水合二氧化硅是无定形的白色粉末状硅酸及硅酸盐产品的总称。常用于补强过程中代替传统炭黑,因此又名白炭黑,包括气相白炭黑和沉淀白炭黑两种。因其良好的化学稳定性、触变性、补强性以及增稠性被广泛应用于橡胶、轮胎、涂料、牙膏、造纸等众多工业领域。沉淀法制白炭黑是国内生产白炭黑的主要方法,产品主要应用于硅橡胶和橡胶制品。其中碳化法制备沉淀白炭黑可以充分利用石灰窑气等含碳烟气,降低白炭黑生产成本,是CO2资源化利用的重要途径。碳化法制白炭黑过程是复杂的三相反应过程,受到多种影响因素的影响,如反应温度、浓度、陈化等。此外CO2的气液传质过程是限制碳化反应速度的重要因素,并会进一步影响白炭黑产品的比表面积、吸油值等性质,改善气液传质过程是提高碳化反应速度、得到高质量白炭黑产品的关键。为此本文提出了一种微泡碳化制备白炭黑的方法,并与传统鼓泡方法进行对比,通过实验和计算分析方法初步研究了微泡对碳化传质过程及产品白炭黑质量的影响。本文分别在微泡/鼓泡实验装置上进行碳化法制备白炭黑实验,通过对比产物白炭黑的比表面积、吸油值和粒径,探究反应温度、浓度、陈化温度和气泡条件对产物质量的影响;并通过对碳化过程的酸度变化情况进行计算分析,探究微泡对传质的优化情况。产物白炭黑经烘干、研磨后制样,采用扫描电镜和X射线衍射方法确定产物基本形貌和性质;分别通过氮气物理吸附、手工法和激光衍射法测产物白炭黑的比表面积、吸油值和粒径。实验和分析结果表明,鼓泡条件下随温度升高,白炭黑比表面积下降,吸油值升高,粒径减小;随反应液浓度升高,白炭黑比表面积下降,吸油值小幅下降,粒径变化不大;随陈化温度升高,比表面积下降,吸油值升高而粒径减小。微泡白炭黑质量随温度和陈化温度的变化趋势与鼓泡条件相同,且微泡白炭黑的粒径较大;微泡对白炭黑质量的影响随反应液浓度的变化与鼓泡条件不同,溶液总体浓度较高时(≥0.5M),随浓度升高,微泡的引入使比表面积增大,吸油值先减小后增大。对低浓度常温鼓泡条件下的碳化过程进行拟一级和二级反应计算,二级反应计算结果与理论值更为吻合,由此判断该过程为二级反应过程。微泡的引入(气泡平均直径约50μm)可将碳化过程的CO2利用率及容积传质系数提高2～4倍,同时液相传质系数下降,说明微泡强化传质过程主要是通过显著提高比表面积来实现的。