納米檸檬酸鈣的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種檸檬酸鈣的制備方法，具體涉及納米級檸檬酸鈣固體的化學制備方法。本發(fā)明所要解決的技術問題是提供納米檸檬酸鈣的制備方法。本發(fā)明的方法，由以下步驟組成：a.將鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液與醇混合，析出檸檬酸鈣固體，得固液混合物，其中，所述醇為乙醇、丙醇或異丙醇，鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液中，按摩爾比，鈣離子︰檸檬酸根=2.8～3.2︰2；b.將a步驟中的固液混合物進行固液分離，洗滌固體，干燥，得到納米檸檬酸鈣。本發(fā)明的方法可直接制備納米級檸檬酸鈣，其顆粒大小均勻，經(jīng)XRD、SEM測試，該檸檬酸鈣為片狀，容易重合堆疊，晶體間排列緊密，寬度約60～700nm，厚度約為20～50nm。
【專利說明】納米檸檬酸鈣的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檸檬酸鈣的制備方法，具體涉及納米級檸檬酸鈣固體的化學制備方法?！颈尘凹夹g】
[0002]鈣是人體重要的礦物營養(yǎng)成分，對骨和牙的成長十分重要，對青少年的健康成長意義重大。老年人體內鈣離子易流失，容易患骨質疏松癥，補鈣對老年人的健康也同樣重要。檸檬酸鈣作為一種有機補鈣制劑，具有含鈣高，易被人體吸收，檸檬酸根可在人體內自然降解而無毒副作用的特點，已成為食品類補鈣品的優(yōu)選對象。
[0003]隨著組織工程和生物仿生技術的發(fā)展，生物材料的研究成為了熱點。檸檬酸鈣飽和溶液的鈣離子濃度為5.18mmol/L，理論上符合成骨細胞增殖分化所需要的最佳鈣離子濃度，且由于其良好的生物相容性和可靠的安全性，將檸檬酸鈣作為骨修復材料使用也具有良好的應用前景。中國專利申請200710179395.6，含檸檬酸鈣的人體硬組織填充修復材料，提供了一種以檸檬酸鈣為主要成分的新型醫(yī)療用人體硬組織填充修復材料，以良好的生物相容性、較好的生物降解性、較好的可塑性、一定的機械強度、良好的材料生物活性和成骨效應來適應人體硬組織填充修復醫(yī)療的需要。Sherry Huang等人在《Effects of nanocalcium carbonate andnano calcium citrate on toxicity in ICR mice and on bonemineral density in an ovariectomizedmice model》中的研究表明，在骨密度和血清鈣離子濃度的試驗中，納米檸檬酸鈣與微米檸檬酸鈣相比因納米檸檬酸鈣有更高的比表面積，因此具有更高的活性，更 易被生物體吸收，作為補鈣劑則納米檸檬酸鈣補鈣效果更顯著。
[0004]目前，檸檬酸鈣的制備一般為以下幾種:
[0005]一是采用氫氧化鈣和檸檬酸進行酸堿中和反應得到檸檬酸鈣，這是實驗室常用的制備檸檬酸鈣的方法，可以是氫氧化鈣溶液滴定檸檬酸，也可以采用檸檬酸滴定氫氧化鈣溶液，得到檸檬酸鈣。二是是利用碳酸鈣與檸檬酸反應得到。其中，檸檬酸可采用生物發(fā)酵法制得。比如，中國專利申請200710021894.2，一種利用薯渣快速提取易溶檸檬酸鈣方法，通過黑曲霉菌對薯渣進行發(fā)酵，得到檸檬酸，再徐徐加入碳酸鈣至升溫90°C，反應半小時，中和終點用氫氧化鈉滴定，離心機脫水后，烘干制得檸檬酸鈣。其制備工藝較為復雜，在反應時通過控制反應溫度、調節(jié)PH值來實現(xiàn)化學反應，耗時較長，不適合大批量生產(chǎn)。
[0006]中國專利申請201210382080.2，新型海洋環(huán)保型檸檬酸鈣硬組織修復材料制備方法，將新鮮牡蠣殼清洗后粉碎，與檸檬酸過飽和溶液反應，離心取其沉淀并鼓風干燥得檸檬酸鈣粉，再進行篩選后得到檸檬酸鈣顆粒。采用該方法得到的檸檬酸鈣顆粒直徑在154~355um之間，不能滿足納米檸檬酸鈣的要求。
[0007]納米檸檬酸鈣的制備方法一般為物理加工方法，如將檸檬酸鈣經(jīng)過高能球磨或氣流粉碎加工得到納米檸檬酸鈣，耗能高且粒徑不均勻，需經(jīng)過篩選才能得到納米檸檬酸鈣，效果不理想。
【發(fā)明內容】
[0008]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種通過化學反應，直接制備得到納米級檸檬酸鈣的方法。
[0009]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法，其步驟如下:
