在化工與材料工業中,磷酸氫鈣作為原料用于制備陶瓷材料、生物活性玻璃等功能性材料時,其粒度對材料的合成和性能影響深遠。在陶瓷材料制備過程中,粒度均勻的磷酸氫鈣原料有助于在燒結過程中實現均勻收縮,減少內部應力和裂紋的產生,提高陶瓷的致密度和機械性能。若原料粒度差異較大,在燒結時大顆粒和小顆粒的收縮程度不同,會導致陶瓷內部出現缺陷,降低產品質量。在制備生物活性玻璃時,小粒度的磷酸氫鈣能夠增加反應活性,促進玻璃網絡結構的形成和調整。通過控制磷酸氫鈣的粒度和反應條件,可以精確調控生物活性玻璃的組成和微觀結構,從而優化其生物活性和機械性能。研究表明,采用納米級磷酸氫鈣制備的生物活性玻璃,其比表面積更大,在模擬體液中能夠更快地誘導羥基磷灰石層的形成,表現出更優異的生物活性。
仔豬在生長初期,骨骼和肌肉發育迅速,對鈣磷的需求極為旺盛。在仔豬飼料中合理添加磷酸氫鈣,能夠滿足其快速生長對鈣磷的大量需求,促進骨骼的健康發育,預防佝僂病等骨骼疾病的發生。研究表明,在仔豬斷奶后的前兩周,飼料中適宜的鈣磷水平(以磷酸氫鈣提供)可顯著提高仔豬的日增重和飼料轉化率。當飼料中鈣含量維持在 0.8% - 1.0%,總磷含量在 0.6% - 0.8%(其中有效磷不低于 0.35% - 0.45%,主要由磷酸氫鈣提供)時,仔豬的生長性能比較好。此時,磷酸氫鈣中的鈣磷比例接近仔豬骨骼生長所需的理想比例,有利于鈣磷在骨骼中的沉積。
水熱合成法:將鈣源、磷源和適量的溶劑置于高壓反應釜中,在高溫高壓的水熱環境下進行反應。水熱條件能夠促進晶體的生長與發育,通過調整反應溫度、壓力、反應時間以及添加劑等因素,可實現對磷酸氫鈣粒度的調控。在180℃、10MPa的水熱條件下,以磷酸二氫銨和氯化鈣為原料,添加適量的表面活性劑,可制備出粒徑分布較窄的納米級磷酸氫鈣。粒度控制是制備特定性能磷酸氫鈣產品的關鍵環節。除了在制備過程中通過反應條件調控粒度外,還可采用后續的物理處理方法。機械粉碎是常用手段之一,通過球磨機、氣流粉碎機等設備對磷酸氫鈣粗產品進行粉碎處理。球磨機中研磨介質的種類、大小、填充率以及研磨時間等因素都會影響粉碎效果,從而改變磷酸氫鈣的粒度。采用氣流粉碎機時,壓縮空氣的壓力、進料速度等參數決定了顆粒的粉碎程度。另一方面,分級技術也是控制粒度的重要方法,如采用旋風分離器、振動篩等設備對粉碎后的產品進行分級,可得到不同粒度范圍的磷酸氫鈣產品。
在農業生產中,磷酸氫鈣作為常用的磷肥,其粒度對土壤中磷的釋放和有效性影響。較小粒度的磷酸氫鈣在土壤中具有更大的比表面積,與土壤溶液的接觸面積廣,更易發生溶解反應,釋放出磷離子供植物吸收利用。在酸性土壤中,小粒度的磷酸氫鈣溶解速度更快,能迅速提高土壤中有效磷的含量。研究表明,將平均粒徑為 50μm 的磷酸氫鈣與粒徑為 200μm 的產品相比,在相同時間內,小粒度產品使土壤中有效磷含量提高了約 30% - 40%。這是因為小顆粒在土壤中更容易分散,與土壤中的氫離子、有機酸等反應更充分。然而,在堿性土壤中,雖然小粒度的磷酸氫鈣同樣具有較高的反應活性,但由于堿性條件下磷易與土壤中的鈣、鎂等陽離子結合形成難溶性磷酸鹽,小粒度材料可能會導致磷的固定速度加快。因此,在不同土壤條件下,需要根據磷酸氫鈣的粒度特性合理選擇磷肥產品和施用方式,以提高磷的有效性。
在一些工業應用中,需要對磷酸氫鈣進行表面處理以改善其性能。粒度影響著表面處理的效果和均勻性。較小粒度的磷酸氫鈣具有更大的比表面積,能夠吸附更多的表面處理劑,從而更有效地改善其表面性能。在制備水性涂料用磷酸氫鈣顏料時,對小粒度的磷酸氫鈣進行表面改性,可使其在水性體系中具有更好的分散穩定性。這是因為表面處理劑能夠在小顆粒表面形成一層穩定的保護膜,降低顆粒間的團聚傾向,提高分散性能。良好的分散性能有助于提高涂料的遮蓋力、光澤度等性能。若磷酸氫鈣粒度較大,表面處理劑難以均勻覆蓋顆粒表面,在涂料體系中易出現團聚現象,影響涂料的質量。
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磷酸氫鈣的粒度在食品加工工藝中也起著重要作用。在飲料生產中,若添加磷酸氫鈣作為酸度調節劑,小粒度的產品能夠更快地溶解在飲料中,迅速調節飲料的 pH 值,且能保證 pH 值的均勻性。在果汁飲料中,小粒度的磷酸氫鈣不易出現沉淀,能維持飲料的清澈外觀。在一些需要高溫高壓處理的食品加工過程中,如罐頭食品的殺菌工藝,粒度合適的磷酸氫鈣能夠在高溫高壓條件下保持穩定,不影響食品的品質。若粒度不合適,在高溫高壓下可能會發生團聚、溶解特性改變等問題,導致食品出現質量缺陷。例如,在罐頭食品中,若磷酸氫鈣粒度較大,在殺菌后可能會出現局部鈣含量過高,影響食品的風味和口感。
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