化学工学論文集
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[特集]実践晶析技術の進展
炭酸カルシウムの反応晶析における溶液のイオン組成とゼータ電位の変化
中村 一穂高岸 太一
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2018 年 44 巻 1 号 p. 29-34

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抄録

結晶のゼータ電位は,結晶表面にどのイオンが優先的に吸着しているか反映する値であり,晶析における結晶の成長過程を理解するうえで有用な情報をもたらす.しかし,測定者や測定方法により値が大きく異なるため,結果の理解が困難となっている.本研究では,水酸化カルシウム水溶液と炭酸ガスを用いた炭酸カルシウムの反応晶析において,反応中の炭酸カルシウム結晶のゼータ電位の変化を溶液のイオン組成の点から考察した.また,高分子電解質ポリアクリル酸(PAA: Polyacrylate acid)を母液に加えた場合の添加の影響についても検討した.PAA無添加の場合は,生成した炭酸カルシウムのゼータ電位は正の値を示し反応中大きな変化を示した.このプラスの電荷は結晶表面へのCa2+の吸着を反映したものと考えられえる.反応中のゼータ電位は,反応初期は約+70 mVの値を示し中和反応の進行にともない減少し,中和点付近で約+15 mVの極少を示した後,緩やかに上昇する変化を示した.この変化を反応中の母液のイオン組成の変化と比較した結果,ゼータ電位の変化は母液中のCa2+の濃度変化を反映して変化することが明らかになり,結晶表面の電位決定イオンはCa2+でありその吸着平衡の変化はゼータ電位の変化により把握できることが示された.同様のゼータ電位の測定をPAAの存在下の反応晶析で行った結果,結晶のゼータ電位はマイナスの値を示し,結晶表面へのPAAもしくはPAAとCa2+の錯体の吸着が示唆された.これらの結果より,ゼータ電位が,結晶表面のイオンの吸着状態の状態を反映し,その反応晶析中の変化のモニタリングに有効な指標であることが明らかになった.

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© 2018 公益社団法人化学工学会
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