Effect of reaction temperature on the particle size and crystal shape of precipitated calcium carbonate

반응온도가 침강성탄산칼슘의 입도 및 형상에 미치는 영향

The objective of this study was to investigate the effect of temperature on the formation of CaCO, polymorphs(i.e.,calcite, aragonite, vaterite) and on the crystal shape of CaCO,.The reaction systems were rnvestigated at the temperature range of 2.0%-85.3r, at the fixed cmditions ofconcentration and pressure, 2X10-' M, atomospheric pressure, respectively.The reaction systems studied include a Ca(HCO.,),-Air bubble, O Ca(OH)s-CO,, @ Ca(OH),-H,CO, ,Ca(OH1,-Na>CO,, O Ca(OH),-K,CO,, @ Ca(OH),-(NH,),CO,, D CaC1,-Na,CO,, CaC1,-K3C03, 8 CaC1,-(NH,,),CO,, 0 Ca(N0,X-Na,CO,, 03 Ca(N0,X-QCO,. 0 Ca(NO,),-(NH,XCO,. The results obtained are summarizedas follows:Calcite is formed at the temperature range of 2t-80"C and the highest calcite yield was obtained at 30%.Aragonite begins to be formed at the temperature range of 41.0%-53.0%. and the higher temperature is thehigher yield is obtained. pH of the reaction system affect the yield of aragonite, and the yield reaches the highestpercentage at the pH range of 10.0-11.0, and at the conditions of pH 12.3 or over, aragonite is scarcely formed.Vaterlle is fnrmed at the temperature range of 40.0% or less, and transites utterly to calcite within 10-60mmutes in the case of bemg residenced in mother liqmd which C1 is not contained, and within 140hours inthe case of containing CI-.s in the case of containing CI-.

본 연구는 2.$0^{\circ}C$~85.3$^{\circ}C$, 2$\times$10\ulcornerM의 상압에서 탄산칼슘의 동질이상인 calcite, aragonite, vaterite의 생성과 그 형상에 미치는 온도의 영향을 조사한 것이다. 실험된 반응은 \circled1 Ca($HCO_3$)$_2$-Air bubble, \circled2 (OH)$Ca_2$ $-CO_2$, \circled3 (OH)$Ca_2$ $-H _2$$CO_3$, \circled4 $Ca(OH)_2$$-Na_2$CO$_3$, \circled5 $Ca(OH)_2$ $-K_2$ $ CO_3$, \circled6 $Ca(OH)_2$-($NH_4$)$_2$$CO_3$, \circled7 $CaCl_2$ $-Na2$ $CO_3$, \circled8 $CaCl_2$-K$_2$$CO_3$, \circled9 $CaCl_2$-($NH_4$)$_2$$CO_3$, \circled10 Ca($NO_3$)$_2$- $Na_2$$CO_3$, ⑪ Ca($NO_3$)$_2$- $K_2$$CO_3$, ⑫ Ca($NO_3$)$_2$등 12가지이며, 얻어진 실험결과는 아래와 같다. calcite는 반응종류에 상관없이 실험된 거의 모든 온도범위($2.0^{\circ}C$~$80.0^{\circ}C$)에서 생성하며 그 생성수율은 3$0^{\circ}C$정도일 때가 가장 높았다. aragonite는 반응에 따라 약간씩 차이는 있지만 주로 41.$0^{\circ}C$~53.$0^{\circ}C$ 사이에서 생성하기 시작하며 온도는 높을수록 그 수율은 높아진다. pH 또한 aragonite의 생성수율에 영향을 미치며 반응후 모액의 pH가 10.0~11.0 사이일 경우 생성수율이 최대가 되며 12.3 이상인 경우는 aragonite가 거의 생성되지 않았다. vaterite는 4$0^{\circ}C$ 이하에서만 생성하며 상당히 불안정하기 때문에 생성후 모액속에 방치할 경우 Cl￣를 포함하지않는 반응계에서는 10~60분 경과후 완전히 calcite로 전이하고 Cl￣를 포함하는 계에서는 약 140시간만에 완전히 calcite로 전이한다.