نظراً لشكلها الفريد، ومساحة سطحها النوعية العالية، ومساميتها الكبيرة، كربونات الكالسيوم الكروية المسامية تُظهر الجسيمات مزايا واضحة في مجالات مثل مواد الامتزاز والمركبات الحيوية. وقد أصبحت من المواضيع المهمة في أبحاث كربونات الكالسيوم الحالية.
كربونات الكالسيوم الفاتيريت الكروية المسامية الدقيقة النانوية من الدرجة الغذائية
باستخدام أصداف بلح البحر المهملة كمصدر للكالسيوم، الفاتيريت الكروي المسامي الدقيق والنانوي كربونات الكالسيوم (CaCO3) تم تحضيره بطريقة التبادل الأيوني. المنتج الناتج هو في الأساس فايتريت بلوري، بنسبة 92.35%. يتميز المنتج ببنية مسامية كروية في الغالب. يبلغ متوسط حجم الجسيمات الكروية 1.917 ميكرومتر، ومتوسط حجم الجسيمات (D50) 3.503 ميكرومتر، ومعامل التكتل 1.83. تصل نقاوة كربونات الكالسيوم في المنتج إلى 98.53%، مع محتوى أيونات المغنيسيوم (Mg2+) أقل من 1%. وهو يفي بمتطلبات المعايير الوطنية لمضافات كربونات الكالسيوم المستخدمة في الأغذية.
سماد بطيء الإطلاق مصنوع من كرات إيروجيل مسامية أساسها الكالسيوم
تعاني الأسمدة التقليدية من انخفاض معدلات الاستفادة منها، بينما تظل خيارات الإطلاق البطيء المتاحة مكلفة. ولمعالجة هذه القيود، قام شو أنفا وزملاؤه بتصنيع سماد كروي مسامي من الهلام الهوائي القائم على الكالسيوم، يتميز بإطلاقه البطيء، باستخدام طريقة سول-جل. يجمع هذا النهج بنجاح بين البنية المسامية المتوسطة لكربونات الكالسيوم المسامية (CaCO3) والشبكة ثلاثية الأبعاد للهلام الهوائي. وقد تم تقييم أداء الإطلاق البطيء للعناصر الغذائية بشكل منهجي باستخدام طريقة ترشيح عمود التربة.
أظهرت التجارب أن كربونات الكالسيوم المسامية المُحضّرة تتميز بمتوسط حجم مسام يبلغ 16.835 نانومتر. وتُظهر بنية مسامية متوسطة ذات شكل بلوري من الكالسيت. وأظهرت اختبارات ترشيح عمود التربة أن إطلاق المغذيات خلال 24 ساعة تراوح بين 17.81 و20.51 وحدة حرارية بريطانية/لتر، وهو أقل بكثير من 22.51 إلى 29.51 وحدة حرارية بريطانية/لتر لمجموعة التحكم (كرات الهيدروجيل). وبعد 28 يومًا، وصل الإطلاق التراكمي إلى ما بين 62.21 و731 وحدة حرارية بريطانية/لتر، متفوقًا بذلك على كرات الهيدروجيل (49.51 إلى 66.51 وحدة حرارية بريطانية/لتر) من حيث الفعالية على المدى الطويل. كما أنها كبحت بفعالية الانفجار الأولي للمغذيات. وبالمقارنة مع معدل الترشيح التراكمي (حوالي 8.81 وحدة حرارية بريطانية/لتر) لليوريا المحملة على كربونات الكالسيوم المسامية غير المُحمّلة، فقد تأكد أن للمادة وظيفة ثانوية للإطلاق البطيء.
