[发明专利]一种无定形碳酸钙的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种无定形碳酸钙的制备方法及其应用，包括如下步骤：将稳定剂加入到pH值大于11的水溶性钙盐溶液中，反应后，加入水溶性碳酸盐溶液，生成胶体状沉淀；将所述胶体状沉淀用无水乙醇洗涤后，加水进行超声振荡，在冰箱中冷冻过夜，然后进行真空冷冻干燥，得到所述无定形碳酸钙。本发明具有如下的有益效果：本发明所制备的P‑ACC粉末，具有制备简单，具有较大的比表面积，比商品级碳酸钙(CCC)，具有更高的反应活性，投入中低浓度的含重金属(如Cd²⁺)离子的溶液中反应2小时，废水中的重金属Cd²⁺离子可以达到《铅、锌工业污染物排放标准》(GB25466‑2010)排放限值标准。

技术领域

本发明它涉及一种制备无定形碳酸钙的方法，具体说，是涉及一种采用果胶作为稳定剂制备无定形碳酸钙的方法，属于材料制备技术领域和水处理技术领域。

背景技术

碳酸钙(CaCO₃)存在多种晶体形态，常见的三种无水结晶形态分别为方解石、文石和球霰石。一般认为CaCO₃在水溶液中的生长遵循Ostwald相变法则，即Ca²⁺与CO₃^2-混合时，首先产生的是非晶态的无定型碳酸钙(ACC)，非晶态的ACC的能量较高，在热力学上处于不稳定的状态，因而会在数秒内快速的转变成为球霰石，完全转变则需要数分钟，球霰石再经数小时可完全转变为文石或方解石。此外，碳酸钙还有两种结晶形态(六水合碳酸钙、一水合碳酸钙)和一种无定形形态，由于它们热力学不稳定，在自然界中极少存在，通常只作为矿化前驱体存在。因此，如何得到大比表面积和稳定的ACC无疑是个挑战，研究人员通过各种方法尝试得到ACC，例如专利CN201611013522.0通过添加C₁-C₁₀的醇和镁离子，可溶性钙盐通过碳化可得到ACC。专利CN201310717089.9通过添加含磷生物分子，复分解制备了ACC纳米球。也有文献报道可通过添加聚丙烯酸、调控镁/钙离子浓度、聚天冬氨酸等可以合成ACC。虽然目前人工合成ACC研究方法步骤繁杂多样，但直接利用简单的添加剂、无需复杂昂贵仪器就能合成得到ACC还是鲜有报道。

开发一种合成过程简单、吸附重金属效果较好的ACC的制备方法就显得更为重要。

发明内容

本发明针对现有技术中所存在的问题，提出一种无定形碳酸钙的制备方法及其应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种无定形碳酸钙的制备方法，其包括如下步骤：

将稳定剂加入到pH值大于11的水溶性钙盐溶液中，反应后，加入水溶性碳酸盐溶液，生成胶体状沉淀；

将所述胶体状沉淀用无水乙醇洗涤后，加水进行超声振荡，在冰箱中冷冻过夜，然后进行真空冷冻干燥，得到所述无定形碳酸钙。

作为优选方案，所述稳定剂为果胶。

作为优选方案，所述水溶性钙盐的pH值为11.5～12.5。

作为优选方案，所述水溶性钙盐溶液的浓度为0.05～1.0mol·L^-1。

作为优选方案，所述水溶性钙盐溶液为硝酸钙、氯化钙和澄清的石灰水中的至少一种。

作为优选方案，所述水溶性碳酸盐溶液的浓度为0.05～1.0mol·L^-1。

作为优选方案，所述水溶性碳酸盐溶液选自碳酸钠、碳酸钾和碳酸铵中的至少一种。

作为优选方案，所述水溶性钙盐溶液和水溶性碳酸盐溶液中，钙离子和碳酸根离子的摩尔比为1：1。

作为优选方案，所述稳定剂在胶体状沉淀中的浓度为1.71～2.14g·L^-1。