doi：10.3969/j.issn.l008-5548.2012.02.017纳米碳酸钙碳化过程的“四膜模型”研究阳铁建，颜鑫(湖南化工职业技术学院化工系•湖南株洲412004)第18卷第2期2012年4月中国粉体枚卡CHINAPOWDERSCIENCEANDTECHNOLOGYVol.18No.2Apr.2012摘要：在经典的规践理论基*上.提出纳米咬酸钙咬化过程的“四膜模型”假设，用••四啟撲型”来解释纳米磁酸钙生产过程中碾化初期、中期、耒期及过度减化寻各阶段的动力学区城和疾化机理•解释碳化过程中包JL返该现拿发生的规体和预防机理■都取得理想的效果。该"四議模型”可以类推到其它的％-液-固多相反应体系.如生产碳酸傍妁COy-Bu(OH)：-BaC03体系、石灰乳烟气«C<it程中的SO厂Ca(OH)YaS(力依系警。关fit词：纳来礦酿钙；戏護理论；四膜樓型；或化:TB383文献标志码：A：1008-5548(2012)02-0066-04Studyon“FourFilmsModel”ofCarbonizationProcessonCalciumCarbonateNano-psYANGTie激an,YANXbi(DepartmentofChemicalEngineering,HunanChemicalEngineeringCollege.Zhuzhou412004.China)Abstract：Onthebasisofdoublefilmstheory,anassumptionofMfourfilmsmodel"oncarbonizationprocessofcalciumcarbonatenano-pswassuggested.Thedynamicsareasandcarbonizationmechanismofearly,middle,lateandexcessivecarbonizationofcalciumcarbonatenano-pswereexplainedbythe^fourfilmsmodel".Thelawsandpreventionmechanismonpackageefflorescencephenomenonofcarbonizationprocesswerealsoexplained.TheMfburfilmsmodel"isanalogizedtotheothergas-liquid-solidmultiphasereactionsystems,suchasCOz-Ba(OH)x-BaCO3systemofpreparingbariumcarbonateandSO2-Ca(OH)2-CaSO4systemoffluegasdesulfurizationforlimemilk,etc.Keywords：calciumcarbonatenano-particlcs；doublefilmstheory；fourfilmsmodel；carbonization经典的双膜理论用于解释气-液或液-固两相反应体系都非常成功IT,Ramachandran等⑷借助于双膜理论首次导出了伴有固体溶解的气体吸收反应过程的数学模型。但对于气-液-固多相反应体系，就难以收稿日期：201l-08-02.lt回日期：2011-09-21o墓金项目：广东省-教育部产学研结合项冃.编号：2009B090300154。第一作者筒介：阳铁建(1971-).女，讲师•主熨从事无机化学教学与研究工作。E-mail:通信作者：顏鑫(I967-)⑶，硕士，教授，主要从审纳米碳酸钙的制饰与改性研究工作°E-mail:hnhgyanxin@126。解释反应过程中的所有问题。例如，在多相反应体系中液相是否仍为唯一的反应相？当反应体系中同时存在2个或3个不同界面，同时存在气膜、液膜和固膜时，在同一个模型图中如何科学地表达其相互关系？在同一个模型图中如何形象地表达反应与传质过程等？本文中在双膜理论基础上，提出了纳米碳酸钙碳化过程的“四膜模型”假设，并用此假设来解释和解决一些纳米碳酸钙碳化过程的问题。1纳米级沉淀碳酸钙的碳化过程与机理概述一般认为，纳米碳酸钙的碳化过程是一个气、液、固3相反应体系，液相是唯一的反应相，反应的实质是水溶液的离子反应,其碳化过程的反应机理如下冋：Ca(OH)2(s)—Ca(OH)2(aq),⑴Ca(OH)2(aq)一CP+2OFT,(2)CCMg)—CO2(aq),(3)C02(aq)+0HT一HCOf,(4)HCO3+OH-CO32-+H2O,(5)Ca2*+CO32-=CaCO3(s),(6)CO卄H2O_H2C(b(aq)H^+HCOj-,(7)HCO3-一H*+CO32-,(8)CaCO3(s)+CO2+H2O_Ca2++2HCOf,(9)Ca(OH)2(s)+2HCO3-CaC03(s)4-20H-o(10)整个反应过程的阻力主要是二氧化碳气体通过气-液接触液膜的扩散阻力和氢氧化钙粒子溶解时的传质阻力，过程的控制步骤取决F两种阻力的相对人小。其中式(2)、(4)、(5)、(6)都是快速反应，阻力可以忽略不计。在碳化反应中前期，浆液浓度大,Cd(0H)2颗粒小(微米级)，式(3)为控制步骤。在碳化反应末期,Ca(0H)2粒子数量少，反应活性差，使式(7).(8)的反应占优势，二者的反应速率远慢于式(3).(4)的反应速率，这也是碳化反应末期属于慢速反应的理论根源。此时式(1)成为控制步骤(I。2“四膜模型”的建立2.1“四膜模型"的假设刘徳华等⑴认为：双膜理论将气■液相间或液-固相间的传质过程看成被传质组分通过膜界面的分子扩散，忽略了界面...