• 한국표면공학회지
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• 제51권5호
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• pp.325-331
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• 2018

Calcium carbonate($CaCO_3$) films were formed by an eco-friendly electro-chemical technique on steel substrates in synthesized distilled water solutions containing $NaHCO_3$, $CaCl_2$ and $MgCl_2$ with different ratio respectively. It was investigated to confirm the effect of $Mg^{2+}$ concentration by Scanning Electron Microscopy(SEM), Energy Dispersive x-ray Spectroscopy(EDS) and X-Ray Diffraction(XRD) respectively. From an experimental result, only calcite crystals were found in solution containing no $Mg^{2+}$. By increasing concentration of $Mg^{2+}$, deposition rate decreased and crystal structure was transformed form calcite to aragonite. In case of including $MgCl_2$ 300mM in synthesized solutions containing $NaHCO_3$, $CaCl_2$ 60mM, it was showed over the 90% of aragonite contents which have quite high deposition rate of aragonite. Also, it was confirmed that $Mg^{2+}$ acted as inhibitor on the films which made transforming from calcite to aragonite.

• 한국재료학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-7
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• 2021

The characteristics and morphology of precipitated calcium carbonate (PCC) particles produced by carbonation process with various experimental conditions are investigated in this study. The crystal structures of PCC formed by carbonation process are calcite and aragonite. The crystal structure of PCC particles synthesized without adipic acid additive is calcite only, regardless of the reaction temperature. Needle-like shape aragonite phase started to form at reactor temperature of 80℃ with the adipic acid additive. Particle size of the single phase calcite PCC synthesized without adipic acid additive is about 1 ~ 3 ㎛, with homogenous distribution. The aragonite PCC also shows uniform size distribution. The reaction temperature and concentration of adipic acid additive do not show any significant effects on the particle size distribution. Aragonite phase grown to a large aspect ratio of needle-like shape showed relatively improved whiteness. The measured whiteness value of single calcite phase is about 95.95, while that of the mixture of calcite and aragonite is about 99.11.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권4호
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• pp.564-573
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• 2022

탄산칼슘은 반응 초기 무정형의 탄산칼슘 ACC (amorphous calcium carbonate)에서 calcite, aragonite, vaterite의 세 가지 결정 형태로 변한다. 결정구조의 차이에 따라 물성이 달라지고, 이들 특성을 활용하여 다양한 분야에 응용이 가능하다. 따라서 단일 결정 구조를 가진 탄산칼슘 입자의 생성에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 XRD 피크 면적을 이용한 탄산칼슘의 결정 형태별 정량분석이 이루어졌다. 순수한 vaterite와 aragonite 결정이 합성되고 이들 표준 시료의 XRD 피크 분포가 분석되었다. Calcite와 vaterite 표준 시료를 혼합 한 시료에 대한 피크 강도를 기준으로 한 경우와 피크 총면적을 기준으로 한 정량분석 값이 비교되었다. f_sV (vaterite 전체 피크 면적 기준 보정계수) 평균값은 0.654로 구해졌다. Calcite와 aragonite 표준 시료를 혼합 한 시료에 대한 피크 총면적을 기준으로 한 정량분석에서 f_sA (aragonite 전체 피크 면적 기준 보정계수) 평균값은 0.6713로 구하여졌다. 이들 보정계수를 적용하여 탄산칼슘 세 가지 결정에 대한 XRD 피크 총 면적을 기준으로 한 정량분석식 Eq. (24)~Eq. (32)이 제안되었고, 각 결정 사이의 중복 구간을 고려한 세 가지 결정에 대한 diffraction angle 구간 범위를 정하였다. 세 가지 표준 시료를 혼합한 시료에 대하여 XRD 분석을 하고 피크 면적 기준 정량분석치와 피크 높이 기준 분석치를 비교하였다.

• Advanced Composite Materials
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• 제18권4호
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• pp.315-326
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• 2009

PCC (precipitated calcium carbonate) and ground calcium carbonate have been widely used in alkaline papermaking. Unfortunately, although increasing filler level in papers can improve the paper properties such as brightness, opacity, stiffness gloss, smoothness, porosity, and printability, as well as decrease cost, some strength of the paper is negatively affected. In this research, needle-like aragonite was synthesized using $Ca(OH)_2$ and $CO_2$ as reactants in the presence of $MgCl_2$ and characterized with scanning electronic microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The physical and optical properties of the paper handsheets containing these needle-like aragonite fillers were evaluated. Results indicated that tensile strength, Z-direction tensile strength and folding endurance of the paper were improved by the needle-like aragonite crystals compared to the paper using commercial PCC (precipitated calcium carbonate) as filler. The stiffness of the paper handsheet on the machine direction was increased, but no evident difference in the cross direction was found. The improvement of paper strength mainly resulted from the twining effect between the aragonite whiskers and paper fibers. The optical properties of the paper were slightly decreased with the use of the needle-like aragonites compared to commercial PCC. These results suggest that paper cost can be decreased by increasing the content of needle-like aragonite filler while paper strength will not be decreased compared to PCC filler.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.4069-4074
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• 2010

