Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
권호 표지

A Study on Characteristics of Precipitated Calcium Carbonate Prepared by the Nozzle Spouting Method

분사법으로 제조된 침강성 탄산칼슘 특성에 관한 연구

  • Park, Joo-Won (Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University) ;
  • Kim, Joon-Seok (Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University) ;
  • Ahn, Ji-Whan (Minerals and Materials Processing Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) ;
  • Han, Choon (Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University)
  • 박주원 (광운대학교 화학공학과) ;
  • 김준석 (광운대학교 화학공학과) ;
  • 안지환 (한국지질자원연구원 자원활용연구부) ;
  • 한춘 (광운대학교 화학공학과)
  • Received : 2005.09.13
  • Accepted : 2005.12.06
  • Published : 2006.02.10
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Abstract

Precipitated calcium carbonate (PCC) was prepared in a cylindrical reactor by the nozzle spouting method. The reactor was filled with $CO_2$ and $Ca(OH)_2$ suspensions were circulated through a nozzle to prepare PCC. This method has several advantages such as provision of large contact area between suspension and $CO_2$ and production of large number of nuclei in short time. By changing suspension concentrations, suspension temperature, flow rates of $CO_2$ and nozzle sizes, PCC from homogeneously dispersed $0.1{\mu}m$ to heterogeneous $0.3{\mu}m$ can be obtained. According to XRD analyses, most PCC formed was calcite with small amount of aragonite depending on the reaction conditions. Usually, the reaction proceeded at high pH and electric conductivities initially. Then, pH and electric conductivities decreased rapidly to the saturation condition. Results indicated that the specific conditions (temperature: $25^{\circ}C$, suspension concentration: 0.5 wt%, $CO_2$ flow rate: 1 L/min, nozzle size: 0.4 mm) were required to prepare uniform particle size (particle diameter: $0.1{\mu}m$) of PCC.

탄산가스로 채워진 반응기에 수산화칼슘 현탁액을 순환 분산하여 탄산가스와 현탁액의 접촉면적을 증가시키며 가능한 짧은 시간에 다수의 핵을 생성시킬 수 있는 분사법을 이용하여 침강성 탄산칼슘을 합성하였다. 현탁액의 농도와 온도, 반응기로 투입되는 탄산가스의 유량, 분사노즐의 크기를 조절하면서 침강성 탄산칼슘의 입자를 조절하였고 그 결과 약 $0.1{\mu}m$ 정도의 균질 분산된 입자에서부터 $0.3{\mu}m$ 크기의 불균일 입자를 얻을 수 있었다. 생성된 침강성 탄산칼슘을 XRD로 분석한 결과 대부분의 탄산칼슘은 calcite로 나타났고 반응조건에 따라 약간의 aragonite도 생성되었다. 또한 반응시간에 따른 현탁액의 pH와 전기전도도의 변화를 측정한 결과 반응조건에 따라 약간의 차이는 있었으나 초기에 일정시간 높은 pH와 전기전도도값을 유지한 후 급속히 감소하다 포화되는 경향을 보였다. 또한 생성된 침강성 탄산칼슘을 SEM을 이용, 반응조건 변화에 의한 입자생성변화를 고찰한 결과 입도 $0.1{\mu}m$ 균일입자 생성조건은 반응온도 $25^{\circ}C$, 현탁액농도 0.5 wt%, $CO_2$가스의 유량 1 L/min, 노즐사이즈 0.4 mm로 나타났다.

Keywords

Acknowledgement

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