[科普中國]-超重力床

超重力床是帶有填充物的旋轉(zhuǎn)床，氫氧化鈣懸浮液與二氧化碳?xì)怏w由旋轉(zhuǎn)床上部進(jìn)人，懸浮液在旋轉(zhuǎn)床中靠離心力穿過填充物甩向外側(cè)，被填充物充分切割分散，比表面積極度擴(kuò)張，與二氧化碳進(jìn)行充分的快速反應(yīng)，制得粒度極細(xì)的納米碳酸鈣顆粒。反應(yīng)過程中可控制其反應(yīng)溫度、速度和pH值等條件，以取得不同晶形的產(chǎn)品。1

超重力技術(shù)應(yīng)用簡介將超重力技術(shù)可應(yīng)用于納米碳酸鈣的生產(chǎn)。高速旋轉(zhuǎn)的填料將氫氧化鈣溶液剪切成微細(xì)的液滴、液絲和液膜，強(qiáng)大離心力使碳酸鈣微粒一旦形成就迅速脫離氫氧化鈣溶液，無法繼續(xù)長大，同時氫氧化鈣溶液和二氧化碳?xì)怏w的接觸面積大大增加并迅速更新，使反應(yīng)速度大大提高。超重力技術(shù)生產(chǎn)納米碳酸鈣產(chǎn)品平均粒徑小，可制得平均粒徑為15～30 nm的納米碳酸鈣；產(chǎn)品粒度分布范圍窄；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；反應(yīng)速度快，反應(yīng)時間僅為傳統(tǒng)工藝的10%～20%；反應(yīng)器體積??；易于操作，同時產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，使生產(chǎn)成本大大降低。而使用超重力技術(shù)生產(chǎn)此產(chǎn)品的成本僅為2000元/噸。1

超重力技術(shù)操作過程將氧化鈣與蒸餾水按一定比例加入反應(yīng)器內(nèi)充分?jǐn)嚢杞禍兀郎囟冉抵烈?guī)定反應(yīng)溫度時，恒溫并加入一定量化學(xué)助劑后，繼續(xù)攪拌約20min后通入二氧化碳進(jìn)行碳化反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行至產(chǎn)物成為黏稠狀時加入一定量氯化鋁。繼續(xù)通入二氧化碳至反應(yīng)終點(diǎn)，終點(diǎn)時反應(yīng)液pH值為6～7。將產(chǎn)物過濾，在烘箱中于80℃下干燥、粉碎后得產(chǎn)品鏈狀碳酸鈣。

將碳酸鈣漿液加入表面處理釜中，用超級恒溫槽控制處理溫度，強(qiáng)力電子攪拌器調(diào)節(jié)攪拌速率，加入處理劑乳狀液，處理一定時間。將處理好的碳酸鈣漿液趁熱過濾，濾餅經(jīng)干粉碎得到活性碳酸鈣粉末。調(diào)節(jié)處理劑量，得到不同處理劑量的活性碳酸鈣粉末。

在一定濃度的石灰乳中加入定量的螫合劑和分散劑，螫合劑如脂肪族(多羥基)羧酸類、含氧羧酸類、硫代羧酸類、芳香族磺酸類、氨基酸類等。如用氫氧化鈣是為0.1~10 g/100 g，分散劑主要有鋁鹽、鈉鹽、鋅鹽、鐵鹽、鎂鹽等用量為0.05～5 g/100 g。在常溫溫度范圍內(nèi)通人，二氧化碳?xì)怏w通人的體積濃度為70%，碳化時在攪拌下進(jìn)行鼓泡式碳化反應(yīng)直至反應(yīng)終點(diǎn)pH值為7～8時為止。

超重力床碳化法工藝技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品粒度在15~30nm，是今后納米級粉體無機(jī)鹽生產(chǎn)工藝的發(fā)展方向。1

超重力床的優(yōu)勢極大強(qiáng)化了傳遞過程。

極大地縮小了設(shè)備尺寸與質(zhì)量（不僅降低了投資，而且增加了對環(huán)境的改善）。

物料在設(shè)備內(nèi)停留時間極短。

氣體通過設(shè)備的壓降與傳統(tǒng)設(shè)備相近。

易于操作，易于開、停車，由啟動到進(jìn)入定態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時間極短。2

適用范圍廣泛應(yīng)用于乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、乙腈、四氫呋喃、二氯甲烷、DMF、DMSO、甲苯、異丙醇、叔丁醇等有機(jī)溶劑的回收及產(chǎn)品分離提純，在原料藥、醫(yī)藥中間體、精細(xì)化工、生物柴油、環(huán)保、制酒等行業(yè)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級工程師 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所