침전탄산칼슘 결정화계에서 첨가제인 ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA), diethylene triaminepentaacetic acid(DTPA), citric acid(CIT), pyromellitic amid(PMA) 첨가에 의한 탄산칼슘 결정의 형상 변화를 연구하였다. 첨가제를 넣지 않았을 때 낮은 온도 $20^{\circ}C$에서는 calcite 결정이 생성되었고, 높은 온도 $80^{\circ}C$에서는 aragonite 결정이 생성되었으며 EDTA 와 DTPA 첨가에 의한 $40^{\circ}C$, $60^{\circ}C$ 중간온도에서는 aragonite 결정이 생성됨을 알 수 있었다. CIT와 PMA 첨가에 의해 aragonite의 성장이 지연 되었으며 calcite 단일상이 나타났다. 첨가제가 단일상의 탄산칼슘을 만드는데 중요한 요소임을 발견되었다.

• 광물과 암석
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• 제34권2호
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• pp.133-146
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• 2021

아라고나이트는 탄산칼슘(CaCO₃)의 동질이상 중 하나이며, 해양 생태계를 포함한 다양한 환경에서 생물학적 및 이화학적 침전 과정을 통해 형성된다. 이러한 아라고나이트의 형성 및 성장뿐만 아니라 아라고나이트 내 스트론튬(Sr)과 같은 미량원소의 치환 특성은 화학종의 농도와 온도와 같은 핵심 인자들에 의해 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 해양 생태계와 유사한 용액 온도와 아라고나이트에 대한 이 용액의 다양한 포화도 조건에서 아라고나이트 내 Sr 병합 특성이 규명되었다. 반응 용액의 주입속도(0.085-17 mL/min), 반응 용액의 이온 농도([Ca]=[CO₃] 0.01-1 M), 혼합 용액의 온도(5-40 ℃)의 다양한 실험 조건에서 컨스턴트-에디션(constant-addition) 방법을 통해 순수한 아라고나이트가 합성되었다. 또한, 모든 Sr 병합 실험 조건(0.02-0.5 M, 15-40 ℃)에서도 순수한 아라고나이트가 형성되었다. 합성된 아라고나이트의 결정도와 결정크기는 포화도 및 온도가 증가함에 따라 상대적으로 더 크게 증가하며 아라고나이트 결정이 더 많이 성장하였음을 지시하였다. 그러나 BET-비표면적을 이용하여 계산된 결정성장속도는 결정 형상 변화에 크게 영향을 받는 것으로 나타나 해석에 주의가 요구된다. 아라고나이트 내 Sr의 분배계수(K_Sr)는 반응이온의 농도가 0.02에서 0.5 M로 증가할 때 2.37에서 1.57로, 온도가 15에서 40 ℃로 증가할 때 1.90에서 1.54로 감소하였으며, 모든 조건에서 K_Sr 값이 1보다 높게 관찰되었다. 이러한 결과는 K_Sr가 결정성장속도와 역의 상관관계로서 아라고나이트 내 Sr 병합이 호정성 관계임을 나타낸다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2001년도 The 6th International Symposium of East Asian Resources Recycling Technology
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• pp.331-336
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• 2001

Aragonite type of precipitated calcium carbonate was synthesized by the successive reaction with hybridization of waste scallop shells with limestone. In the first step, carbonation was performed by using calcined limestone with low brightness, followed by the additional carbonation using calcined-hydrous scallop shells with high brightness. The temperature and the amount ratio of calcined limestone to calcined-hydrous scallop shells were examined as parameters in the experimental conditions. The products were characterized by XRD, SEM. in addition to measurements of brightness index. the specific surface area, and bulk density. The amount ratio of limestone to scallop shell affected not only the brightness but also morphologies of products. The increase in relative amounts of limestone leads to decrease in brightness and bumpy surface of particles. High temperature reaction produces aragonite particles with longer sizes and higher bulk densities. This study has made an attempt to establish the synthesis of aragonite with high brightness and high strength by utilization of waste scallop shells.

