▌活性氧化铝系列
活性氧化铝

活性氧化铝

 

 

 活性氧化铝,又名活性矾土,英文名称为Activated alumina。在催化剂中使用氧化铝的通常专称为“活性氧化铝”,它是一种多孔性、高分散度的固体材料,有很大的表面积,其微孔表面具备催化作用所要求的特性,如吸附性能、表面活性、优良的热稳定性等,所以被广泛地用作化学反应的催化剂和催化剂载体。球形活性氧化铝变压油吸附剂为白色球状多孔性颗粒,活性氧化铝粒度均匀,表面光滑,机械强度大,吸湿性强,吸水后不胀不裂保持原状,无嗅、不溶于水、乙醇。活性氧化铝是一种微量水深度干燥的高效干燥剂,适用于无热再生装置。

  目录

  1内容简介

  2基本作用

  3原料生产

  氧化铝的生产

  拟薄水铝石的生产方法

  4工业标准

  5影响因素

  6氧化铝再生

  7基本应用

  吸附及催化领域

  吸附剂的

  催化剂及载体

  内容简介

  氧化铝,俗称矾土,化学式为AlO。白色粉末,密度3.9~4.0g/cm,熔点2050℃,沸点2980℃。其不溶于水,能缓慢溶于浓硫酸。其可用于炼制金属铝,也是制坩埚、瓷器、耐火材料和人造宝石的原料。用作吸附剂、催化剂及催化剂载体的氧化铝称为“活性氧化铝”,其具有多孔性、高分散度和大的比表而积等特性,广泛用于石油化工、精细化工、生物以及制药等领域。

  活性氧化铝一般由氢氧化铝加热脱水制得。氢氧化铝也称水合氧化铝,其化学组成为AlO ·nHO,通常按所含结晶水数目不同,可分为三水氧化铝和一水氧化铝。氢氧化铝加热脱水后,可以得到γ-AlO。即通常所讲的活性氧化铝。

  基本作用

  活性氧化铝属于化学品氧化铝范畴,主要用于吸附剂、净水剂、催化剂及催化剂载体。活性氧化铝对气体、水蒸气和某些液体的水分有选择吸附本领。吸附饱和后可在约175~315℃加热除去水而复活。吸附和复活可进行多次。除用作干燥剂外,还可从污染的氧、氢、二氧化碳、天然气等中吸附润滑油的蒸气。并可用作催化剂和催化剂载体和色层分析载体。可用作高氟饮水的除氟剂(除氟容量大)、烷基苯生产中循环烷烃的脱氟剂、变压器油的脱酸再生剂、用作制氧工业、纺织工业、电子行业气体干燥,自动化仪表风的干燥以及在化肥、石油化工干燥等行业作干燥剂、净化剂(露点可达-40℃)、在空分行业变压吸附露点可达-55℃。是一种微量水深度干燥的高效干燥剂。非常适用于无热再生装置。

  原料生产

  活性氧化铝生产原料有两种,一种是由三水铝石或拜耳石生产的“快脱粉”,另一种是由铝酸盐或铝盐或二者同时生产的拟薄水铝石。

  氧化铝的生产

  x-ρ氧化铝是生产活性氧化铝球的主要原料,国外简称FCA,在国内因其是用快速脱水法生产的氧化铝粉,所以称为“快脱粉”。“快脱粉“”是x-氧化铝和ρ - 氧化铝的混合物,因生产条件的差别,含量各不相同。

  拟薄水铝石的生产方法

  天然或人工生产的一水氧化铝和三水氧化铝,因比表面积低、孔容小、活性低,不能用来做干燥剂、吸附剂、催化剂和催化剂载体。必须将一水氧化铝或三水氧化铝加工成拟薄水铝石。拟薄水铝石具有高比表面积、大孔容、大孔径、高活性,适合于作干燥剂、吸附剂及石油化工、化肥及尾气等领域的催化剂和催化剂载体等。

  工业标准

  中华人民共和国化工部标准:HG/T 3927-2007

参数/名称
双氧水专用氧化铝性状
活性氧化铝干燥剂性状
活性氧化铝除氟剂
晶 相
γ-AlO
x-ρ AlO
 
规 格(mm)
7~14目 Φ3~5、Φ4~6 、Φ5~7
Φ3~5、Φ4~6、Φ5~7 、Φ8-10
Φ1.5~2、Φ4~3、Φ4~6 、Φ5~7
外 观
白色球状
白色球状
白色球状
堆 密 度(g/cm)
0.68-0.75
0.68~0.89
≥0.75
强 度(N/粒)
>50
>130
50~80
比 表 面(m/g)
200~260
280~360
280~360
孔 容(cm/g)
0.40~0.46
0.38~0.40
0.40
大 孔(>750A)
0.14
 
