活性氧化鋁的性質(zhì)、用途及制法

1、活性氧化鋁的性質(zhì)、用途及制法 摘要本文主要論述了活性氧化鋁的性質(zhì)、用途及應(yīng)用?；钚匝趸X指的是中間態(tài)氧化鋁，主要可以分為高溫氧化鋁、低溫氧化鋁和- A12O3三大類。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?；钚匝趸X的區(qū)分可以通過x-ray分析的方法區(qū)分，也可以通過分析其原料及其加工過程來區(qū)分?；钚匝趸X在工業(yè)上的應(yīng)用可以分為粉狀物和制品兩大類。最初的活性氧化鋁制品是活性鋁土礦及活性結(jié)疤顆粒，目前較為廣泛應(yīng)用的成型方法是通過- A12O3的再水化特性或擬薄水鋁石的水解行為來制備，前兩種產(chǎn)品已逐漸為后兩種產(chǎn)品所代替。活性氧化鋁

2、的主要應(yīng)用領(lǐng)域是吸附領(lǐng)域和催化劑領(lǐng)域，在吸附領(lǐng)域，它可以被用作氣體干燥、液體干燥、凈化處理水等。在催化劑領(lǐng)域，活性氧化鋁不僅本身可以用作催化劑，而且可以作為催化劑載體來使用。隨著人們對活性氧化鋁結(jié)構(gòu)認(rèn)識的不斷深入，活性氧化鋁的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。前言 活性氧化鋁是近幾十年來發(fā)展起來非冶金級氧化鋁行業(yè)的一個(gè)重要分支，它是指、等過渡相氧化鋁；以及含有部分水的氧化鋁化合物（分子式A12O3.nH2O, 0n1）,這些氧化鋁有一些共同的特點(diǎn)：比表面積較大，多種孔隙結(jié)構(gòu)，以及合理的孔徑分布，基于以上特點(diǎn)，活性氧化鋁在醫(yī)藥、化工、冶金、水質(zhì)凈化、化學(xué)分析、廢氣治理等領(lǐng)域作為吸附劑、催化劑、催化劑載體等,

3、日益受到各行各業(yè)人士的關(guān)注，并且隨著科學(xué)的進(jìn)步，技術(shù)的提高，它將發(fā)揮更大的作用。1、活性氧化鋁的性質(zhì)1.1比表面積從理論上講，只要合理控制氧化鋁的培燒制度，便可以獲得高達(dá)360m2/g的比表面積，而如果利用NaAlO2分解所得膠狀氫氧化鋁而制得的活性氧化鋁，其孔徑非常細(xì)小，而由此所得到的比表面積更可高達(dá)600m2/g1.2孔徑分布由于Al-O具有較強(qiáng)的成鍵能力，Al（OH）3在加熱脫水時(shí)生成的H2O，在晶體內(nèi)而形成很高的汽壓，由此產(chǎn)生分布很廣的微孔，其孔徑隨著Al（OH）3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(chǎn)品。以鋁膠等制得的活性氧化鋁可以制得較小孔徑的產(chǎn)品，而在制備活

4、性氧化鋁時(shí)加入某些有機(jī)物，如乙二醇、纖維，燃燒后可以制得較大孔徑的活性氧化鋁，甚至可以用升華的方法來獲得更大的孔徑。2活性氧化鋁的分類21系列低溫氧化鋁其分子式可由通式Al2O3nH2O表示，其中0n0.6，這種形態(tài)是在不超過600得脫水溫度下生成，包括-、-、-、-氧化鋁、結(jié)晶情況不好。22系列高溫氧化鋁這類氧化鋁基本是在8001000天然產(chǎn)物稱為分子劑，包括k-、-氧化鋁等相對來說結(jié)晶情況較好。23-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(gè)很重要的特性：再水化- Al2O3 +6H2O Al2O3.H2O Al2O3.3H2O根據(jù)其水化特性，可以制備出許多

5、不同品種的活性氧化鋁制品，如棒狀、球狀等。24活性氧化鋁區(qū)分的依據(jù)由于這些過渡相氧化鋁在化學(xué)成分上相近，只是由于其晶體結(jié)構(gòu)的不同而加以區(qū)分的。故此，區(qū)分這些氧化鋁的主要手段只能是X衍射圖形分析，或由其根源及加工過程來推斷。表1列出了不同過渡相氧化鋁粉末衍射圖譜參數(shù)。 表1 活性氧化鋁特征圖譜類別dI/I0dI/I0dI/I0dI/I0dI/I0dI/I0特征峰2.3982.1251.37950301002.4302.2921.9931.9651.397303090401004.6002.4002.2981.9851.4023050301001003.4082.8142.5852.3272.12

6、71.8771.4371.395505010035903050955.0404.5704.0702.7382.4351.9931.5421.4551.39340607050403045801002.8592.7312.4622.0281.3926010080801003.活性氧化鋁粉體的制備及性質(zhì)3.1活性氧化鋁粉體的制備 活性氧化鋁粉體是將氫氧化鋁，擬薄水鋁石等氧化鋁水與不同添加劑混合后，控制不同焙燒條件而制得的，具體工藝流程如下：Al2O3.nH2O 添加劑 混合 研磨 造粒 焙燒 檢驗(yàn) 包裝 圖1 活性氧化鋁粉體工藝流程圖3.2 活性氧化鋁粉體的特點(diǎn) 比表面積較大，一般可達(dá)350m2/g

