活性氧化铝的性质、用途及制法

活性氧化铝的性质、用途及制法
摘要
本文主要论述了活性氧化铝的性质、用途及应用。

活性氧化铝指的是中间态
氧化铝，主要可以分为高温氧化铝、低温氧化铝和ρ-A1
2O
3
三大类。

通过选择不
同品种的原料，可以制备出不同比表面积的活性氧化铝，通过加入添加剂的方法可以改变活性氧化铝的孔径分布。

活性氧化铝的区分可以通过x-ray分析的方法区分，也可以通过分析其原料及其加工过程来区分。

活性氧化铝在工业上的应用可以分为粉状物和制品两大类。

最初的活性氧化铝制品是活性铝土矿及活性结疤
颗粒，目前较为广泛应用的成型方法是通过ρ-A1
2O
3
的再水化特性或拟薄水铝石
的水解行为来制备，前两种产品已逐渐为后两种产品所代替。

活性氧化铝的主要应用领域是吸附领域和催化剂领域，在吸附领域，它可以被用作气体干燥、液体干燥、净化处理水等。

在催化剂领域，活性氧化铝不仅本身可以用作催化剂，而且可以作为催化剂载体来使用。

随着人们对活性氧化铝结构认识的不断深入，活性氧化铝的应用领域也在不断扩大。

前言
活性氧化铝是近几十年来发展起来非冶金级氧化铝行业的一个重要分支，它是指γ、κ、θ、η、δ、χ等过渡相氧化铝；以及含有部分水的氧化铝化合
物（分子式A1
2O
3
.nH
2
O, 0≤n<1）,这些氧化铝有一些共同的特点：比表面积较大，
多种孔隙结构，以及合理的孔径分布，基于以上特点，活性氧化铝在医药、化工、冶金、水质净化、化学分析、废气治理等领域作为吸附剂、催化剂、催化剂载体等,日益受到各行各业人士的关注，并且随着科学的进步，技术的提高，它将发挥更大的作用。

1、活性氧化铝的性质
1.1比表面积
从理论上讲，只要合理控制氧化铝的培烧制度，便可以获得高达360m2/g的比表面积，而如果利用NaAlO
2
分解所得胶状氢氧化铝而制得的活性氧化铝，其孔径非常细小，而由此所得到的比表面积更可高达600m2/g
1.2孔径分布
由于Al-O具有较强的成键能力，Al（OH）3在加热脱水时生成的H
2
O，在
晶体内而形成很高的汽压，由此产生分布很广的微孔，其孔径随着Al（OH）
的
3
不同而不同，一般来说，用纯氢氧化铝培烧可以制得中等孔径的产品。

以铝胶等制得的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，甚至可以用升华的方法来获得更大的孔径。

2．活性氧化铝的分类
2．1γ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，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。

2．2δ系列高温氧化铝
这类氧化铝基本是在800℃～1000℃天然产物称为分子剂，包括k-、θ-δ-氧化铝等相对来说结晶情况较好。

2．3．ρ-氧化铝
这种活性氧化铝是一种不定形体，是三水铝石快速加热脱水而成的，它有一个很重要的特性：再水化
ρ- Al2O3+6H2O Al2O3.H2O Al2O3.3H2O
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。

2．4活性氧化铝区分的依据
由于这些过渡相氧化铝在化学成分上相近，只是由于其晶体结构的不同而加以区分的。

故此，区分这些氧化铝的主要手段只能是X衍射图形分析，或由其根源及加工过程来推断。

表1列出了不同过渡相氧化铝粉末衍射图谱参数。

表1 活性氧化铝特征图谱
3.活性氧化铝粉体的制备及性质 3.1活性氧化铝粉体的制备
活性氧化铝粉体是将氢氧化铝，拟薄水铝石等氧化铝水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：
图1 活性氧化铝粉体工艺流程图
3.2 活性氧化铝粉体的特点
比表面积较大，一般可达350m 2/g 以上，可以通过控制原料纯度的方法来控制产品纯度，同时可以通过添加剂的方法控制产品的孔径分布。

