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造纸专用碳酸钙制备及其动力学研究

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符号说明

第一章文献综述

§1-1碳酸钙概述

1-1-1概述

1-1-2碳酸钙的性质

1-1-3碳酸钙的分类

1-1-4合成方法

§1-2造纸专用沉淀碳酸钙

1-2-1造纸工业的发展对碳酸钙工业的影响

1-2-2碳酸钙在造纸工业中的应用

1-2-3我国造纸专用碳酸钙制备技术的研究现状

1-3本论文研究的内容与意义

第二章实验系统及方法

§2-1碳酸钙合成系统

§2-2实验试剂配置方法

2-2-1 EDTA标准溶液的配制与标定

2-2-2缓冲溶液的配制

§2-3实验测定方法

2-3-1氢氧化钙悬浊液浓度的测定

2-3-2碳化过程中Ca(OH)2和CaCO3含量的测定

2-3-3粘度测定

2-3-4聚丙烯酸钠分子量的测定

2-3-5残余丙烯酸含量的测定

§2-4产品表征方法

2-4-1碳酸钙含量的测定

2-4-2 pH值的测定

2-4-3 105℃下挥发物含量的测定

2-4-4盐酸不溶物含量的测定

2-4-5产品沉降体积的测定

2-4-6白度的测定

2-4-7水溶物的测定

2-4-8产品粒径和晶形的测定

§2-5实验所用仪器及药品

2-5-1实验仪器

2-5-2化学药品

第三章碳化反应宏观动力学研究

§3-1动力学模型的理论基础

§3-2反应动力学模型的建立

3-2-1基本反应

3-2-2动力学方程

3-2-3反应动力学数据测试

3-2-4参数估计和活化能分析

§3-3小结

第四章造纸专用碳酸的制备与研究

§4-1前言

§4-2晶形控制剂的选择

4-2-1晶形控制剂的作用机理分析

4-2-2菱形碳酸钙晶形控制剂的选择

4-2-3菊花状碳酸钙晶形控制剂的选择

§4-3菱形碳酸钙制备工艺条件的选择

4-3-1碳化温度对CaCO3平均粒径的影响

4-3-2石灰乳浓度的影响

4-3-3二氧化碳浓度的影响

4-3-4晶形控制剂加入量的影响

4-3-5晶形控制剂添加时间的确定

4-3-6菱形六面体碳酸钙的制备

§4-4菊花状碳酸钙制备工艺条件的研究

§4-5产品性能检测

§4-6结论

第五章分散剂聚丙烯酸钠的制备与研究

§5-1前言

§5-2分散稳定理论

5-2-1干粉颗粒的团聚

5-2-2颗粒在液相介质中的行为

5-2-3分散稳定理论

§5-3分散剂聚丙烯酸钠的合成

5-3-1合成方法

5-3-2引发原理

5-3-3反应条件对聚合物分子量的影响

5-3-4不同分子量聚丙烯酸钠的合成

§5-4分散效果的评价

5-4-1显微镜观察

5-4-2悬浊液分散体的粘度

5-4-3粒径大小及分布曲线的比较

5-4-4聚丙烯酸钠分子量对分散效果的影响

5-4-5小结

§5-5小结

第六章工业放大

§6-1工业化流程

§6-2工艺条件及结果

6-2-1工艺条件

6-2-2产品质量检测

§6-3结论

第七章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间所发表论文

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摘要

菱形和菊花状沉淀碳酸钙作为造纸填料和颜料使用,较其他产品有更多的优越性,如赋予纸张更好的松厚度、白度、不透明度、平滑度、书写适用性、印刷性能等.对其研究有一定的理论意义和很大的实用价值.目前,国内对此产品的研究还未见报道.本研究采用了工业上应用较多、操作简单、易于转化的间歇鼓泡一步碳化法.CaO加水消化成Ca(OH)<,2>,经净化后配制成一定浓度的悬浊液,放入反应器,并添加一定量的分散剂和晶形控制剂.二氧化碳气与空气按一定比例混合后,通过气体混合装置鼓入反应器.反应结束后,产品脱水、干燥、粉碎得最终产品.本论文对碳化过程宏观动力学进行了研究,得到了反应级数、表观活化能和指前因子,给出了碳化反应过程的宏观动力学方程;并以动力学研究为基础对制备菱形和菊花状造纸专用碳酸钙的最佳工艺条件进行了探索,并初步实现了工业化生产.为了克服粒子团聚,提高粒子分散性,本研究还对分子量为4000左右聚丙烯酸钠的制备进行了研究,提出了一种操作条件温和、产品质量受温度影响小,得到的产品性能稳定的制备方法.通过多次实验,确定了制备菱形造纸专用碳酸钙的晶形控制剂种类为A,制备菊花状造纸专用碳酸钙的晶形控制剂种类为G.然后对造纸专用沉淀碳酸钙制备的各主要影响进行单因素实验,确定了制备造纸专用沉淀碳酸钙的最佳工艺条件,即碳化温度10℃~30℃、氢氧化钙悬浮液浓度137g/L~159g/L、二氧化碳体积浓度30﹪左右、晶形控制剂用量为产品碳酸钙干基重量的0.10﹪~0.15﹪、晶形控制剂加入时间为碳化前加入、分散剂用量为产品碳酸钙干基重量的0.35﹪、分散剂加入时间为碳化前加入.分子量为4000左右聚丙烯酸钠制备的最佳工艺条件为:以总质量为基准,催化剂8.8﹪、引发剂5.2﹪、单体浓度38.7﹪和温度30℃~40℃.

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