- điều chế canxi cacbonat kết tủa siêu mịn bằng cách sử dụng sacaroza và glucoza làm phụ gia trong. - quá trình cacbonat hoá. - Canxi cacbonat kết tủa (Precipitated Calcium Carbonate - viết tắt là PCC), có tên th−ơng phẩm là bột nhẹ, là hoá chất phổ biến, đ−ợc sử dụng làm chất độn trong công nghiệp sản xuất giấy, cao su, chất dẻo, kem đánh răng, d−ợc phẩm, mỹ phẩm,…Chất l−ợng sản phẩm PCC đ−ợc đánh giá qua thành phần hoá học (hàm l−ợng các tạp chất, độ kiềm d−) và các tính chất vật lý (kích th−ớc hạt, độ xốp, độ trắng), trong đó bề mặt riêng, kích th−ớc hạt và độ kiềm d− là những chỉ tiêu kĩ thuật quan trong nhất [1]. - Có nhiều ph−ơng pháp điều chế canxi cacbonat, nh−ng phổ biến nhất là ph−ơng pháp cacbonat hoá sữa vôi bằng khí cacbon đioxit. - Chất l−ợng sản phẩm PCC phụ thuộc vào một loạt yếu tố: nhiệt độ cacbonat hoá, nồng độ canxi hiđroxit trong huyền phù, hàm l−ợng tạp chất (chủ yếu là MgO), nhiệt độ nung vôi, nhiệt độ n−ớc dùng để tôi vôi, sự có mặt của mầm kết tinh, c−ờng độ khuấy trộn, sự có mặt của các chất phụ gia, nồng độ CO 2 trong pha khí và áp suất khí. - nêu, ảnh h−ởng mạnh nhất đến chất l−ợng của sản phẩm chính là sự có mặt của các chất phụ gia, nồng độ và nhiệt độ cacbonat hoá. - có nhiều công trình nghiên cứu nhằm nâng cao chất l−ợng PCC, trong đó có xu h−ớng cải thiện điều kiện cacbonat hoá, nh− kiểm tra nhiệt độ cacbonat hoá [3-7], sử dụng các chất phụ gia vô cơ. - Tuy vậy trong các công trình. - nêu ch−a thông báo cụ thể ảnh h−ởng của các chất phụ gia, đặc biệt là các chất phụ gia nhóm polisacarit nh− sacaroza và glucoza đến quá trình cacbonat hoá sữa vôi điều chế PCC.. - Trong công trình này, chúng tôi đặt vấn đề khảo sát ảnh h−ởng của các chất phụ gia là sacaroza và glucoza lên chất l−ợng của sản phẩm, chủ yếu là kích th−ớc hạt và quá trình cacbonat hoá sữa vôi. - Canxi oxit (vôi) đ−ợc sử dụng để pha huyền phù là loại sản phẩm thu đ−ợc từ quá trình nung đá. - Sau khi tiến hành phản ứng giữa CaO với n−ớc, huyền phù Ca(OH) 2 đ−ợc lọc qua l−ới lọc có kích th−ớc lỗ 0,125 mm để loại bỏ hết tạp chất rắn và kích th−ớc hạt huyền phù trong các thí nghiệm là nh− nhau. - Nồng độ Ca(OH) 2 trong huyền phù đ−ợc xác định bằng cách phân tích nồng độ Ca 2+ theo ph−ơng pháp chuẩn độ complexon, chỉ thị murexit ở pH = 12.. - Khí CO 2 sử dụng cho quá trình cacbonat hoá đ−ợc lấy từ bom CO 2 do Công ty Phân đạm Hà Bắc sản xuất.. - Phổ XRD của các mẫu PCC đ−ợc ghi trên máy SIEMEN D5005 với anot bằng Cu, nhiệt độ ghi phổ 25 O C, góc 2θ: 10 O đến 70 O , với 0.030 O /step. - Quá trình cacbonat hoá đ−ợc tiến hành với tốc độ sục khí CO 2 là 2,7 lít/phút, tốc độ khuấy trộn 500 vòng/phút, thể tích huyền phù cho một lần khảo sát là 1000ml. - Nhiệt độ ban đầu của huyền phù đ−ợc điều chỉnh bằng máy điều nhiệt. - Thời gian cacbonat hoá đ−ợc tính từ lúc bắt đầu sục khí CO 2 cho đến khi huyền phù có pH <. - Sau khi cacbonat hoá, sản phẩm PCC đ−ợc lọc, rửa, sấy khô. - Thành phần pha và kích th−ớc hạt trung bình của sản phẩm PCC đ−ợc xác định theo công thức Debey-Sherere từ phổ XRD [12]. - Hình dạng và kích th−ớc hạt PCC đ−ợc quan sát và xác định trên các bức ảnh SEM.. - Khảo sát ảnh h−ởng của nồng độ phụ gia sacaroza và glucoza a) Phụ gia sacaroza. - Khi khảo sát ảnh h−ởng của nồng độ sacaroza đến quá trình cacbonat hoá sữa vôi, nồng độ Ca(OH) 2 đ−ợc duy trì 10%, nhiệt độ bắt