منخل جزيئي مركب
باستخدام جزيئات نانوية من كربونات الكالسيوم كقالب للمسام الكبيرة، تم تحضير منخل جزيئي مركب من سيليكات التيتانيوم والمسام الكبيرة/الصغيرة TS-1، بحجم مسام كبيرة يبلغ حوالي 60 نانومتر، وذلك عن طريق تحويل الهلام الجاف والتخليق الحراري المائي. ودُرست بشكل منهجي تأثيرات جرعة كربونات الكالسيوم، وكمية عامل القالب، ومحتوى الماء على حجم المسام، وحالة أنواع التيتانيوم، وأداء هيدروكسيل الفينول التحفيزي.
أظهرت الدراسة أن كربونات الكالسيوم لا تُكوّن مسامًا كبيرة فحسب، بل تُغيّر أيضًا شكل التناسق لأنواع التيتانيوم. وبفضل انخفاض مقاومة الانتشار وتثبيط تكوين ثاني أكسيد التيتانيوم من نوع أناتاز، أظهر المركب TS-1 ذو المسام الكبيرة/الصغيرة نشاطًا تحفيزيًا ممتازًا في هيدروكسيل الفينول.
مادة مركبة حيوية مسامية من كربونات الكالسيوم
تم بناء نظام إطلاق مُتحكم به للأزوكسيستروبين (Az/CaCO3@TA-Cu) باستخدام كريات دقيقة مسامية من كربونات الكالسيوم (CaCO3) مُحضّرة بتقنية الترسيب المُشترك، مع استجابة مزدوجة لدرجة الحموضة، وبلغت حمولة الدواء 16.42%. أظهرت دراسات الإطلاق المُحاكاة أن Az/CaCO3@TA-Cu يتمتع بأداء إطلاق مُتحكم به بدرجة الحموضة جيد. بلغ معدل الإطلاق التراكمي في محلول فوسفات منظم عند درجة حموضة 7 لمدة 96 ساعة 36.99%. عند درجة حموضة 5 و9، بلغ معدل الإطلاق التراكمي 74.32% و58.79% على التوالي.
أظهرت تجارب معدل نمو الفطريات أن مركب Az/CaCO3@TA-Cu له تأثير مثبط قوي على فطر Fusarium graminearum. بلغ متوسط تركيزه المثبط 6.58 و3.28 ضعف تركيز كل من Az النقي وAz/CaCO3 على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت إحصائيات إنبات القمح وبقاء أسماك الزيبرا أن مركب Az/CaCO3@TA-Cu يتمتع بمستوى أمان حيوي أفضل من كل من Az/CaCO3 وAz النقي.
مادة امتصاص الرصاص من كربونات الكالسيوم المسامية لمياه الصرف الصحي
باستخدام الحجر الجيري كمادة خام، تم تحضير كربونات الكالسيوم المسامية (CaCO3) القائمة على الحجر الجيري بطريقة الكربنة مع القالب. استُخدمت هذه المادة لمعالجة مياه الصرف الصحي المُحاكاة المحتوية على الرصاص (Pb2+). أظهرت النتائج أن الظروف المثلى كانت كالتالي: جرعة من كربونات الكالسيوم المسامية مقدارها 0.18 غرام، وتركيز ابتدائي لأيونات الرصاص (Pb2+) مقداره 1500 ملغم/لتر، ودرجة حرارة امتزاز 40 درجة مئوية، وزمن امتزاز 120 دقيقة. في ظل هذه الظروف، بلغ معدل امتزاز أيونات الرصاص (Pb2+) في 100 مل من محلول نترات الرصاص 99.71%. وبلغت سعة الامتزاز 815.56 ملغم/غرام. بعد التجديد بالموجات فوق الصوتية، انخفض معدل الامتزاز إلى 77.75%، وبلغت سعة الامتزاز 636.42 ملغم/غرام.
