Карбонатация — это химическая реакция, в которой гидроксид кальция реагирует с диоксидом углерода и образует нерастворимый карбонат кальция:
Процесс образования карбоната иногда называют «карбонизацией», хотя этот термин обычно относится к процессу растворения углекислого газа в воде.
Конкретный
Карбонизация — это медленный процесс, происходящий в бетоне, где известь (CaO или Ca(OH)2(aq)) в цементе реагирует с углекислым газом (CO2) из воздуха и образует карбонат кальция.
Вода в порах портландцементного бетона обычно щелочная с pH в диапазоне от 12,5 до 13,5. Эта высокощелочная среда является той, в которой стальная арматура пассивируется и защищается от коррозии. Согласно диаграмме Пурбэ для железа, металл пассивен, когда pH выше 9,5.
Углекислый газ в воздухе реагирует со щелочью в цементе и делает поровую воду более кислой, тем самым понижая pH. Углекислый газ начнет карбонизировать цемент в бетоне с момента изготовления объекта. Этот процесс карбонизации начнется на поверхности, затем медленно продвигается все глубже и глубже в бетон. Скорость карбонизации зависит от относительной влажности бетона — оптимальная относительная влажность 50%. Если объект треснет, углекислый газ в воздухе сможет лучше проникнуть в бетон.
В конечном итоге это может привести к коррозии арматуры и повреждению или разрушению конструкции.
Рафинирование сахара
Процесс карбонизации используется при производстве сахара из сахарной свеклы.
Он включает введение известковой воды (известкового молока — суспензии гидроксида кальция) и обогащенного углекислым газом газа в «сырой сок» (богатую сахаром жидкость, полученную на этапе диффузии процесса) для образования карбоната кальция и осаждения примесей, которые затем удаляются. Весь процесс происходит в «карбонизационных резервуарах», а время обработки варьируется от 20 минут до часа.
Карбонизация включает в себя следующие эффекты:
Мишенью является крупная частица, которая естественным образом быстро оседает, оставляя прозрачный сок. Конечный сок содержит примерно 15 °Bx и 90% сахарозы. Уровень pH получаемого жидкого сока представляет собой баланс между удалением максимального количества кальция из раствора и ожидаемым падением уровня pH при последующей обработке. Если сок на стадии кристаллизации становится кислым, сахароза быстро распадается на глюкозу и фруктозу; Глюкоза и фруктоза не только влияют на кристаллизацию, но и являются «молассагенными», перенося эквивалентные количества сахарозы на стадию патоки.
Газообразный диоксид углерода, проходящий через смесь, образует карбонат кальция. Несахаристые твердые частицы включаются в частицы карбоната кальция и удаляются путем естественного (или вспомогательного) осаждения в резервуарах или осветлителях.
Существует несколько систем карбонизации, названных по компаниям, которые их первыми разработали. Они различаются способом введения извести, температурой и продолжительностью каждой стадии, а также отделением твердых веществ от жидкости.
Европейские заводы отдают предпочтение процессам DDS и RT. Система карбонизации обычно соответствует диффузионной схеме; сок из диффузоров RT, обрабатываемый карбонизацией RT.
Прозрачный сок, получаемый в результате карбонизации, обычно называют «жидким соком». Он может подвергаться регулированию pH с помощью кальцинированной соды и добавления серы («сульфитации») перед следующим этапом, который представляет собой концентрирование путем многократного испарения.
Умягчение воды
Реакция карбонизации происходит во время известкования (процесс Кларка) при умягчении воды.