碳酸鈣是自然界中最豐富的非硅質(zhì)礦物，有3種常見晶型：球霰石、文石、方解石。球霰石型碳酸鈣具有生物相容性好、孔狀結(jié)構(gòu)、比表面積大、密度小等特點(diǎn)，是一種理想的生物醫(yī)學(xué)材料，近年來備受關(guān)注。
目前，球霰石型碳酸鈣的制備主要采用溶液法（或稱復(fù)分解法）和碳化法，兩種方法基本都是以CaCl2為原料，其中溶液法是在CaCl2-MCO3反應(yīng)體系中加入少量晶型控制劑（無機(jī)/有機(jī)物）制備球霰石型碳酸鈣，而碳化法則是將CO2氣體通入堿性CaCl2溶液中（用NH3·H2O調(diào)節(jié)pH或添加有機(jī)物）制備球霰石型碳酸鈣。碳化法具有操作簡單、成本低以及產(chǎn)品收率高、純度高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)上采用的最經(jīng)濟(jì)的方法，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用。
球霰石的缺點(diǎn)是其熱力學(xué)不穩(wěn)定性，在含水介質(zhì)中容易自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?，因此球霰石型碳酸鈣的控制合成是其規(guī)?；a(chǎn)的關(guān)鍵。合成的球霰石型碳酸鈣通常為球形，也有圓盤形、薄片形、六角形、透鏡形等，其中球形的球霰石型碳酸鈣最有應(yīng)用前景。
影響生成球霰石型碳酸鈣的因素很多，如料液濃度、溶液pH、CO2氣體流速、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、攪拌方式等，但歸結(jié)起來主要是兩個(gè)方面：一方面是CO2過飽和度；另一方面是碳酸鈣晶粒的界面能。高CO2過飽和度和低碳酸鈣晶粒界面能有利于球霰石型碳酸鈣的生成。提高CO2過飽和度可以通過提高溶液初始pH、增大通入CO2氣體壓力（提高CO2氣體流速）來實(shí)現(xiàn)，但是pH過高會(huì)促進(jìn)方解石碳酸鈣的形成。通過添加外加劑（無機(jī)/有機(jī)物）可以降低碳酸鈣晶粒界面能，但是會(huì)增加生產(chǎn)成本、增加操作程序（多次洗滌）、產(chǎn)物中帶來雜質(zhì)等。
普通碳化法制備球霰石型碳酸鈣是以CaCl2-NH3-CO2為反應(yīng)體系，將CO2氣體以直接鼓泡方式通入反應(yīng)溶液中，CO2氣泡大小不均勻、溶液中CO2過飽和度不高、反應(yīng)時(shí)間較長，難以得到單分散純球霰石型碳酸鈣。
為克服普通碳化法不足，趙歷等采用分散鼓泡方式霰石型碳酸鈣微球，即將CO2氣體先經(jīng)過孔徑大小均勻的多孔分散器分散形成大量的小氣泡再進(jìn)入反應(yīng)溶液中，通過增大氣-液接觸面積來提高溶液中CO2過飽和度，并考察了反應(yīng)初始和終止pH、反應(yīng)初始溫度、CO2氣體流速等對碳酸鈣晶型、形貌和粒徑的影響，結(jié)果表明：
?。?）以CaCl2-NH3-CO2為反應(yīng)體系，采用分散鼓泡碳化法成功制備了單分散的形貌規(guī)整的純球霰石型碳酸鈣微球。該方法無需添加劑，保留了傳統(tǒng)碳化法設(shè)備簡單、易于操作、成本低、純度高等特點(diǎn)。
?。?）在反應(yīng)初始pH=9.5~11.0范圍內(nèi)，pH越高碳酸鈣微球越不均勻，相反pH越低碳酸鈣微球越均勻，而且粒徑也越大。反應(yīng)初始pH為10.0和9.5時(shí)，碳酸鈣顆粒變?yōu)楦右?guī)則的球狀，無團(tuán)聚，基本上為單分散顆粒，大小比較均勻，粒徑為5~6μm。當(dāng)反應(yīng)初始pH=10.0、反應(yīng)終止pH=8.5~7.0時(shí)，反應(yīng)終止pH越高碳酸鈣微球粒徑越小，反應(yīng)終止pH=7.0時(shí)碳酸鈣微球粒徑最大。
?。?）采用分散鼓泡方式和增加CO2氣體流量均有利于提高CO2氣體的溶解度和溶液過飽和度，并強(qiáng)化溶液傳質(zhì)過程，避免局部濃度不均現(xiàn)象，有利于形成形貌規(guī)則、大小均勻的球霰石型碳酸鈣微球。
?。?）對于CaCl2-NH3-CO2反應(yīng)體系，采用分散鼓泡法制備球霰石型碳酸鈣微球的最佳工藝條件：反應(yīng)初始pH=10.0，反應(yīng)終止pH=7.0，CO2流速為1L/min。
資料來源：《趙歷,卓民權(quán),龔福忠,等.碳化法制備球霰石碳酸鈣微球及形成機(jī)理[J].無機(jī)鹽工業(yè),2021,53(03):38-43》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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