4活性氧化铝制品的制备
4.1活性铝土矿
活性铝土矿是活性氧化铝系列最古老的产品之一。

活性铝土矿是用活性氧化铝含量最高的三水铝石型矿物，在400～800℃的温度范围内脱水，然后破碎、筛分而得到的粒状品。

由于原料没有经过纯化，杂质元素含量较高,主要杂质是
Fe
2O
3
、SiO
2
、TiO
2
等；比表面积不高,处于70～150m2/g之间。

这些不利因素限制
了活性铝土矿的应用，因此它只能被用作要求不高的脱色、脱水等操作,这种产品已逐步为其它活性氧化铝所代替
4.2活性结疤颗粒
活性结疤颗粒继活性铝土矿之后的活性氧化铝制品。

在氧化铝生产过程中，由分解槽清理出来的结疤料，在400～600℃进行活化，然后破碎、筛分而得到一种坚硬的无尘产品，这种产品的生产必须经过脱碱处理，流程图如下:
结疤
图2活性结疤颗粒生产流程图
4.3由ρ-制备
它主要是利用ρ-AO的再水化特性，水化后的拜尔石可以起到粘接作用，在焙烧时又成为活性氧化铝，具体工艺流程如图3:
图3 利用ρ-AO生产活性氧化铝制品流程图
以ρ-生产活性氧化铝制品可以将制品做成各种各样的形状，甚至可以将某些催化剂主体直接和活性氧化铝配制成粉体，从而制成某些特殊形状的活性氧
化铝制品，它的应用正随着人们对ρ-的认识而逐步推行。

4.4由拟薄水铝石制备
拟薄水铝石在加入酸(如H
2SO
4
、HAC等)的情况下，有一部分颗粒可以水解
而成为铝胶，与氢铝微粉混合后，可以制备出不同形状及性能的活性氧化铝制品。

工艺流程图如4：
Al
2O
3
.H
2
O H+ Al(OH)
3
粉体
图4 拟薄水铝石制备活性氧化铝制品流程图
5．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。

5.1 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。

5.1.1活性氧化铝在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，在工业应用的干燥剂中，氯化钙、硅胶、氧化钙等的干燥能力均低于活性氧化铝，只有氧化钡的干燥能力稍高于活性氧化铝。

同时由于氧化铝的化学稳定性较好，只有很少一部分气体和它起化学反应，因此它所能干燥的气体品种是
非常多的，文献介绍它可以干燥乙炔、氢气、氧气、空气、氮气等二十余种气体。

5.1.2活性氧化铝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。

5.1.3活性氧化铝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以下几个方面。

①氟化物的去除
②颜色及气味的消除
③磷酸盐的去除
氧化铝对以上三个方面的净化效果非常好，而且再生方法简单，价格便宜，因而得到迅速推广，并且随着公对保护水资源的意识越来越高，人们对该净化方法越来越感兴趣。

5.2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，如制块法、制粒法、压实法、成球法挤压法等，因此，它可以各种形状催化剂载体。

图5为氧化铝作为催化剂及其载体的应用实例。

乙醇脱水
催化剂
clause催化剂
活性氧化铝
氧化铝――氧化铝脱氢
催化剂载体钼――氧化铝加氢精炼催化剂
汽车废氧处理催化剂
图5 活性氧化铝催化剂领域的应用实例
6．活性氧化铝的前景
活性氧化铝是非冶金级氧化铝的一个重要分支。

而且由于其成本低廉，活化再生处理方法简单，而广泛应用于吸附领域及催化剂领域，而且随着人们对活性氧化铝结构认识的不断深入，其新的应用领域及应用范围也在不断加大。

参考文献
1.杨重愚主编. 氧化铝生产工艺学. 冶金工业出版社. 1993.10
2.[美]查纳约. 密斯罗著.王学诗. 樊波平译. 工业氧化铝化学制品 . 山西铝厂,1989.7.。