牡蠣殼為原料制備納米碳酸鈣及表面改性的研究.pdf

1、資源與環(huán)境問題已經(jīng)成為21世紀(jì)人類需要重點(diǎn)解決的課題之一。隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，寶貴而不可再生的資源越來越少，怎樣利用現(xiàn)有的不可再生資源，研發(fā)可持續(xù)發(fā)展的可再生資源，已經(jīng)成為國內(nèi)外科研專家學(xué)者的工作重心。隨著人們生活水平的提高，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，在這種大環(huán)境下，牡蠣養(yǎng)殖業(yè)和加工業(yè)也水漲船高，同時(shí)大量被嚴(yán)重低估價(jià)值的牡蠣殼變成了廢棄物或低值資源，占據(jù)了一些灘涂和土地，腐敗發(fā)臭，給環(huán)境帶來許多不良影響。因此，牡蠣殼的綜合開發(fā)利用意

2、義重大，如何有效開發(fā)利用牡蠣殼資源，使之變廢為寶是本課題的研究目的。為此，本課題在牡蠣殼的資源化利用方面展開研究，既有效利用資源，又保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 首先，本課題首次研究了以牡蠣殼為原料，在加入適宜添加劑的條件下采用復(fù)分解方法制備納米碳酸鈣，設(shè)計(jì)了一條常溫常壓的工藝流程；并選擇適宜改性劑對納米碳酸鈣進(jìn)行表面改性。對整個(gè)工藝流程進(jìn)行優(yōu)化研究，確定各個(gè)工藝的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。該工藝與其它工藝相比較，其優(yōu)點(diǎn)在于牡蠣殼不經(jīng)過高溫煅燒，能耗低，工藝

3、流程簡單，操作條件溫和，污染程度小，是一條環(huán)境友好化的工藝技術(shù)，該技術(shù)具有良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和推廣前景。 其次，本課題首次采用選取控制步驟法，并引入修正的Debye—Hückel活度系數(shù)模型研究復(fù)分解方法合成納米碳酸鈣反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程，在常溫常壓的條件下，通過動(dòng)力學(xué)分析得出反應(yīng)級數(shù)為n=0.5：反應(yīng)速率常數(shù)為k=0.3974×10-4；反應(yīng)速率方程為r=0.3974×10-4×(ω-1)0.5。該反應(yīng)主要受碳酸鈣沉淀析出的

4、控制，并擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型驗(yàn)證，得到理想的動(dòng)力學(xué)方程。 最后，本課題首次將響應(yīng)面分析法用于納米碳酸鈣制備及表面改性優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中。在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)分析，以A和E為添加劑、攪拌轉(zhuǎn)速為900r/min的條件下，得到納米碳酸鈣制備的最佳理論工藝條件：反應(yīng)溫度20.26℃、反應(yīng)時(shí)間48.44min、氯化鈣濃度0.34mol/L、A和E均為0.22g[4.4％wt(CaCl2)]。產(chǎn)物平均粒徑為44.31nm。采用XRD、