Synthesis and Crystallization of Amorphous Calcium Carbonate by Gas-Liquid Reaction of System Ca($OH_2 O$)-$H_2$-$CO_2$

Ca($OH_2$)-$H_2 O$-$CO_2$계의 기액반응으로부터 비정질 탄산칼슘의 합성 및 결정화

The synthesis and crystallization of amorphous calcium carbonate($CaCO_3$.$nH_2 O$) obtained from gas-liquid reaction between aqueous solution of calcium hydroxide and carbon dioxide at 15~$50^{\circ}C$ are investigated by electrical conductometry, XRD and TEM. The results are as follows: The initial reaction products prior to the formation of precipitated calcium carbonate is amorphous calcium carbonate. The electrical conductivity values in the slurry are decreased during the formation of amorphous calcium carbonate which covers particle surface of calcium hydroxide and retard the dissolution of calcium hydroxide into the solution. that amorphous calcium carbonate is unstable in the aqueous solution and crystallizes finally to calcite by the through-solution reaction. While amorphous calcium carbonate crystallizes into chain-like calcite, the conductivity values are recovered rapidly and the apparent viscosity of slurry containing higher concentration of calcium hydroxide increase. At below pH 9.5, chain-like calcite separates into individual particles to form precipitated calcium carbonate. The formation and synthetic temperature range of amorphous calcium carbonate is most suitable a primary decreasing step(a-step) at $15^{\circ}C$ in the electrical conductometry.

수산화칼슘현탁액과 탄산가스를 출발물질로 15~$50^{\circ}C$의 온도에서 기액반응으로 비정질 탄산칼슘($CaCO_3$.$nH_2 O$)의 생성과정을 전기저도도의 연속측정법, X-선회절법 및 투과전자현미경법을 이용하여 조사한 결과, 반응초기생성물은 비정질 탄산칼슘으로 반응현탁액의 전기전도도는 비정질 탄산칼슘의 생성 중 크게 강하하고 있으며, 이것은 수산화칼슘의 입자표면이 비정질 탄산칼슘미립자로 뒤덮여 용해를 방해받는 것과 비정질 탄산칼슘이 용액 속에서 불안정하여 즉시 용해한 다음 석출하여 칼사이트로 전이되어 미세한 침강성 탄산칼슘이 나란히 결합한 연쇄형 칼사이트가 생성된다. 비정질 탄산칼슘이 연쇄형 칼사이트로 변화하는 동안 현탁액의 전기전도도는 급격히 회복되고 이 과정에서 고농도 수산화칼슘현탁액의 외관점도가 상승한다. 이것은 연쇄형 칼사이트의 뒤얽힘에 의한 것이며, 다시 전기전도도의 1회 회복단계 이후에는 미반응 수산화칼슘에 의하여 비정질 탄산칼슘이 생성이 소멸되어 칼사이트의 성장반응이 이루어지고 pH가 9.5이하에서 연쇄형 칼사이트는 결합부분이 먼저 용해하여 결정질 탄산칼슘으로 분리생성된다. 비정질 탄산칼슘의 생성 및 합성온도의 영역은 전기전도도법에서 $15^{\circ}C$일 때 1차 강하단계(a-단계)에서 가장 적합하다.