đầu phản ứng 30 0 C, nồng độ sucaroza thay. - Kết quả thực nghiệm thu đ−ợc đ−a ra trên hình 1.. - Biến thiên nhiệt độ huyền phù phụ thuộc vào nồng độ phụ gia sacaroza trong quá trình cacbonat hoá: (A: 0%. - Từ hình 1 có thể thấy rằng, khi nồng độ sacaroza tăng thì nhiệt độ cực đại của phản ứng giảm và thời gian phản ứng tăng lên tuy không nhiều (49, 53, 55, 56, 56, 57 phút t−ơng ứng). - Đồng thời, trong quá trình cacbonat hoá khi có mặt sacaroza, các huyền phù đều có xẩy ra hiện t−ợng gel hoá và mức độ gel hoá của huyền phù tăng lên khi nồng độ sacaroza tăng. - ảnh h−ởng đến quá trình cacbonat hoá, làm cho nhiệt độ huyền phù giảm xuống và thời gian phản ứng kéo dài thêm chút ít.. - Phổ XRD của các mẫu PCC đ−ợc điều chế không có phụ gia đ−ợc đ−a ra trên hình 2 và ảnh SEM đ−ợc đ−a ra trên hình 3(a). - Từ các hình 2 và 3(a) có thể thấy rằng, sản phẩm PCC có cấu trúc tinh thể canxit đặc tr−ng ở dạng hạt mịn, có kích th−ớc khoảng 1 - 1,5àm.. - Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu PCC đ−ợc điều chế ở nồng độ Ca(OH) 2 10%, nhiệt độ ban đầu của huyền phù là 30 O C và không có phụ gia. - ảnh SEM của mẫu PCC đ−ợc điều chế ở nồng độ Ca(OH) 2 10%, nhiệt độ ban đầu của huyền phù là 30 O C khi không có phụ gia (a) và khi có 0,3% phụ gia sacaroza (b). - Phổ XRD của các mẫu PCC đ−ợc điều chế ứng với tr−ờng hợp nồng độ Ca(OH) 2 là 10%. - và có mặt sacaroza với nồng độ 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4% và 0,5. - cho thấy, các mẫu PCC. - Để so sánh ảnh h−ởng của sự có mặt sacaroza đến kích th−ớc hạt PCC, chúng tôi đ−a ra các bức ảnh SEM chụp khi không có phụ gia (a) và khi có 0,3% phụ gia sacaroza (b). - Có thể thấy rõ rằng, khi có mặt sacaroza, kích th−ớc hạt PCC giảm rõ rệt. - Sự phụ thuộc của kích th−ớc hạt trung bình (tính theo công thức Debey- Sherere từ phổ XRD) vào nồng độ sacaroza đ−ợc đ−a ra trên hình 4. - Từ hình 4 có thể thấy rằng, kích th−ớc hạt trung bình của các mẫu PCC giảm mạnh khi có mặt phụ gia và gần nh− không đổi khi nồng độ phụ gia >. - Sự phụ thuộc của kích th−ớc hạt PCC trung bình vào nồng độ sacaroza b. - Phụ gia glucoza. - Các thí nghiệm khảo sát ảnh h−ởng của glucoza đến quá trình cacbonat hoá và chất l−ợng sản phẩm PCC đ−ợc thực hiện t−ơng tự nh− với sacaroza. - Kết quả cho thấy, khi nồng. - độ chất phụ gia tăng thì nhiệt độ cực đại của phản ứng giảm dần và thời gian phản ứng tăng nhẹ, t−ơng tự nh− trong tr−ờng hợp phụ gia là sacaroza. - Phổ XRD của các mẫu PCC. - đ−ợc điều chế ở nồng độ Ca(OH) 2 là 10%, nhiệt độ ban đầu 30 O C và có mặt phụ gia glucoza cho thấy sản phẩm là tinh thể canxit. - Kích th−ớc trung bình của các hạt PCC cũng giảm dần khi tăng nồng độ glucoza. - Trên hình 5 đ−a ra ảnh SEM của mẫu PCC đ−ợc điều chế bằng cacbonat hoá sữa vôi khi có mặt sacaroza và glucoza có cùng nồng độ là 0,3%.. - ảnh SEM của mẫu PCC đ−ợc điều chế khi nồng độ Ca(OH) 2 10%. - và có 0,3% phụ gia sacaroza (a) và 0,3% phụ gia glucoza (b) 0. - (theo l−ợng Ca(OH)2) Kích thước hạt trung bình của PCC, nm. - Từ hình 5 có thể thấy rằng, kích th−ớc hạt PCC qua các ảnh SEM trong hai tr−ờng hợp là gần nhau, nh−ng theo phổ XRD thì kích th−ớc hạt PCC trung bình trong tr−ờng hợp của dụng glucoza có bé hơn chút ít (95 nm trong tr−ờng hợp sử dụng glucoza và 105 nm trong tr−ờng hợp sử dụng sacaroza).. - Khảo sát ảnh h−ởng của nồng độ Ca(OH) 