Phương Nam Co LTD
Cung cấp chất hoạt động bề mặt, dầu bôi trơn Korea
© 24/4/2024 - Vietnam12h.com Application

Tổng hợp Hydroxyapatite nguyên liệu phân đạm urê nhả chậm bằng phương pháp kết tủa Phương pháp kết tủa sử dụng Tổng hợp Hydroxyapatite nguyên liệu phân đạm urê nhả chậm thường được sử dụng để điều chế vật liệu Hydroxyapatite trong thương mại bởi đây là phương pháp đơn giản, có hiệu quả kinh tế cao và không đòi hỏi các thiết bị phức tạp. Nguyên lý của phương pháp kết tủa được trình bày trong hình 1.6, theo đó các nguyên liệu ban đầu chứa ion Ca2+ và PO43- được trộn lẫn cơ học với nhau, sử dụng các tác nhân thích hợp để điều chỉnh pH của dung dịch để thu được kết tủa Hydroxyapatite. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình gồm: nhiệt độ phản ứng, pH của dung dịch, bản chất của thành phần ban đầu, tỉ lệ nồng độ các chất ban đầu và tốc độ khuấy… Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa Phương trình phản ứng chính tạo Hydroxyapatite giả thiết khi đi từ Ca(OH)₂ và H₃PO₄ như sau: 10 Ca(OH)₂ + 6 H₃PO₄ → Ca₁₀(PO₄)6(OH)₂ + 18H₂O (1.5) Phản ứng gồm hai giai đoạn sau: Giai đoạn 1, quá trình hòa tan và phân li Ca(OH)₂ rắn, H₃PO₄ thành các ion Ca²⁺, H⁺, OH^-, các nhóm photphat. Giai đoạn 2, quá trình kết hợp của các ion Ca²⁺, PO₄^3- và OH^- tạo thành Hydroxyapatite có kích thước nanomet. Hai quá trình này xảy ra rất nhanh và gần như xảy ra đồng thời do ∆G (biến thiên năng lượng tự do Gibbs) của phản ứng trên có giá trị âm (-3030 Kcal/mol) [8] và tích số tan của Hydroxyapatite rất nhỏ (10-59) [9]. Ưu điểm của phương pháp này là có thể khống chế các thông số phản ứng bằng cách can thiệp vào quá trình kết tinh để thu được sản phẩm Hydroxyapatite có kích thước nanomet. Bản chất của phương pháp này là đi từ các tiểu phân rất nhỏ, dạng ion trong dung dịch để tạo thành các sản phẩm kết tủa có kích thước lớn dần từ kích thước nanomet ban đầu. Do vậy, có thể kiểm soát được sự lớn lên về hình dạng và độ kết tinh của sản phẩm bằng cách thay đổi các điều kiện phản ứng như nhiệt độ, thời gian, độ pH, dung môi,…Hơn nữa, phản ứng không đòi hỏi phải thường xuyên điều chỉnh pH. Ngoài ra, đây là phương pháp dùng các hóa chất cơ bản, dễ kiếm. Đông thời, quy trình và thiết bị đơn giản, thích hợp với triển khai sản xuất công nghiệp, thân thiện với môi trường và đang được sử dụng phổ biến trên thế giới. Tuy nhiên để tạo ra được sản phẩm Hydroxyapatite có độ tinh thể cao cần có điều kiện phản ứng khá chặt chẽ. Quá trình kết tủa có thể tạo ra các sản phẩm trung gian là những hợp chất photphat như canxi photphat vô định hình (ACP) có thành phần thay đổi như Ca₃(PO₄)_2-2x(HPO₄)_3x.nH₂O, octacanxi photphat (OCP) Ca₈(HPO₄)₂(PO₄)₄.5H₂O và canxi hiđrophotphat đihiđrat (DCPD) CaHPO₄.2H₂O [14]. Tuy nhiên, các sản phẩm trung gian này không bền, sẽ tiếp tục chuyển hóa thành Hydroxyapatite là dạng bền hơn trong thời gian già hóa sản phẩm.