مادة امتصاص ثاني أكسيد الكربون المسامية القائمة على الكالسيوم
باستخدام كلوريد البوتاسيوم (KCl) وكلوريد الصوديوم (NaCl) وكلوريد الليثيوم (LiCl) كقوالب ملحية، تم تحضير مواد كربونات الكالسيوم (CaCO3)، وجرى تقييم أدائها في امتصاص ثاني أكسيد الكربون (CO2) بشكل منهجي. بلغت قدرات امتصاص ثاني أكسيد الكربون لكربونات الكالسيوم المحضرة باستخدام كلوريد البوتاسيوم (CaCO3-KCl) وكلوريد الصوديوم (CaCO3-NaCl) وكلوريد الليثيوم (CaCO3-LiCl) 0.39 و0.32 و0.31 ملي مول/غرام على التوالي. بعد عشر دورات اختبار اختراق، انخفضت قدرة امتصاص ثاني أكسيد الكربون لكربونات الكالسيوم المحضرة باستخدام كلوريد البوتاسيوم (CaCO3-KCl) بمقدار 7% فقط. كما أظهرت أداءً جيدًا في فصل ثاني أكسيد الكربون عن النيتروجين (CO2/N2).
مادة سطحية فائقة الكراهية للماء
تُعرف المواد فائقة الكراهية للماء غالبًا باسم مواد سطح ورقة اللوتس المحاكية للطبيعة. وتتميز بزاوية تلامس سطحية مستقرة أكبر من 150 درجة وزاوية تلامس تدحرجية أقل من 10 درجات.
لصنع هذا السطح، استخدم الباحثون طبقةً مُخصصةً من كريات كربونات الكالسيوم المسامية (CaCO3) كقالب. ثم تم إنتاج سطح فائق الكراهية للماء من البولي إيثيلين بنجاح من خلال الكبس الساخن متبوعًا بالحفر الحمضي. بالمقارنة مع القوالب التقليدية، توفر كربونات الكالسيوم المسامية مزايا واضحة من حيث متانة القالب، وقابلية التكرار، وسهولة التحضير، ومساحة القالب. تم تقييم قابلية ترطيب السطح بقياس زاوية التلامس الساكنة للماء (WCA). وكانت النتائج أفضل بكثير من نتائج الأسطح الملساء العادية. عند ملامسته لمياه الأمطار، أظهر السطح مقاومةً عاليةً لتأثير الماء.
من الطعام إلى الأسطح الوظيفية - دور معدات تكسير المساحيق الضخمة
في جميع هذه التطبيقات، تعتمد قيمة كربونات الكالسيوم المسامية على أمر واحد: التحكم الدقيق في حجم الجسيمات وشكلها وبلوراتها. وهنا تحديدًا يبرز دور معدات التكسير والطحن من إيبك باودر. تقدم إيبك باودر سلسلة معالجة متكاملة لإنتاج كربونات الكالسيوم (CaCO3)، حيث تحوّل الأصداف الخام والحجر الجيري إلى مساحيق وظيفية عالية القيمة. وتشمل مجموعة معداتها ما يلي: مطاحن الكرات، مطاحن نفاثة، ومطاحن تصنيف هوائية، ومطاحن مستقلة مصنفات الهواء.
تُمكّن أنظمة الطحن والتصنيف المتطورة هذه من إنتاج كربونات الكالسيوم (CaCO3) بدرجات ميكروية ونانوية. تتميز الجسيمات الناتجة بتوزيع حجمي ضيق وشكل متجانس، مما يوفر المادة الخام الموثوقة اللازمة للتحكم في طور الفاتيريت، وتكوين المسام المتوسطة، وتحميل المواد المركبة. بالنسبة للمصنعين الذين يحولون كربونات الكالسيوم العادية إلى مواد مسامية عالية الأداء، توفر شركة إبيك باودر المعدات الأساسية لتحويل الإمكانات التقنية إلى إنتاج واسع النطاق.
شكرًا لقراءتكم. آمل أن يكون مقالي مفيدًا. يُرجى ترك تعليق أدناه. يمكنكم أيضًا التواصل مع ممثل خدمة عملاء زيلدا عبر الإنترنت لأي استفسارات أخرى.
— نشر بواسطة إميلي تشين