سنتز کربنات کلسیم رسوبی کاتیونی به روش اصلاح همزمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری صنایع خمیر و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 عضو هیات علمی دانشکده مهندسی چوب و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منبع طبیعی ساری

3 دانشکده مهندسی چوب و فراورده های سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 گروه چوب و کاغذ دانشگاه منایع طبیعی ساری

5 دانشیار، گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری،

6 گروه شیمی، دانشگاه گیلان

چکیده

کربنات کلسیم رسوبی به‌عنوان یک پرکننده معدنی دارای مصارف صنعتی فراوانی می­باشد. هدف از این تحقیق، اصلاح پرکننده­ی کربنات کلسیم رسوبی با نشاسته کاتیونی ذرت و پلی­اکریل­آمید کاتیونی به‌منظور ایجاد خصوصیت پیوندیابی هیدروژنی با الیاف سلولزی جهت استفاده در صنایع کاغذسازی بوده است. نمونه­ها­ی کربنات کلسیم رسوبی با استفاده از روش اصلاح همزمان با سنتز تولید شدند و نتایج نشان داد که با استفاده از روش کربنی­کردن آهک هیدراته می­توان از آهک صنعتی به نانو ذرات کربنات کلسیم رسوبی با ساختار مکعبی شکل دست‌یافت. طبق نتایج FESEM، با استفاده از این روش می­توان مورفولوژی و اندازه ذرات پرکننده را کنترل نمود. نتایج XRD و FT-IR حاکی از آن بودند که تمامی نمونه‌های سنتز شده دارای ساختار غالب کلسیت و مقدار اندکی از آراگونیت بوده‌اند. علاوه بر این، حضور ماده آلی در ساختار نمونه‌های اصلاح‌شده به‌وسیله تکنیک FT-IR مورد تائید قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kuusisto, J., Tiittanen, T., and Maloney, T., 2016. Property optimization of calcium carbonate precipitated in a high shear, circulation reactor, Powder Technology 303, 241-250. 
 [2] Asadi khansari, R., Dehghani Firouzabadi, m., and Resalati, H., 2017. The effect of coatings and coating weight by two types of PCC on barrier and optical properties and roughness of paper. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 8(2): 283-295(In Persian).
[3] Manghuli, M.T. Asadpur Atoei, Gh., Nazarnezhad, N., and Zabih Zadeh, S.M., 2016. The influence of type of calcium carbonate fillers on the performance AKD and mechanical properties of printing and writing paper. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 7(1): 69-77. (In Persian).
[4] Knez, S., Klinar, D., and Golob, J., 2006. Stabilization of PCC dispersions prepared directly in the mother-liquid after synthesis through the carbonation of (hydrated) lime. Chemical Engineering Science 61, 5867–5880. 
[5] Zhao, Y.L., Hu, Z.S., Ragauskas, A.J., and Deng, Y., 2005. Improvement of paper properties using starch-modified precipitated calcium carbonate filler. Tappi Journal 4(2), 3–7.
 [6] Mo Jung, W., Hoon Kang, S., Kim, W.-S., and Kyun Choi, C., 2000. Particle morphology of calcium carbonate precipitated by gas-liquid reaction in a Couette-Taylor reactor. Chemical Engineering Science 55, 733-747. 
[7] Declet, A., Reyes, E., and Suárez, O.M., 2016. Calcium carbonate precipitation: A review of the carbonate crystallization process and applications in bioinspired composites. Reviews on Advanced Materials Science 44, 87-107. 
 [8] Montes-Hernandez, G., Renard, F., Geoffroy, N., Charlet, L., and Pironon, J., 2007. Calcite Precipitation from CO2–H2O–Ca (OH)2 Slurry under High Pressure of CO2. Journal of Crystal Growth 308, 228-236.
 [9] Saraya, M.E.I., and Rokbaa, H.H.A.L., 2016. Preparation of vaterite calcium carbonate in the form of spherical nano-size particles with the aid of polycarboxylate superplasticizer as a capping agent. Am J Nano 4(2), 44–51.  