7、以上，可以通過控制原料純度的方法來控制產(chǎn)品純度，同時(shí)可以通過添加劑的方法控制產(chǎn)品的孔徑分布。4活性氧化鋁制品的制備4.1活性鋁土礦活性鋁土礦是活性氧化鋁系列最古老的產(chǎn)品之一。活性鋁土礦是用活性氧化鋁含量最高的三水鋁石型礦物，在400800的溫度范圍內(nèi)脫水，然后破碎、篩分而得到的粒狀品。由于原料沒有經(jīng)過純化，雜質(zhì)元素含量較高,主要雜質(zhì)是Fe2O3、SiO2、TiO2等；比表面積不高,處于70150m2/g之間。這些不利因素限制了活性鋁土礦的應(yīng)用，因此它只能被用作要求不高的脫色、脫水等操作,這種產(chǎn)品已逐步為其它活性氧化鋁所代替4.2活性結(jié)疤顆粒活性結(jié)疤顆粒繼活性鋁土礦之后的活性氧化鋁制品。在氧化鋁

8、生產(chǎn)過程中，由分解槽清理出來的結(jié)疤料，在400600進(jìn)行活化，然后破碎、篩分而得到一種堅(jiān)硬的無塵產(chǎn)品，這種產(chǎn)品的生產(chǎn)必須經(jīng)過脫堿處理，流程圖如下:結(jié)疤 破碎 篩分 洗滌脫堿 活化 二次篩分 檢驗(yàn) 包裝 圖2活性結(jié)疤顆粒生產(chǎn)流程圖4.3由-制備它主要是利用-AO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(shí)又成為活性氧化鋁，具體工藝流程如圖3:-Al2O3 Al2O3.H2O 混合 研磨 成形 活化焙燒 檢驗(yàn) 包裝 圖3 利用-AO生產(chǎn)活性氧化鋁制品流程圖以-生產(chǎn)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

9、鋁制品，它的應(yīng)用正隨著人們對-的認(rèn)識而逐步推行。4.4由擬薄水鋁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。工藝流程圖如4：Al2O3.H2O H+ Al(OH)3粉體 混合 成形 焙燒 檢驗(yàn) 包裝圖4 擬薄水鋁石制備活性氧化鋁制品流程圖5活性氧化鋁的應(yīng)用活性氧化鋁的應(yīng)用領(lǐng)域主要是吸附領(lǐng)域和催化劑領(lǐng)域。5.1 活性氧化鋁在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用用作吸附劑,是活性氧化鋁的主要用途之一,這主要是由于其本身具有比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)合理、物理性能好，化學(xué)穩(wěn)定性好等許多有利因素。其重要的工業(yè)應(yīng)用包括干燥

10、氣體、干燥液體、凈化處理水、石油工業(yè)的選擇吸附等?；钚匝趸X在氣體干燥方面的應(yīng)用由于活性氧化鋁和水有很強(qiáng)的親合力，因此它對氣體中水份的干燥能力是非常強(qiáng)的，在工業(yè)應(yīng)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。同時(shí)由于氧化鋁的化學(xué)穩(wěn)定性較好，只有很少一部分氣體和它起化學(xué)反應(yīng)，因此它所能干燥的氣體品種是非常多的，文獻(xiàn)介紹它可以干燥乙炔、氫氣、氧氣、空氣、氮?dú)獾榷喾N氣體。活性氧化鋁在液體干燥方面的應(yīng)用液體干燥較氣體干燥要復(fù)雜得多，而且對干燥劑的要求也相對較高。首先，液體與吸附劑接觸時(shí)，液體各組分之間及液體與氧吸附劑之間不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其次

11、干燥液體的吸附的物質(zhì)在再生時(shí)能夠被沖刷掉。目前證明可以被氧化鋁干燥的液體有共香烴類、高分子烯烴類、汽油、煤油等?；钚匝趸X在水質(zhì)凈化方面的應(yīng)用 活性氧化鋁在水質(zhì)凈化領(lǐng)域的發(fā)展是非常迅速的，對水質(zhì)的處理主要集中在以下幾個(gè)方面。 氟化物的去除 顏色及氣味的消除 磷酸鹽的去除氧化鋁對以上三個(gè)方面的凈化效果非常好，而且再生方法簡單，價(jià)格便宜，因而得到迅速推廣，并且隨著公對保護(hù)水資源的意識越來越高，人們對該凈化方法越來越感興趣。5.2活性氧化鋁在催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用在許多工業(yè)催化過程中氧化鋁不僅本身用作催化劑，而且大量地用作催化劑活性組分的載體，而且，隨著活性氧化鋁催化劑載體成形方法的改進(jìn)，多種方法被應(yīng)用于催化劑載體行業(yè)，如制塊法、制粒法、壓實(shí)法、成球法擠壓法等，因此，它可以各種形狀催化劑載體。圖5為氧化鋁作為催化劑及其載體的應(yīng)用實(shí)例。 乙醇脫水 催化劑 clause催化劑活性氧化鋁 氧化鋁氧化鋁脫氫催化劑載體 鉬氧化鋁加氫精煉催化劑 汽車廢氧處理催化劑圖5 活性氧化鋁催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例6活性氧化鋁的前景活性氧化鋁