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活性氧化铝制备方法及应用

新闻来源: 发布日期:2018-03-12 11:19:09发布人:佳日丰小张

活性氧化铝因其具有比表面积大、孔结构可调、吸附性能好、表面具有酸性和热稳定性好等优点,作为吸附剂、净水剂、催化剂及催化剂载体等,广泛应用于医药、化工、冶金、水质净化、化学分析、废气治理等领域,特别是在石油加氢裂化、加氢精制、加氢重整、脱氢反应及汽车尾气净化等反应过程中发挥着重要作用。

一、活性氧化铝概述

1、活性氧化铝性质

1 )比表面积大:活性氧化铝具有高的比表面积,合理控制氧化铝的培烧制度,可以制备比表面积高达360m2/g的活性氧化铝。利用NaAlO2分解所得胶状氢氧化铝作为原料,制备的活性氧化铝,其孔径非常细小,比表面积更可高达600m2/g。

活性氧化铝球

2)孔径结构可调:一般来说,用纯氢氧化铝培烧可以制得中等孔径的产品。以铝胶等制备活性氧化铝可以制得较小孔径的产品,而在制备活性氧化铝时加入某些有机物,如乙二醇、纤维,燃烧后可以制得较大孔径的活性氧化铝。

3)表面具有酸性和热稳定性好。

2、活性氧化铝的分类

1)γ系列低温氧化铝

其分子式可由通式Al2O3•nH2O表示,其中0<n<0.6< font="">,这种形态是在不超过600℃得脱水温度下生成,包括ρ、χ、η、γ-氧化铝、结晶情况不好。

2)δ系列高温氧化铝

δ系列高温氧化铝在800℃~1000℃天然产物称为分子剂,包括k、θ、δ-氧化铝等,相对结晶情况较好。

3)ρ-氧化铝

ρ-氧化铝是一种不定形体,是三水铝石快速加热脱水而成的,其重要的特性实再水化。根据其水化特性,可以制备出许多不同品种的活性氧化铝制品,如棒状、球状等。

二、活性氧化铝制备

活性氧化铝粉体是将氢氧化铝,拟薄水铝石等氧化铝与不同添加剂混合后,控制不同焙烧条件而制得的,具体工艺流程如下:

活性氧化铝工艺流程图

活性氧化铝孔结构的调变主要集中在前体拟薄水铝石制备、氧化铝载体成型过程及成型后处理等3个方面。

1)拟薄水铝石制备

拟薄水铝石制备过程对产物的孔结构有很大影响,制备主要包括成胶(或沉淀)、老化、干燥等步骤。

拟薄水铝石的常规制备方法有很多种,每种方法所得产品的物性区别也很大。例如,硝酸法制备的拟薄水铝石具有孔径分布窄的特点;用碱沉淀法在合适的中和条件下则可制备出大孔大比面积的γ-Al2O3载体;而NaAlO2-CO2法则可制得孔径分布相对宽的拟薄水铝石。

2)γ-Al2O3载体成型时调控孔结构

γ-Al2O3载体成型时调控孔结构方法主要有:扩孔剂法、低温烧结法。

a、扩孔剂法:按其作用可分为物理扩孔剂和化学扩孔剂两类。

物理扩孔剂是利用在煅烧过程中分解成气体而逸出,释放出原来占有的空间优点是:方法简单。

化学扩孔剂是与拟薄水铝石发生化学作用,改变拟薄水铝石粒子大小和分散状态。优点是氧化铝形成的孔径效果好。

活性氧化铝应用于石油领域的催化剂载体

b、低温烧结法:在γ-Al2O3成型时添加烧结能力适中的低温烧结剂,调节烧结剂配方和加入量,使得氧化铝在较低温度下发生烧结反应,从而可有效地调控氧化铝的孔结构。

目前,低温烧结法是一种很有潜力调控载体孔结构的方法。

3)γ-Al2O3载体成型后调控孔结构

γ-Al2O3载体成型后调控孔结构方法主要是水热处理法和改变焙烧温度。

a、水热处理法

水热处理法也称水蒸气处理,具体来说就是将成型后的氧化铝在水蒸气存在下进行焙烧,是一种比较常用的化学扩孔法。

水热处理过程中氧化铝载体孔结构的变化主要原因是γ-Al2O3发生了再水合过程,生成了粒度较大的拟薄水铝石晶体,从而形成了较大的颗粒间隙孔,增大了载体的孔径,且随着处理温度的升高,孔径逐渐增大。

b、改变焙烧温度

焙烧包括脱水、脱羟基、粒子烧结、分解或脱除挥发性物质及烧去有机物等过程,这些过程都影响着最终的γ-Al2O3载体的孔结构。

需要特别注意的是:为保证氧化铝载体的性质,在其焙烧工序中必须控制适宜的焙烧温度和焙烧时间。

三、活性氧化铝的应用

活性氧化铝的应用领域主要是吸附领域和催化剂领域。

1、活性氧化铝在吸附领域的应用

用作吸附剂,是活性氧化铝的主要用途之一,这主要是由于其本身具有比表面积大、孔隙结构合理、物理性能好,化学稳定性好等许多有利因素。其重要的工业应用包括干燥气体、干燥液体、净化处理水、石油工业的选择吸附等。

活性氧化铝应用于吸附式干燥机

1)气体干燥方面的应用

由于活性氧化铝和水有很强的亲合力,因此它对气体中水份的干燥能力是非常强的,它可以干燥乙炔、氢气、氧气、空气、氮气等二十余种气体。

2)在液体干燥方面的应用

液体干燥较气体干燥要复杂得多,而且对干燥剂的要求也相对较高。首先,液体与吸附剂接触时,液体各组分之间及液体与氧吸附剂之间不能发生化学反应,其次干燥液体的吸附的物质在再生时能够被冲刷掉。目前证明可以被氧化铝干燥的液体有共香烃类、高分子烯烃类、汽油、煤油等。

3)在水质净化方面的应用

活性氧化铝在水质净化领域的发展是非常迅速的,对水质的处理主要集中在氟化物的去除、颜色及气味的消除、磷酸盐的去除。

活性氧化铝应用于水质净化

2、活性氧化铝在催化剂领域的应用

在许多工业催化过程中氧化铝不仅本身用作催化剂,而且大量地用作催化剂活性组分的载体,而且,随着活性氧化铝催化剂载体成形方法的改进,多种方法被应用于催化剂载体行业。

活性氧化铝应用于石油领域的催化剂载体



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