Tổng hợp Hydroxyapatite nguyên liệu phân đạm urê nhả chậm bằng phương pháp kết tủa

Phương pháp kết tủa sử dụng Tổng hợp Hydroxyapatite nguyên liệu phân đạm urê nhả chậm thường được sử dụng để điều chế vật liệu Hydroxyapatite trong thương mại bởi đây là phương pháp đơn giản, có hiệu quả kinh tế cao và không đòi hỏi các thiết bị phức tạp. Nguyên lý của phương pháp kết tủa được trình bày trong hình 1.6, theo đó các nguyên liệu ban đầu chứa ion Ca2+ và PO43- được trộn lẫn cơ học với nhau, sử dụng các tác nhân thích hợp để điều chỉnh pH của dung dịch để thu được kết tủa Hydroxyapatite. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình gồm: nhiệt độ phản ứng, pH của dung dịch, bản chất của thành phần ban đầu, tỉ lệ nồng độ các chất ban đầu và tốc độ khuấy…

Sơ đồ nguyên lý của phương pháp kết tủa

Phương trình phản ứng chính tạo Hydroxyapatite giả thiết khi đi từ Ca(OH)₂ và H₃PO₄ như sau:

10 Ca(OH)₂ + 6 H₃PO₄ → Ca₁₀(PO₄)6(OH)₂ + 18H₂O (1.5)

Phản ứng gồm hai giai đoạn sau:

Giai đoạn 1, quá trình hòa tan và phân li Ca(OH)₂ rắn, H₃PO₄ thành các ion Ca²⁺, H⁺, OH^-, các nhóm photphat.

Giai đoạn 2, quá trình kết hợp của các ion Ca²⁺, PO₄^3- và OH^- tạo thành Hydroxyapatite có kích thước nanomet.

Hai quá trình này xảy ra rất nhanh và gần như xảy ra đồng thời do ∆G (biến thiên năng lượng tự do Gibbs) của phản ứng trên có giá trị âm (-3030 Kcal/mol) [8] và tích số tan của Hydroxyapatite rất nhỏ (10-59) [9].

Ưu điểm của phương pháp này là có thể khống chế các thông số phản ứng bằng cách can thiệp vào quá trình kết tinh để thu được sản phẩm Hydroxyapatite có kích thước nanomet. Bản chất của phương pháp này là đi từ các tiểu phân rất nhỏ, dạng ion trong dung dịch để tạo thành các sản phẩm kết tủa có kích thước lớn dần từ kích thước nanomet ban đầu. Do vậy, có thể kiểm soát được sự lớn lên về hình dạng và độ kết tinh của sản phẩm bằng cách thay đổi các điều kiện phản ứng như nhiệt độ, thời gian, độ pH, dung môi,…Hơn nữa, phản ứng không đòi hỏi phải thường xuyên điều chỉnh pH. Ngoài ra, đây là phương pháp dùng các hóa chất cơ bản, dễ kiếm. Đông thời, quy trình và thiết bị đơn giản, thích hợp với triển khai sản xuất công nghiệp, thân thiện với môi trường và đang được sử dụng phổ biến trên thế giới. Tuy nhiên để tạo ra được sản phẩm Hydroxyapatite có độ tinh thể cao cần có điều kiện phản ứng khá chặt chẽ. Quá trình kết tủa có thể tạo ra các sản phẩm trung gian là những hợp chất photphat như canxi photphat vô định hình (ACP) có thành phần thay đổi như

Ca₃(PO₄)_2-2x(HPO₄)_3x.nH₂O, octacanxi photphat (OCP) Ca₈(HPO₄)₂(PO₄)₄.5H₂O và canxi hiđrophotphat đihiđrat (DCPD) CaHPO₄.2H₂O [14]. Tuy nhiên, các sản phẩm trung gian này không bền, sẽ tiếp tục chuyển hóa thành Hydroxyapatite là dạng bền hơn trong thời gian già hóa sản phẩm.