文 献 综 述

摘要：沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体，也是当今社会人类的重要绿色能源之一。沼气是多种气体的混合物，一般含甲烷50-70%，其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。去除掉多余的二氧化碳，可以提高甲烷的纯度，我们可以利用碳酸钙去除沼气中的二氧化碳。碳酸钙是自然界广泛存在的一种很普通的非金属材料，也是一种传统的无机盐化工产品。近年来，随着碳酸钙的超细化及表面改性技术的发展，纳米碳酸钙制备技术及应用，已成为国内外竞相开发的研究热点。

关键词：沼气;纳米碳酸钙;膜分散沉淀;改性

1前言：

碳酸钙（化学式为CaCO₃）在自然界广泛存在，它至少有6种矿物形式^[1]：无定形碳酸钙、球霰石、文石、方解石、单水方解石和六水方解石，是大理石、石灰石、白垩等天然矿物的主要成分，也是贝壳、珊瑚礁、珍珠的构成成分。在工业上，碳酸钙作为一种重要的无机盐化工产品，物美价廉。根据生产方法不同，碳酸钙分为两大类、多种型号，以满足不同行业、不同用途的需要^[2]。以方解石、大理石、白垩、贝壳、石灰石等为原料经机械粉碎及超细研磨等用物理方法制取^[3-4]的碳酸钙粉体产品称重质碳酸钙，以GCC表示；以石灰石为原料经煅烧、消化、碳酸化、分离、干燥分级等化学方法制取的产品称轻质碳酸钙，以PCC表示。普通型的重质碳酸钙和轻质碳酸钙，通常作一般填料和白色颜料使用。

纳米碳酸钙是20世纪80年代运用纳米技术加工发展而成的一种新型轻质碳酸钙产品，粒径通常在20-100 nm之间^[5]。由于碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应，且粒径细而均匀、分布窄、比表面积大、表面活性及分散性好、表面能高，使其在实际使用中体现了很多普通碳酸钙材料所不具备的更加优异的性能，用途更为广泛。如可广泛大量应用于注塑、挤出、PVC型材、管材、汽车涂料、密封胶、粘结剂涂料、油墨、橡胶等行业，碳酸钙产品的附加值得到很大提高，很快引起了世界各国的普遍关注，现已成为无机非金属材料研究和企业竞争投资的热点^[6]。

2纳米碳酸钙的主要工业生产技术

　　 纳米级超细碳酸钙的粒径很小（一般为1 nm-100 nm），用物理方法生产纳米级超细碳酸钙很困难，特别是物理方法不能制备高活性晶形。因此，国内外都在研究化学方法，其中碳化法是生产纳米级超细碳酸钙的主要方法。纳米碳酸钙的工业化生产工艺主要有：间歇鼓泡碳化法、连续喷雾碳化法、超重力反应结晶法等^[7]。

　　2．1 间歇鼓泡碳化法（沉淀法）

　　 间歇鼓泡碳化法是目前国内外大多数厂家所采用的工艺。根据碳化塔中是否有搅拌装置，该法又可分为普通间歇鼓泡碳化法和搅拌式间歇鼓泡碳化法^[8]。该法是在锥底圆柱体碳化塔中加入精制氢氧化钙悬浊液和适当的添加剂，然后从塔底通入二氧化碳进行#8220;碳化#8221;，得到所要求的碳酸钙产品。在反应过程中需要严格控制反应条件，如碳化温度、二氧化碳流量、石灰乳浓度及搅拌速度，并加入适当的添加剂^[9]。该法投资少、操作简单，但生产不连续、自动化程度低、产品质量不稳定，主要表现在产品晶形不易控制、粒度分布不均、不同批次产品的重现性差。目前国内多数厂家采用此法来生产轻质碳酸钙。