[10] Kuusisto, J.E., and Maloney, T.C., 2015. The effect of carbonation on the properties of carbohydrate-calciun carbonate hybrid pigments. BioResources, 10(2), 3277-3292. 
[11] Yang, H., Qiu, L., Qian, X., and Shen, J., 2013. Filler modification for papermaking with cationic starch and carboxymethyl cellulose: A comparative study. BioResources 8(4), 5449-5460. 
[12] Antunes, E., Garcia, F.A.P., and Ferreira, P., 2008. Use of new branched cationic polyacrylamides to improve retention and drainage in papermaking. Ind. Eng. Chem. Res. 47, 9370-9375. 
[13] Chauhan, V.S., and Bhardwaj, N.K., 2014. Cationic starch preflocculated filler for improvement in filler bondability and composite tensile index of paper. Industrial & Engineering Chemistry Research 53(29), 11622-11628.
 [14] Sang, Y., McQuaid, M., and Englezos, P., 2011. Pre-flocculation of precipitated calcium carbonate filler by cationic starch for highly filled mechanical grade paper. BioResources 7(1), 0354-0373. 
[15] Jimoh, O.A., Okoye, P.U., Ariffin, K.S., Hussin, H.B., and Baharun, N., 2017a. Continuous synthesis of precipitated calcium carbonate using a tubular reactor with the aid of aloe vera (Aloe barbadensis Miller) extract as a green morphological modifier. Journal of cleaner production 150, 104-111. 
[16] Kontrec, J., Kralj, D., Brečević, L., and Falini, G., 2008. Influence of some polysaccharides on the production of calcium carbonate filler particles. Journal of Crystal Growth 310(21), 4554-4560. 
[17] El-Sheikh, S.M., El-Sherbiny, S., Barhoum, A., and Deng, Y., 2013. Effects of cationic surfactant during the precipitation of calcium carbonate nano-particles on their size, morphology, and other characteristics. Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp. 5, 44–49. 
[18] Wang, C., Zhao, J., Zhao, X., Bala, H., and Wang, Z., 2006. Synthesis of nanosized calcium carbonate (aragonite) via a polyacrylamide inducing process, Powder Technology 163(3), 134–138. 
[19] Brecevic, L., and Kralj, D., 2007. On Calcium Carbonates from fundamental research to application. CROATICA CHIMICA ACTA 80 (3-4), 467-484. 
[20] El-Sherbiny, S., El-Sheikh, S.M., and Barhoum, A., 2015. Preparation and modification of nano calcium carbonate filler from waste marble dust and commercial limestone for papermaking wet end application. Powder Technology 279, 290–300. 
[21] Ahn, J.W., Lee, J.S., Joo, S.M., Kim, H.S., Kim, J.K., Han, C., and Kim, H., 2002. Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate in Ca(OH)2-CO2-H2O System by the Continuous Drop Method of Ca(OH)2 Slurry. Journal of the Korean Ceramic Society 39(4), 327-335. 
[22] Azizur Rahman, M., Halfar, J., and Shinjo, R., 2013. X-Ray Diffraction is a Promising Tool to Characterize Coral Skeletons. Advances in Materials Physics and Chemistry 3, 120-125. 
[23] Barhoum, A., Rahier, H., Abou-Zaied, R.E., Rehan, M., Dufour, T., Hill, G., and Dufresne, A., 2014. Effect of Cationic and Anionic Surfactants on the Application of Calcium Carbonate Nanoparticles in Paper Coating. ACS Appl. Mater. Interfaces 6(4), 2734-2744. 
[24] Facchinetto, S.E., Bortolotto, T., Neumann, G.E., Vieira, J.C.B., de Menezes, B.B., Giacomelli, C., and Schmidt, V., 2017. Synthesis of Submicrometer Calcium Carbonate Particles from Inorganic Salts Using Linear Polymers as Crystallization Modifiers. J. Braz. Chem. Soc. 28(4), 547-556. 
[25] Kontrec, J., Ukrainczyk, M., Babić-Ivančić, V., and Kralj, D., 2011. Synthesis of calcium carbonate by semicontinuous carbonation method in the presence of dextrans, Croat. Chem. Acta 84(1), 25–32.