Duerch Ultraschall verstäerkt mineralesch Karbonatiséierung

Mineralesch Karbonatiséierung ass d’Reaktioun vu Kuelendioxid mat alkalesche Mineraler wéi Kalziumoxid oder Magnesiumoxid. Mineralesch Karbonatiséierung gëtt fir d’industriell Produktioun vu feste Partikelen an der Pharma-, Polymer- an Düngemëttelindustrie souwéi fir d’Sequestréierung vu Kuelendioxid an alkalesche Materialie benotzt. D’Behandlung vu Partikele mat Héichleeschtungsultraschall huet sech als erfollegräicht Mëttel fir d’Prozessintensivéierung erwisen, dat zu engem méi héije Karbonatiséierungsëmsaz an enger méi héijer Reaktiounsgeschwindegkeet féiert.

Mineralesch Karbonatiséierung: Prozess a Limitten

Bei der Karbonatiséierung ginn natierlech Materialien an Offallmaterialie karbonatiséiert, well hir Zesummesetzung alkalesch Oxiden, Hydroxiden oder Silikater enthält. De Karbonatiséierungsprozess besteet aus de folgende Reaktiounsschrëtt:

Fir d’Karbonatiséierungsreaktioun mussen d’Partikele fir d’Reagenzien zougänglech sinn. Dat bedeit, datt eng grouss Partikeluewerfläch ouni passéierend Schichten néideg ass, fir de Karbonatiséierungsprozess ze verbesseren.
D’Bildung vun enger ëmmer méi décker an dichter Karbonatschicht ronderëm den ëmmer méi klengen, net reagéierte Kär vum feste Partikel schaaft dräi Schrëtt, déi d’Reaktiounsgeschwindegkeet limitéieren:

• Hydratatioun vun Oxiden/ Silikater;
• Auslauge vu Kationen; an
• Diffusioun an d’Reaktiounszon.

Fir de Karbonatiséierungsprozess ze verbesseren, mussen dës Limitte mat enger Technologie iwwerwonne ginn, déi de Prozess ënnerstëtzt. Héichleeschtungsultraschall gouf erfollegräich als Technologie fir d’Prozessintensivéierung agesat, déi d’Karbonatiséierungsquot an d’Reaktiounsgeschwindegkeet erhéicht.

Léisung: Karbonatiséierung mat Ultraschall

Der Fuerschungsgrupp vun der Katholieke Universiteit Leuven an der Belsch no „huet Ultraschall sech als potenziell nëtzlecht Instrument fir d’Intensivéierung vu mineralesche Karbonatiséierungsprozesser erwisen. Duerch verbessert Mëschen, d’Zerbrieche vu Partikelen an d’Ewechhuele vu passéierende Kalziumkarbonatschichte war et méiglech, d’Reaktiounskinetik ze beschleunegen an a méi kuerzer Zäit e méi héije Karbonatiséierungsgrad z’erreechen. Ausserdeem verbessert Ultraschall a Kombinatioun mat Magnesiumionen an der Léisung d’Synthees vun Aragonitkristaller däitlech, andeems en esouwuel déi néideg Magnesiumkonzentratioun reduzéiert wéi och d’Reaktiounstemperatur bis no un d’Ëmgéigungsbedéngungen erofsetzt.“
[Santos et al. 2011, p.114]

D’Virdeeler op ee Bléck:

• fein Partikelgréissteverdeelung duerch Mëschen, Desagglomeréieren & Muele mat Ultraschall
• Ultraschall hëlt passéierend Schichten ewech
• Ultraschall verbessert d’Reaktiounskinetik
• Ultraschall reduzéiert d’Basizitéit
• Prozessintensivéierung duerch Ultraschall: méi héijen Ertrag, méi séier Reaktioun

Partikelbehandlung mat Ultraschall

D’Ultraschallbehandlung ass e leeschtungsstaarkt Instrument fir d’Behandlung vu Partikelsuspensiounen. Intensiv Ultraschallkräfte verursaache mechanesch Schwéngungen a staark Kavitatioun a Flëssegkeeten. Dës héich Belaaschtungskräfte kënnen Agglomerater a souguer Primärpartikelen zerbriechen, sou datt Ultraschall mat héijer Leeschtung/ niddreger Frequenz eng zouverlässeg Method fir Muelen, Desagglomeréieren an Dispergéieren ass.

D’Muele mat Ultraschall wärend dem Karbonatiséierungsprozess vu Suspensioune produzéiert kleng Partikele mat groussen Uewerflächen. Nieft der Fragmentéierung vu Partikelen hëlt d’Ultraschallbehandlung och Oflagerunge vun der Partikeluewerfläch ewech, wéi karbonatiséiert Hüllen oder ofgeräichert Matrixschichten, déi den net reagéierte Partikelkär ëmginn. Duerch d’Ewechhuele vun de passéierende Schichte ginn d’Diffusiounsbegrenzunge reduzéiert, an net reagéiert Material gëtt der wässereger Phas ausgesat. Doduerch kann d’Ultraschallbehandlung de Karbonatiséierungsëmsaz an d’Prozesskinetik erhéijen – wat zu méi héijen Erträg an enger méi séierer Reaktioun féiert.