Solvay純堿廠每生產(chǎn)一噸純堿會產(chǎn)生10m3的強堿性蒸氨廢液，如此大量的蒸氨廢液會對生態(tài)環(huán)境造成極大的危害。
針對該問題，山西大學許文嬌等以兩種廢棄物—蒸氨廢液和CO2為原料制備了高值產(chǎn)品CaCO3空心微球，并探究了其生長及形成機理，為實現(xiàn)蒸氨廢液有效固碳提供了借鑒。
該研究采用簡單的實驗方法，如圖1所示，在模擬蒸氨廢液中通入CO2合成出CaCO3空心微球，其生長過程如圖2所示。
圖1 實驗裝置及流程圖
圖2 碳酸鈣空心微球的生長過程的SEM圖
為探究空心結構的形成機理，首先探討了蒸氨廢液中的Ca(OH)2顆粒對產(chǎn)物形成的影響，是否作為空心結構的模板；然后通過界面能和界面張力的計算，提出了空心球可能的形成機理；最后，對蒸氨廢液吸收CO2生產(chǎn)碳酸鈣空心球的過程進行了工業(yè)流程設計和運營成本分析。得到了以下結論：
（1）通過實驗探究發(fā)現(xiàn)沒有Ca(OH)2顆粒的反應體系中無法形成方解石型空心結構，由此可見蒸氨廢液中的Ca(OH)2顆粒對空心球的形成起著關鍵作用，作為初始狀態(tài)下體系中唯一的固相，Ca(OH)2顆粒很可能提供了結晶中心，如圖3。那么，Ca(OH)2顆粒會是空心結構的模板嗎？通過Pitzer模型對體系中活度因子的計算得出的結論是否定的。
圖3 蒸氨廢液中有/無Ca(OH)2顆粒碳酸鈣產(chǎn)物的SEM、XRD和FTIR圖
（2）通過分子動力學模擬計算了晶體生長過程的界面張力和界面能，如圖4，二者差值的變化正好對應晶體表面積的變化；另外，提出了CaCO3空心球的形成機理—由內(nèi)向外的Ostwald熟化過程，如圖5。
圖4 界面張力和界面能的分子動力學模擬示意圖
圖5 CaCO3空心微球的生長機理
（3）通過蒸氨廢液吸收CO2生產(chǎn)碳酸鈣空心球的工業(yè)流程設計和運營成本分析可知該工藝在生產(chǎn)中是可行的，工藝流程圖如圖6所示，最終的經(jīng)營利潤為每噸39.9元。
圖6 蒸氨廢液吸收CO2的工藝路線圖
