74
67.35
67.00
68.13
65.17
65.09
67.91
51.78
纯度%
99.34
99.38
99.10
99.34
99.27
99.49
99.43
98.95
99.51

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，110±5℃下干燥后称重，再用标准方法滴定产品纯度。
2. 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，110±5℃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=7.0。抽滤，并用去离子洗涤，110±5℃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，110±5℃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，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，110±5℃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，110±5℃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，110±5℃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，110±5℃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，110±5℃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
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