Synthesis and Crystal Structure of Amorphous Calcium Carbonate by Gas-Liquid Reaction of System CaO-$C_2 H_5 OH$-$CO_2$

CaO-$C_2 H_5 OH$-$CO_2$계의 기.액반응에 의한 비정질 탄산칼슘의 합성 및 결정구조

The synthesis and crystal structure of amorphous calcium carbonate obtained from gas-liquid reaction of CaO-$C_2 H_5 OH$-$CO_2$ system according to change of added amount of calcium oxide by blowing $CO_2$ gas and reaction time using ethanol and ethylene glycol were investigated by electric conductivity, X-ray diffraction, and scanning electron microscope. The powdery or gelatinous phases were prepared by passing $CO_2$ gas at a flow rate of 1$\ell$/min into the suspensions containing 10~40g of CaO in mixing solutions 900ml of $C_2 H_5 OH$- and 100ml of ethylene glycol. By rapid filtration and drying the both phases at $60^{\circ}C$ under reduced pressure, the phases converted to the spherical vaterite and amorphous phase. The stable phase of amorphous calcium carbonate(ACC) was formed in the region pH 7-9 but the formation regions of amorphous phase were remarkably affected by pH in the mother liquor. It seems that a part of ACC changed into chain calcite as an intermediate products. The initial reactants prior to the formation of precipitated calcium carbonate is ACC. And ACC is unstable in the aqueous solution and crystallizes finally to calcite by the through-solution reaction. Especially ACC was produced or gelatinous phase which precipitated from the reaction of CaO-$C_2 H_5 OH$-$CO_2$ system.

CaO의 첨가량에 따라 $CO_2$가스를 불어넣고 반응시간 변화에 따라 용매로 $C_2 H_5 OH$을 사용하여 에틸렌글리콜을 첨가한 CaO-$C_2 H_5 OH$-$CO_2$계의 기.액반응으로부터 비정질 $CaCO_3$의 합성과 결정구조를 전기전도도, X-선회절 및 주사전자현미경으로 조사하였다. 이 반응에서 900ml의 $C_2 H_5 OH$에 에틸렌글리콜 100ml를 첨가하고 CaO의 양을 10~40g으로 하여 $CO_2$가스를 1$\ell$/min의 유속으로 흡입시켜 얻은 합성분말의 겔형 물질을 신속히 여과, 감압하의 $60^{\circ}C$에서 건조하여 1${\mu}m$이하의 구형 vaterite상과 무정형인 비정질 $CaCO_3$을 얻었다. 그리고 비정질 $CaCO_3$의 일부는 중간생성물로서 연쇄형 calcite로 변화하는 것을 알 수 있었고 침강성 $CaCO_3$의 생성보다 먼저 초기 반응생성물은 비정질 $CaCO_3$이었고 이 경우 생성역역은 pH 7-9의 범위로 상당한 영향을 준다. 또한 비정질 $CaCO_3$은 용액 속에서 불안정하여 용해반응으로 인해서 결국 calcite로 결정화한다. 특히 비정질 $CaCO_3$은 CaO-$C_2 H_5 OH$-$CO_2$계의 반응에 의해서 침강되어 생성되거나 또는 gel상으로 된다.