[0010]a.將鈣鹽和檸檬酸鹽混合水溶液與醇混合，析出檸檬酸鈣固體，得固液混合物，其中，所述醇為乙醇、丙醇或異丙醇，所述鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液中，按摩爾比，鈣離子:檸檬酸根=2.8~3.2: 2 ；b.將a步驟中的固液混合物進行固液分尚,洗漆固體,干燥，得到納米檸檬酸鈣。
[0011]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法是利用檸檬酸鈣在水中微溶而不溶于醇的溶解度差，當鈣鹽與檸檬酸鹽在水中能溶解的檸檬酸鈣遇醇立即過飽和而形成晶核，而這一過飽和過程是水和醇均相混合時同步發(fā)生的，與鈣離子和檸檬酸根離子加到一起產(chǎn)生沉淀的過程有顯著差異。水和醇均相混合發(fā)生的檸檬酸鈣形核快而均勻，可有效促進形核而抑制晶核進一步長大，因此有利于形成檸檬酸鈣納米粉體，從而在后期不需要球磨等粉碎工序直接得到納米級的檸檬酸鈣。
[0012]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中，鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液與醇混合的方式可以是在鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液中加入醇，也可以在醇中加入鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液。
[0013]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中，加入的醇可以為無水的醇，也可以為醇水混合溶液，進一步的，為了保證納米檸檬酸鈣的盡量多的析出，與醇混合后，應控制a步驟中固液混合物中醇與水的體積比不低于1:5。從理論上說，醇可以無限制的加入，但考慮經(jīng)濟因素，優(yōu)選為a步驟的固液混合物中醇與水的體積比在1: 5~2:1之間。即a步驟的固液混合物中，按體積比，醇:水=1~10: 5。
[0014]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中采用的鈣鹽和檸檬酸鹽均為水溶性良好的鹽，鈣鹽優(yōu)選為氯化鈣、硝酸鈣中的至少一種，檸檬酸鹽優(yōu)選為檸檬酸三鈉、檸檬酸三鉀、檸檬酸三銨中的至少一種。
[0015]本發(fā)明中的鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液可以采用如下方法制備:選用易溶于水的鈣鹽和檸檬酸鹽，分別溶于水中，得到鈣鹽溶液和檸檬酸鹽溶液；再將制備的兩種溶液在攪拌的情況下混合均勻，形成混合溶液，即鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液。其中，為了保證析出的檸檬酸鈣的粒度，配制的鈣鹽溶液和檸檬酸鹽溶液中鈣離子濃度范圍均優(yōu)選為0.001 ~lmol/L。
[0016]進一步的，本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中，加入的檸檬酸鈣過多的話會有檸檬酸二鈣生成，由于檸檬酸二鈣較檸檬酸三鈣易溶于水，可通過洗滌去掉，為了提高納米檸檬酸鈣的品質，節(jié)約成本，按摩爾比，優(yōu)選為鈣離子:檸檬酸根=3: 2。
[0017]進一步的，為了得到納米級的Ca3 (C6H5O7) 2.4Η20晶體，本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中，b步驟洗滌后，可以加入醇溶液于70°C~95°C陳化30min~3h，分離固液后再將固體進行干燥。其中，醇溶液中，按體積比，醇:水≥I: 5，優(yōu)選醇:水=1~10: 5。陳化可以改變檸檬酸鈣的晶型。加入醇的作用是抑制檸檬酸鈣大量溶于陳化的水中。
[0018]進一步的，b步驟固體洗滌方法優(yōu)選為:取固體，加入醇溶液，不斷攪拌至白色固體完全與醇溶液混合均勻，再將固液分離。其中，醇溶液，按體積比，醇:水> 1: 5，優(yōu)選醇:水=1~10: 5。洗滌步驟可重復多次至雜質洗滌干凈。
[0019]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中，常規(guī)的干燥方法均適用于本發(fā)明，如冷凍干燥、真空干燥等。如果干燥溫度高于常溫，由于干燥后的檸檬酸鈣易結塊，為了便于儲存和使用，需要研磨將檸檬酸鈣顆粒分散。因此，為了提高干燥效率，干燥方法優(yōu)選為冷凍干燥。
[0020]進一步的，a步驟中鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液與醇混合時攪拌，b步驟采用離心的方法使固液分離。