• 자원리싸이클링
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• 제5권4호
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• pp.32-41
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• 1996

본 연구는 $CaCl_2$ $-Na_2$ $CO_3$ $-H_2$O 반응계의 생성물인 침강성탄산칼슘의 성상에 영향을 주는 인자들을 조사할 목적으로 수행되었으며, 탄산칼슘 동질이상의 생성수율, 입도, 백색도 등에 미치는 반응 용액 농도의 영향, 불순물의 영향, pH의 영향, 종결정의 영향, 반응용액 적하속도의 영향등을 검토하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 주요 실험결과들은 아래와 같다. 1. 반응염의 농도가 크거나 그 적하속도가 빠를수록 반응생성물중 불안정한 aragonite과 vaterite의 생성수율이 증가하며 생성물의 입도는 미세해지는 경향을 보였다. 본 연구의 실험조건에서는 반응농도가 0.1~1.0mol/ι일 때 aragonite와 vaterite의 생성수율이 각각 80~90%, 75~82%로 가장 높았다. 2. 국내에서 산출되는 석회석 중에 주로 존재하는 6종의 불순성분($Fe_2$$O_3$, $Al_2$$O_3$, MgO, $SiO_2$, $Na_2$O, $K_2$O)을 구성하는 양이온을 반응용액속에 이온상태($SiO_2$는 500mesh 이하의 고체상태)로 첨가할 경우 Fe\ulcorner의 첨가량이 많을수록 생성물의 백색도가 저하하고 ${Fe^{3+}}/{CaCO_3}$몰분율이 0%일 경우 백색도 99.8에서 ${Fe^{3+}}/{CaCO_3}$몰분율이 10%일 경우 백색도 29.8), Mg\ulcorner의 첨가량이 많을수록 aragonite의 생성수율을 증가시키는 경향을 나타내었다. 3. pH 8~11 영역에서는 aragonite과 vaterite의 생성수율이 높고 pH 6~8과 11~13 영역에서는 calcite의 생성수율이 높았으나 pH 6~8에서 생성되는 calcite는 크기가 $1mu extrm{m}$이상인 조립의 능면체였으며 pH 11~13에서 생성되는 calcite는 미립의 능면체였다. 4. 종결정으로 calcite, aragonite, vaterite을 각각 생성 $CaCO_3$에 대한 중량백분율로 0~10% 첨가할 경우 calcite과 aragonite 종결정은 자신의 결정구조와 같은 $CaCO_3$동질이상의 생성수율을 증가시키나, vaterite은 불안정하여 종결정으로서의 역할을 하지 못하였다. 본 연구의 실험 조건중 $47^{\circ}C$에서 calcite Seed를 첨가하지 않을 경우 calcite의 생성수율은 50% 정도이나 calcite Seed를 6%이상 첨가하면 calcite의 생성수율이 거의 100%에 가깝게 증가하며, 동일조건에서 aragonite Seed를 첨가할 경우는 무첨가시 약 50%였던 aragonite의 생성수율이 2%이상 첨가하면 85%이상으로 증가하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제14권3호
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• pp.110-114
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• 2004

반응온도 $75^{\circ}C$에서 $Ca(OH)_2$ slurry 및 NaOH의 혼합용액에 $Na_2CO_3$ 수용액의 농도 및 첨가방법을 변화시키면서 아라고나이트 침강성 탄산칼슘의 생성거동을 관찰하였다. 이 반응에서 $Na^+$ 이온은 탄산칼슘 격자내의 $Ca^{2+}$ 이온 자리에 치환되어 칼사이트의 성장을 지연시키고, 특정방향으로의 결정성장이 진행되어 침상형 아라고나이트의 생성을 유리하게 하는 것을 알 수 있었다. 또한, $CO_3^{2-}$ 이온농도 조절에 의한 반응속도의 감소는 균일침전반응을 유도하고, $Na^+$ 이온의 치환능력을 증대시켜 아라고나이트의 생성 및 성장을 촉진하는 것으로 판단되었다.

• Advanced Composite Materials
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• 제18권2호
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• pp.187-195
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• 2009

Much attention has been paid to the processing of inorganic whisker, especially calcium carbonate whisker, which can be used as reinforcement materials of polymer composite due to its low price. Unfortunately, the present synthesis technique of calcium carbonate whisker starts from calcinations of limestone, which involves high energy consumption and furthermore is a highly environment polluting reaction. In this report, needle-like aragonite was synthesized with a reversible solution reaction from limestone without calcination. Optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques were used to characterize the morphology and crystal structure of intermediates as well as that of the product, aragonite. GCC (grinding calcium carbonate) powder was dissolved in an aqueous solution of magnesium sulfate with reflux and air flush. EDTA titration was used to evaluate reaction rate of the dissolution. A kinetics equation of the dissolution reaction was constructed, which displayed second-order kinetics with respect to the concentration of magnesium sulfate. A rate constant of $0.0015\;l^{-3}{\cdot}mol^{-1}{\cdot}h^{-1}$ was obtained. The dissolution reaction gave fiber-like magnesium hydroxide sulfate and gypsum crystal. Then needle-like aragonite with a length of $9.13\;{\pm}\;1.02\;{\mu}m$ and an aspect ratio of $5.64\;{\pm}\;1.37$ was synthesized from the dissolution product with $CO_2$ bubbling at $70^{\circ}C$.