2. - Kết quả thực nghiệm thu đ−ợc khi nhiệt độ huyền phù bắt đầu phản ứng là 27 0 C;. - nồng độ Ca(OH) 2 thay đổi: 6%, 8%, 10%, 12% đ−ợc đ−a ra trên hình 6. - Từ hình 6 có thể thấy rằng, khi nồng độ Ca(OH) 2 tăng thì nhiệt độ cực đại phản ứng tăng, đồng thời thời gian phản ứng cũng tăng theo. - ở nồng độ Ca(OH) 2 là 6% thì nhiệt. - độ phản ứng cực đại là thấp nhất, 42 O C và thời gian phản ứng ngắn nhất, 40 phút. - ở nồng độ Ca(OH) 2 12% thì nhiệt độ phản ứng cực đại lớn nhất, 45,3 O C và thời gian phản ứng dài nhất, 60 phút.. - ảnh h−ởng của nồng độ Ca(OH) 2 đến biến thiên nhiệt độ huyền phù trong quá trình cacbonat hoá: A: 6%. - Trên hình 7 đ−a ra kết quả khảo sát sự phụ thuộc của kích th−ớc hạt PCC trung bình vào nồng độ của Ca(OH) 2 . - Có thể thấy rằng, khi nồng độ Ca(OH) 2 tăng trong khi các điều kiện khác của quá trình cacbonat hoá không đổi thì kích th−ớc hạt trung bình tăng lên chút ít.. - Sự phụ thuộc của kích th−ớc hạt trung bình vào nồng độ Ca(OH) 2 trong huyên phù 3.3. - ảnh h−ởng của nhiệt độ huyền phù. - Các thí nghiệm đ−ợc tiến hành trong điều kiện: thể tích huyền phù 1000ml. - tốc độ khuấy 500 vòng/phút, tốc độ sục khí 2,7l/phút, nồng độ Ca(OH) 2 8%, nồng độ saccaro 0,3%.. - Huyền phù sau khi điều chế đ−ợc lọc qua l−ới lọc có kích th−ớc lỗ 0,125 mm để loại bỏ hết tạp chất rắn và có kích th−ớc hạt trong các thí nghiệm là nh− nhau. - Nhiệt độ ban đầu của. - huyền phù đ−ợc duy trì bằng máy điều nhiệt ở các giá trị 22 0 C, 27 0 C, 32 O C, 37 0 C, 42 0 C. - Kết quả thực nghiệm thu đ−ợc đ−a ra trên hình 8.. - Sự phụ thuộc của thời gian phản ứng vào nhiệt độ ban đầu của huyền phù. - Từ hình 8 có thể thấy rằng, khi nhiệt độ bắt đầu tham gia phản ứng của huyền phù Ca(OH) 2 tăng dần thì nhiệt độ cực đại của phản ứng cũng tăng theo. - Thời gian cacbonat hoá. - thay đổi t−ơng ứng với sự tăng nhiệt độ trên nh− sau: 40, 42, 44, 47, 50 phút. - Nh− vậy khi tăng nhiệt dộ huyền phù thì thời gian phản ứng kéo dài, điều này có thể là do độ tan của CO 2 trong dung dịch bị giảm khi nhiệt độ tăng. - Kết quả ghi phổ XRD cho thấy, các mẫu PCC gồm các tinh thể canxit, có kích th−ớc hạt biến đổi không theo quy luật, nh−ng nhìn chung có xu h−ớng tăng lên khi nhiệt độ tăng. - Nh− vậy không nên thực hiện quá trình cacbonat hoá ở nhiệt độ cao.. - Trong quá trình điều chế PCC, nhiệt độ làm tăng độ tan của CaCO 3 , nh−ng lại làm giảm độ tan của CO 2 . - Vì vậy về mặt động học tác động của nhiệt độ lên quá trình cacbonat hoá không phải đơn giản một chiều.. - Sự có mặt của các phụ gia saccaroza và glucoza với nồng độ từ 0 ữ 0,3% trong sữa vôi. - đã làm giảm mạnh kích th−ớc hạt trung bình của sản phẩm PCC. - Việc giảm nồng độ Ca(OH) 2 trong huyền phù (trong khoảng từ 12% đến 6%) cũng có tác dụng làm giảm kích th−ớc hạt của PCC, nh−ng không nhiều. - Việc tăng nhiệt độ của huyền phù dẫn đến kéo dài thời gian cacbonat hoá và có ảnh h−ởng phức tạp đến kích th−ớc hạt của PCC, vì vậy không nên thực hiện quá trình cacbonat hoá ở nhiệt độ cao.. - Khi tiến hành cacbonat hoá sữa vôi trong điều kiện tốc độ khuấy 500 vòng/phút, tốc. - độ sục khí 2,7l/phút, thể tích huyền phù 1000ml với nồng độ Ca(OH) 2 8. - 10%, nồng độ chất phụ gia sacaroza và glucoza 0,3%, nhiệt độ ban đầu của huyền phù 27 0 C ữ 30 0 C, sản phẩm PCC thu đ−ợc ở dạng tinh thể canxit có độ mịn rất cao (kích th−ớc hạt trung bình 90