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Jul 01, 2023

CO2鉱物隔離用のリン石膏からの高純度で白色度の高い石膏の調製

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4156 (2023) この記事を引用する 916 アクセス 1 引用 1 Altmetric Metrics の詳細 リン石膏 (PG) は、化学療法中に生成される固形廃棄物です。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4156 (2023) この記事を引用

916 アクセス

1 引用

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

リン石膏 (PG) は、湿式プロセスのリン酸製造中に生成される固体廃棄物です。 さまざまな不純物により、PG の純度、白色度、および適用範囲が大幅に低下します。 この記事では、PG の物性を詳細に分析し、不純物の含有量と分布を体系的に調べます。 得られた結果に基づいて、PG 中のほとんどすべての不純物を効率的に除去するための簡単なプロセスが提案されます。 精製石膏 (CaSO4) の純度と白色度は、それぞれ 99% と 92% に大幅に増加しました。 次に、このプロセスの不純物の移動と物質バランスを分析しました。 最も重要なことは、精製石膏が CO2 鉱物隔離において高い CO2 隔離効率を示し、それによって高付加価値の CaCO3 製品が得られたことです。

リン石膏 (PG) は、湿式リン酸塩産業からの危険な産業固形廃棄物です 1,2。 わずかな臭気と強い酸性をもつ、明るい灰色から濃い灰色の微細な粉末が広範囲に堆積することは、深刻な環境関連問題と関連しています。 世界中で毎年 2 億トンを超える PG が生成されていると推定されています3。 PG は主に CaSO4・2H2O と不純物から構成されています4。 PG にこれらの不純物が存在すると、その用途が大幅に制限されます。 PGの純度は約85%、白色度は約50%にすぎません。 このような不純物を除去して PG の純度や白色度を向上させると、本来の理想的な光学特性が得られ、減少し続ける高級天然石膏資源の代替として使用できます5。

リン石膏から不純物を除去するために現在適用されている方法は、主に石膏建材に対するリンおよびフッ素の不純物の影響を排除します6、7、8、9、10。 しかし、リン石膏は主に郊外で生産されているため、より広範囲またはハイエンドでの利用と輸送距離が制限されています11。 実際、高純度と白色度を特徴とする精製リン石膏 (PPG) は、優れた応用の見通しを持っています。 この精製石膏 (CaSO4) は、ポリ塩化ビニル (PVC) やポリ乳酸などのポリマーの添加剤または改質剤として 12、水分除去に利用される高品質の化学乾燥剤 13、または有望な化学乾燥剤として使用できるという証拠が存在します。ケミカルループ燃焼用酸素キャリア（CLC）14．

近年、CO2 鉱物隔離のための原料として PG を使用することが、大きな研究の関心を集めています 15,16。 PG の酸化カルシウム含有量は 32% と高く、CO2 を回収するのに適した原料です。 CaCO3 製品は幅広い用途があるだけでなく、検出リスクが低い CO2 の永久貯留の実現にも貢献します。 PG 中の不純物は炭酸化製品の品質に大きな影響を及ぼし、炭酸化転化率を低下させます 17 が、精製されたリン石膏は付加価値のある炭酸カルシウムの製造と CO2 鉱物隔離の両方で高い需要があります。

この研究では、PG 中の不純物の鉱物組成、形態、分布が研究されました。 私たちの結果に基づいて、PG 中のほぼすべての不純物を除去するために使用できる簡単で効率的な不純物除去方法を提案します。 さらに、精製石膏の物性を調べ、不純物の移行メカニズムを解析し、このプロセスのマテリアルバランスを確立しました。 最後に、得られた精製石膏を用いてCO2を分離することにより、高純度で白色度の高い炭酸カルシウムが得られました。 さらに、CO2隔離効率も大幅に向上しました。

この研究で使用した原料 PG 材料は、Sinochem Fuling Chemical Industry Co., Ltd. (重慶、中国) から入手しました。 この後、PG を 40 °C で 12 時間乾燥させ、吸着水を除去しました。 それを気密容器に入れ、さらなる分析まで室温で保管した。 次に、精製した石膏を濾過し、脱イオン水で連続的に洗浄し、80 °C で 12 時間乾燥させ、気密容器に入れました。 分析グレードのリン酸トリブチル (TBP) と硫酸は、Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. から購入しました。