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新聞資訊

活性氧化鋁的制備與應用

  活性氧化鋁是非冶金級氧化鋁行業的一個重要分支,它是指γ、κ、θ、η、δ、χ等過渡相氧化鋁以及含有部分水的氧化鋁化合物(分子式Al2O3·nH2O,0≦n﹤1)。這些氧化鋁的共同的特點是:比表面積大,多孔隙結構,以及合理的孔徑分布。

  按其用途可分為活性氧化鋁吸附劑,活性氧化鋁干燥劑和活性氧化鋁催化劑載體。在醫藥、化工、冶金、水質進化、化學分析、廢氣治理等領域等應用。此外,隨著科學技術的發展,活性氧化鋁的應用領域也在不斷擴寬。

  一、活性氧化鋁的性質

  活性氧化鋁的主要參數是比表面積及孔徑的分布。通過選擇不同品種的原料,可以制備出不同比表面積的活性氧化鋁;通過加入添加劑的方法,可以改變活性氧化鋁的孔徑分布。

  1比表面積

  從理論上講,只要合理控制焙燒條件,可獲得高達360m2/g的氧化鋁產品,如果利用NaAlO2分解所得膠裝氫氧化鋁而制得的活性氧化鋁,其孔徑非常細小,在一定條件下,可得到比表面積高達600m2/g的氧化鋁產品。

  2孔徑分布

  Al(OH)3在加熱脫水時生成的H2O,在晶體內而形成很高的汽壓,由此產生分布很廣的微孔,其孔徑隨著Al(OH)3品種的不同而不同。

  一般來說,用純氫氧化鋁培燒可以制得中等孔徑的產品。以鋁膠等制得的活性氧化鋁可以制得較小孔徑的產品,而在制備活性氧化鋁時加入某些有機物,如乙二醇、纖維,燃燒后可以制得較大孔徑的活性氧化鋁。

  二、活性氧化鋁的分類

  活性氧化鋁指的是中間態氧化鋁,主要可以分為高溫氧化鋁、低溫氧化鋁和ρ-Al2O3三大類。

  1γ系列低溫氧化鋁

  這種形態的產品在不超過600℃的溫度條件下脫水生成。包含ρ-氧化鋁、χ-氧化鋁,η-氧化鋁、γ-氧化鋁、結晶情況不好。

  2δ系列高溫氧化鋁

  這類氧化鋁基本是在800℃~1000℃之間的溫度生成的,稱為分子劑,包括k-氧化鋁、θ-氧化鋁,δ-氧化鋁等相對來說結晶情況較好。

  3ρ-氧化鋁

  這種活性氧化鋁是一種不定形體,是三水鋁石快速加熱脫水而成的,它有一個很重要的特性:再水化。根據其水化特性,可以制備出許多不同品種的活性氧化鋁制品。

  ρ- Al2O3 +6H2O→Al2O3·H2O→Al2O3·3H2O

  這些過渡態相的氧化鋁在化學成分上相近,只是由于其晶體結構不同,一般采用X衍射圖形分析特征峰以區分品種,也可由其根源及加工過程來推斷。

  三、活性氧化鋁粉體的制備

  活性氧化鋁粉體是將氫氧化鋁,擬水薄石等氧化鋁水合物與不用添加劑混合后,控制不同的焙燒條件而制得的。如下為活性氧化鋁的工藝流程圖:

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  圖1 活性氧化鋁的工藝流程圖

  1活性鋁土礦

  活性鋁土礦是活性氧化鋁系列最古老的產品之一;钚凿X土礦是用活性氧化鋁含量最高的三水鋁石型礦物,在400~800℃的溫度范圍內脫水,然后破碎、篩分而得到的粒狀品。

  由于原料沒有經過純化,雜質元素含量較高,主要雜質是Fe2O3、SiO2、TiO2等;比表面積不高,處于70~150m2 /g之間。這些不利因素限制了活性鋁土礦的應用,因此它只能被用作要求不高的脫色、脫水等操作,這種產品已逐步為其它活性氧化鋁所代替。

  2活性結疤顆粒

  活性結疤顆粒繼活性鋁土礦之后的活性氧化鋁制品。在氧化鋁生產過程中,由分解槽清理出來的結疤料,在400~600℃進行活化,然后破碎、篩分而得到一種堅硬的無塵產品,這種產品的生產必須經過脫堿處理,流程圖如下:

AllImg_3.jpg

  圖2 活性結疤顆粒生產流程圖

  3由ρ-氧化鋁制備

  主要是利用ρ-Al2O3的再水化特性,水化后的拜爾石可以起到粘接作用,在焙燒時又成為活性氧化鋁。

  以ρ-氧化鋁生產活性氧化鋁制品可以將制品做成各種各樣的形狀,甚至可以將某些催化劑主體直接和活性氧化鋁配制成粉體,從而制成某些特殊形狀的活性氧化鋁制品。

  4由擬水薄石制備

  擬薄水鋁石在加入酸(如H2SO4 、HAC等)的情況下,有一部分顆?梢运舛蔀殇X膠,與氫鋁微粉混合后,可以制備出不同形狀及性能的活性氧化鋁制品。

  四、活性氧化鋁的應用領域

  活性氧化鋁的應用領域主要是吸附領域和催化劑領域。下文將為大家舉例說明。

  1在液體干燥上的應用

  活性氧化鋁和水有很強的親合力,因此它對氣體中水份的干燥能力是非常強的,在工業應用的干燥劑中,氯化鈣、硅膠、氧化鈣等的干燥能力均低于活性氧化鋁,只有氧化鋇的干燥能力稍高于活性氧化鋁。

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  同時由于氧化鋁的化學穩定性較好,只有很少一部分氣體和它起化學反應,可用于干燥乙炔、氫氣、氧氣、空氣、氮氣等二十余種氣體。

  2在水質凈化上的應用

  活性氧化鋁在水質凈化領域的發展是非常迅速的,對水質的處理主要集中在氟化物的去除;顏色及氣味的消除;磷酸鹽的去除等方面。

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  活性氧化鋁對以上三個方面的凈化效果非常好,而且再生方法簡單,價格適宜。

  3在催化劑領域的應用

  活性氧化鋁在許多工業催化領域可用,此外氧化鋁也可用作催化劑活性組分的載體。