[0021]為了降低成本，本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中所用的醇溶液可以通過蒸餾的方法進行回收。
[0022]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法具有以下優(yōu)點:
[0023]1、本發(fā)明的方法可直接制備得到納米級的檸檬酸鈣粉末，其制備出的納米級檸檬酸鈣粉末顆粒大小均勻，經(jīng)XRD、SEM測試，該檸檬酸鈣為片狀，容易重合堆疊，晶體間排列緊密，寬度約60~700nm，厚度約為20~50nm。
[0024]2、本發(fā)明的方法操作簡單，在常溫下即可進行，無需調節(jié)pH值，反應時間短，能耗小，工藝簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實施例1中制備的樣品8的XRD圖譜；
[0026]圖2為本發(fā)明實施例1中制備的樣品8的SEM圖譜；
[0027]圖3為本發(fā)明實施例1中制備的樣品4的XRD圖譜。
【具體實施方式】
`[0028]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法，其步驟如下:
[0029]a.將鈣鹽和檸檬酸鹽混合水溶液與醇混合，析出檸檬酸鈣固體，得固液混合物，其中，所述醇為乙醇、丙醇或異丙醇，所述鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液中，按摩爾比，鈣離子:檸檬酸根=2.8~3.2: 2 ；b.將a步驟中的固液混合物進行固液分尚,洗漆固體,干燥，得到納米檸檬酸鈣。
[0030]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法是利用檸檬酸鈣在水中微溶而不溶于醇的溶解度差，當鈣鹽與檸檬酸鹽在水中能溶解的檸檬酸鈣遇醇立即過飽和而形成晶核，而這一過飽和過程是水和醇均相混合時同步發(fā)生的，與鈣離子和檸檬酸根離子加到一起產(chǎn)生沉淀的過程有顯著差異。水和醇均相混合發(fā)生的檸檬酸鈣形核快而均勻，可有效促進形核而抑制晶核進一步長大，因此有利于形成檸檬酸鈣納米粉體，從而在后期不需要球磨等粉碎工序直接得到納米級的檸檬酸鈣。
[0031]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中，鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液與醇混合的方式可以是在鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液中加入醇，也可以在醇中加入鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液。
[0032]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中，加入的醇可以為無水的醇，也可以為醇水混合溶液，進一步的，為了保證納米檸檬酸鈣的盡量多的析出，與醇混合后，應控制a步驟中固液混合物中醇與水的體積比不低于1:5。從理論上說，醇可以無限制的加入，但考慮經(jīng)濟因素，優(yōu)選為a步驟的固液混合物中醇與水的體積比在1: 5~2:1之間。即a步驟的固液混合物中，按體積比，醇:水=1~10: 5。
[0033]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中采用的鈣鹽和檸檬酸鹽均為水溶性良好的鹽，鈣鹽優(yōu)選為氯化鈣、硝酸鈣中的至少一種，檸檬酸鹽優(yōu)選為檸檬酸三鈉、檸檬酸三鉀、檸檬酸三銨中的至少一種。
[0034]本發(fā)明中的鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液可以采用如下方法制備:選用易溶于水的鈣鹽和檸檬酸鹽，分別溶于水中，得到鈣鹽溶液和檸檬酸鹽溶液；再將制備的兩種溶液在攪拌的情況下混合均勻，形成混合溶液，即鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液。其中，為了保證析出的檸檬酸鈣的粒度，配制的鈣鹽溶液和檸檬酸鹽溶液中鈣離子濃度范圍均優(yōu)選為0.001 ~lmol/L。
[0035]進一步的，本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中，加入的檸檬酸鈣過多的話會有檸檬酸二鈣生成，由于檸檬酸二鈣較檸檬酸三鈣易溶于水，可通過洗滌去掉，為了提高納米檸檬酸鈣的品質，節(jié)約成本，按摩爾比，優(yōu)選為鈣離子:檸檬酸根=3: 2。
