[科普中国]-超重力床

超重力床是带有填充物的旋转床，氢氧化钙悬浮液与二氧化碳气体由旋转床上部进人，悬浮液在旋转床中靠离心力穿过填充物甩向外侧，被填充物充分切割分散，比表面积极度扩张，与二氧化碳进行充分的快速反应，制得粒度极细的纳米碳酸钙颗粒。反应过程中可控制其反应温度、速度和pH值等条件，以取得不同晶形的产品。1

超重力技术应用简介将超重力技术可应用于纳米碳酸钙的生产。高速旋转的填料将氢氧化钙溶液剪切成微细的液滴、液丝和液膜，强大离心力使碳酸钙微粒一旦形成就迅速脱离氢氧化钙溶液，无法继续长大，同时氢氧化钙溶液和二氧化碳气体的接触面积大大增加并迅速更新，使反应速度大大提高。超重力技术生产纳米碳酸钙产品平均粒径小，可制得平均粒径为15～30 nm的纳米碳酸钙；产品粒度分布范围窄；产品质量稳定；反应速度快，反应时间仅为传统工艺的10%～20%；反应器体积小；易于操作，同时产品质量稳定，使生产成本大大降低。而使用超重力技术生产此产品的成本仅为2000元/吨。1

超重力技术操作过程将氧化钙与蒸馏水按一定比例加入反应器内充分搅拌降温，待温度降至规定反应温度时，恒温并加入一定量化学助剂后，继续搅拌约20min后通入二氧化碳进行碳化反应，当反应进行至产物成为黏稠状时加入一定量氯化铝。继续通入二氧化碳至反应终点，终点时反应液pH值为6～7。将产物过滤，在烘箱中于80℃下干燥、粉碎后得产品链状碳酸钙。

将碳酸钙浆液加入表面处理釜中，用超级恒温槽控制处理温度，强力电子搅拌器调节搅拌速率，加入处理剂乳状液，处理一定时间。将处理好的碳酸钙浆液趁热过滤，滤饼经干粉碎得到活性碳酸钙粉末。调节处理剂量，得到不同处理剂量的活性碳酸钙粉末。

在一定浓度的石灰乳中加入定量的螫合剂和分散剂，螫合剂如脂肪族(多羟基)羧酸类、含氧羧酸类、硫代羧酸类、芳香族磺酸类、氨基酸类等。如用氢氧化钙是为0.1~10 g/100 g，分散剂主要有铝盐、钠盐、锌盐、铁盐、镁盐等用量为0.05～5 g/100 g。在常温温度范围内通人，二氧化碳气体通人的体积浓度为70%，碳化时在搅拌下进行鼓泡式碳化反应直至反应终点pH值为7～8时为止。

超重力床碳化法工艺技术先进，产品粒度在15~30nm，是今后纳米级粉体无机盐生产工艺的发展方向。1

超重力床的优势极大强化了传递过程。

极大地缩小了设备尺寸与质量（不仅降低了投资，而且增加了对环境的改善）。

物料在设备内停留时间极短。

气体通过设备的压降与传统设备相近。

易于操作，易于开、停车，由启动到进入定态运转时间极短。2

适用范围广泛应用于乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷、DMF、DMSO、甲苯、异丙醇、叔丁醇等有机溶剂的回收及产品分离提纯，在原料药、医药中间体、精细化工、生物柴油、环保、制酒等行业已实现产业化应用。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所