分享活性氧化鋁制備方法及應用

發布時間:2020-04-20 16:07:28 星期一
摘要:

活性氧化鋁因其具有比表面積大、孔結構可調、吸附性能好、表面具有酸性和熱穩定性好等優點,作為吸附劑、凈水劑、催化 […]

活性氧化鋁因其具有比表面積大、孔結構可調、吸附性能好、表面具有酸性和熱穩定性好等優點,作為吸附劑、凈水劑、催化劑及催化劑載體等,廣泛應用于醫藥、化工、冶金、水質凈化、化學分析、廢氣治理等領域,特別是在石油加氫裂化、加氫精制、加氫重整、脫氫反應及汽車尾氣凈化等反應過程中發揮著重要作用。

一、活性氧化鋁概述

1、活性氧化鋁性質

1 )比表面積大:活性氧化鋁具有高的比表面積,合理控制氧化鋁的培燒制度,可以制備比表面積高達360m2/g的活性氧化鋁。利用NaAlO2分解所得膠狀氫氧化鋁作為原料,制備的活性氧化鋁,其孔徑非常細小,比表面積更可高達600m2/g。

活性氧化鋁球

2)孔徑結構可調:一般來說,用純氫氧化鋁培燒可以制得中等孔徑的產品。以鋁膠等制備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。

3)表面具有酸性和熱穩定性好。

2活性氧化鋁的分類

1)γ系列低溫氧化鋁

其分子式可由通式Al2O3?nH2O表示,其中0<n<0.6< font="">,這種形態是在不超過600℃得脫水溫度下生成,包括ρ、χ、η、γ-氧化鋁、結晶情況不好。

2)δ系列高溫氧化鋁

δ系列高溫氧化鋁在800℃~1000℃天然產物稱為分子劑,包括k、θ、δ-氧化鋁等,相對結晶情況較好。

3)ρ-氧化鋁

ρ-氧化鋁是一種不定形體,是三水鋁石快速加熱脫水而成的,其重要的特性實再水化。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,如棒狀、球狀等。

二、活性氧化鋁制備

活性氧化鋁粉體是將氫氧化鋁,擬薄水鋁石等氧化鋁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:

活性氧化鋁工藝流程圖

活性氧化鋁孔結構的調變主要集中在前體擬薄水鋁石制備、氧化鋁載體成型過程及成型后處理等3個方面。

1)擬薄水鋁石制備

擬薄水鋁石制備過程對產物的孔結構有很大影響,制備主要包括成膠(或沉淀)、老化、干燥等步驟。

擬薄水鋁石的常規制備方法有很多種,每種方法所得產品的物性區別也很大。例如,硝酸法制備的擬薄水鋁石具有孔徑分布窄的特點;用堿沉淀法在合適的中和條件下則可制備出大孔大比面積的γ-Al2O3載體;而NaAlO2-CO2法則可制得孔徑分布相對寬的擬薄水鋁石。

2)γ-Al2O3載體成型時調控孔結構

γ-Al2O3載體成型時調控孔結構方法主要有:擴孔劑法、低溫燒結法。

a、擴孔劑法:按其作用可分為物理擴孔劑和化學擴孔劑兩類。

物理擴孔劑是利用在煅燒過程中分解成氣體而逸出,釋放出原來占有的空間優點是:方法簡單。

化學擴孔劑是與擬薄水鋁石發生化學作用,改變擬薄水鋁石粒子大小和分散狀態。優點是氧化鋁形成的孔徑效果好。

b、低溫燒結法:在γ-Al2O3成型時添加燒結能力適中的低溫燒結劑,調節燒結劑配方和加入量,使得氧化鋁在較低溫度下發生燒結反應,從而可有效地調控氧化鋁的孔結構。

目前,低溫燒結法是一種很有潛力調控載體孔結構的方法。

3)γ-Al2O3載體成型后調控孔結構

γ-Al2O3載體成型后調控孔結構方法主要是水熱處理法和改變焙燒溫度。

a、水熱處理法

水熱處理法也稱水蒸氣處理,具體來說就是將成型后的氧化鋁在水蒸氣存在下進行焙燒,是一種比較常用的化學擴孔法。

水熱處理過程中氧化鋁載體孔結構的變化主要原因是γ-Al2O3發生了再水合過程,生成了粒度較大的擬薄水鋁石晶體,從而形成了較大的顆粒間隙孔,增大了載體的孔徑,且隨著處理溫度的升高,孔徑逐漸增大。

b、改變焙燒溫度

焙燒包括脫水、脫羥基、粒子燒結、分解或脫除揮發性物質及燒去有機物等過程,這些過程都影響著最終的γ-Al2O3載體的孔結構。

需要特別注意的是:為保證氧化鋁載體的性質,在其焙燒工序中必須控制適宜的焙燒溫度和焙燒時間。

三、活性氧化鋁的應用

活性氧化鋁的應用領域主要是吸附領域和催化劑領域。

1活性氧化鋁在吸附領域的應用

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、孔隙結構合理、物理性能好,化學穩定性好等許多有利因素。其重要的工業應用包括干燥氣體、干燥液體、凈化處理水、石油工業的選擇吸附等。

活性氧化鋁應用于吸附式干燥機

1)氣體干燥方面的應用

由于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,它可以干燥乙炔、氫氣、氧氣、空氣、氮氣等二十余種氣體。

2)在液體干燥方面的應用

液體干燥較氣體干燥要復雜得多,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,液體各組分之間及液體與氧吸附劑之間不能發生化學反應,其次干燥液體的吸附的物質在再生時能夠被沖刷掉。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。

3)在水質凈化方面的應用

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。

活性氧化鋁應用于水質凈化

2活性氧化鋁在催化劑領域的應用

在許多工業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,多種方法被應用于催化劑載體行業。