[0036]進一步的，為了得到納米級的Ca3 (C6H5O7) 2.4Η20晶體，本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中，b步驟洗滌后，可以加入醇溶液于70°C~95°C陳化30min~3h，分離固液后再將固體進行干燥。其中，醇溶液中，按體積比，醇:水≥I: 5，優(yōu)選醇:水=1~10: 5。陳化可以改變檸檬酸鈣的晶型。加入醇的作用是抑制檸檬酸鈣大量溶于陳化的水中。
[0037]進一步的，b步驟固體洗滌方法優(yōu)選為:取固體，加入醇溶液，不斷攪拌至白色固體完全與醇溶液混合均勻，再將固液分離。其中，醇溶液，按體積比，醇:水≥ 1: 5，優(yōu)選醇:水=1~10: 5。洗滌步驟可重復多次至雜質洗滌干凈。
[0038]本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中，常規(guī)的干燥方法均適用于本發(fā)明，如冷凍干燥、真空干燥等。如果干燥溫度高于常溫，由于干燥后的檸檬酸鈣易結塊，為了便于儲存和使用，需要研磨將檸檬酸鈣顆粒分散。因此，為了提高干燥效率，干燥方法優(yōu)選為冷凍干燥。
[0039]進一步的，a步驟中鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液與醇混合時攪拌，b步驟采用離心的方法使固液分離。
[0040]為了降低成本，本發(fā)明納米檸檬酸鈣的制備方法中所用的醇溶液可以通過蒸餾的方法進行回收。
[0041]下面結合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。
[0042]實施例1納米檸檬酸鈣的制備
[0043]按如下步驟制備納米檸檬酸鈣:
[0044]1、鈣鹽和檸檬酸鹽混合水溶液的制備
[0045]按表1中的數(shù)據(jù)稱取鈣鹽和檸檬酸鹽，分別用20ml水溶解，將鈣鹽溶液進行攪拌，加入檸檬酸鹽溶液，持續(xù)攪拌， 成為40ml透明混合溶液，即鈣鹽和檸檬酸鹽混合水溶液gn-ΟΙ ~gn-09 ；
[0046]表1鈣鹽和檸檬酸鹽混合水溶液的制備參數(shù)
[0047]
【權利要求】
1.納米檸檬酸鈣的制備方法，其特征在于，其步驟如下: a.將鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液與醇混合，析出檸檬酸鈣固體，得固液混合物，其中，所述醇為乙醇、丙醇或異丙醇，所述鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液中，按摩爾比，鈣離子:檸檬酸根=2.8~3.2: 2 ； b.將a步驟中的固液混合物進行固液分離，洗滌固體，干燥，得到納米檸檬酸鈣。
2.根據(jù)權利要求1所述的納米檸檬酸鈣的制備方法，其特征在于:所述鈣鹽為氯化鈣、硝酸鈣中的至少一種；所述檸檬酸鹽為檸檬酸三鈉、檸檬酸三鉀、檸檬酸三銨中的至少一種。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的納米檸檬酸鈣的制備方法，其特征在于:a步驟的固液混合物中，按體積比，醇:水=1~10: 5。
4.根據(jù)權利要求1~3任一項所述的納米檸檬酸鈣的制備方法，其特征在于:所述鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液中，鈣離子的濃度為0.001~lmol/L。
5.根據(jù)權利要求1~4任一項所述的納米檸檬酸鈣的制備方法，其特征在于:所述鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液中，按摩爾比，鈣離子:檸檬酸根=3: 2。
6.根據(jù)權利要求1~5任一項所述的納米檸檬酸鈣的制備方法，其特征在于:b步驟洗滌后，加入醇溶液于70V~95°C陳化30min~3h，分離固液后再將固體進行干燥，其中，所述醇溶液，按體積比，醇:水≥1: 5，優(yōu)選醇:水=1~10: 5。
7.根據(jù)權利要求1~6任一項所述的納米檸檬酸鈣的制備方法，其特征在于:b步驟固體洗滌方法為:取固體，加入醇溶液，不斷攪拌至白色固體完全與醇溶液混合均勻，再將固液分離。
8.根據(jù)權利要求1~7任一項所述的納米檸檬酸鈣的制備方法，其特征在于:b步驟的干燥方法為冷凍干燥或真空干燥。
9.根據(jù)權利要求1~8任一項所述的納米檸檬酸鈣的制備方法，其特征在于:a步驟中鈣鹽和檸檬酸鹽的混合水溶液與醇混合時攪拌，b步驟采用離心的方法使固液分離。
【文檔編號】C07C51/41GK103755552SQ201410061265
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權日:2014年2月24日
【發(fā)明者】李峻峰, 鐘良兆, 高陽, 曹文強, 游揚, 張佩聰, 李建波, 賴雪飛 申請人:成都理工大學