 
吸 水 (%)
>50
 
 
静态吸附容量 (RH%)
 
18
 
除 氟 (mgF/g AlO)
 
 
≥1.2

  影响因素

  (1)颗粒粒径:粒径越小,吸附容量越高,但粒径越小,颗粒强度越低,影响其使用寿命。

  (2)原水pH值:当pH值大于5时,pH值越低,活性氧化铝吸附容量越高。

  (3)原水初始氟浓度:初始氟浓度越高,吸附容量较大。

  (4)原水碱度:原水中重碳酸根浓度高,吸附容量将降低。

  (5)氯离子和硫酸根离子。

  (6)砷的影响:活性氧化铝对水中的砷有吸附作用,砷在活性氧化铝上的积聚造成对氟离子吸附容量的下降,且使再生时洗脱砷离子比较困难。[1]

  氧化铝再生

  活性氧化铝(分子式AlO(OH),0

  再生剂采用氢氧化钠溶液,也可采用硫酸铝溶液。氢氧化钠再生剂的溶液浓度采用0.75%~1%,氢氧化钠消耗量可按每去除1g氟化物所需8~10g固体氢氧化钠计算,再生液用量为滤料体积的3~6倍。硫酸铝再生剂的溶液浓度采用2~3%,硫酸铝的消耗量可按每去除1g氟化物需60~80g固体硫酸铝计算。

  基本应用

  吸附及催化领域

  活性氧化铝具有较大的比表面积、多种孔隙结构及孔径分布、丰富的表面性质,因此,在吸附剂、催化剂及催化剂载体方面有着广泛的用途。

  吸附剂及催化剂载体用氧化铝是一种精细化学品,也是一种专用化学品。不同用途对物性结构的要求不同,这就是其专用性强、品种牌号多的缘故。据统计,用氧化铝作催化剂及载体的数量,比分子筛、硅胶、活性炭、硅藻土及硅铝胶的催化剂总用量还多。由此可见氧化铝在催化剂及载体中的举足轻重的地位。其中η-AlO和γ-AlO又是最重要的催化剂及载体,它们都是含有缺陷的尖晶石结构,两者的区别是:四面体的晶体结构不同(γ>η),六方层的堆排规整性不同(γ>η)以及Al—O键距不同(η>γ,差值0.05~0.1nm)。

  吸附剂的

  活性氧化铝作为吸附剂的主要的工业应用包括气体干燥、液体干燥、水质净化、石油工业的选择吸附以及色层分离工艺等。

  由于活性氧化铝对水有较强的亲和力,因此在气体干燥中得到了广泛应用。能够用活性氧化铝干燥的气体主要有:乙炔、裂解气、焦炉气、氢气、氧气、空气、乙烷、氯化氢、丙烷、氨气、乙烯、硫化氢、丙烯、氩气、甲烷、二氧化硫、二氧化碳、天然气、氦气、氮气、氯气等。由于活性氧化铝吸附水时放出大量的热,因此,应用时要综合干燥能力、干燥速度、换热及再生方式等进行设计。

  活性氧化铝可以干燥的液体主要有:芳香烃类、高分子烯烃类、汽油、煤油、环己烷、丙烯、丁烯以及许多卤化烃类等。这些液体与氧化铝接触时,二者不会发生反应或聚合,同时,干燥的液体中不含有容易吸附在氧化铝表面并且再生时不易去掉的组分。

  在水质净化方面,活性氧化铝除主要用于去除饮水中的氟化物外,对工业污水颜色及气味的消除也很有效果。此外,活性氧化铝在碳水化合物的回收和选择性吸附及动力系统油的养护中也有普遍应用。

  催化剂及载体

  用作催化剂载体的氧化铝按其物理化学性能及氧化铝所起的作用,可归纳为以下几种类型:

  (1)高温氧化铝载体。此类氧化铝比表面积很小,具有耐高温性、耐化学性以及较高的机械强度,所以能耐恶劣的操作条件。由于氧化铝的惰性,高温氧化铝载体不会成为引起副反应和选择性下降的潜在活性源,也不会成为催化剂体系的潜在毒害源。

  (2)相互作用型载体。此类氧化铝应用广泛,它能和催化剂活性组分相反应,使催化剂活性组分分散到载体中,为活性组分提供有效的比表面积和合适的孔结构,以提高催化剂的热稳定性及抗毒性能。

  (3)起协同作用或双功能载体。此类氧化铝除起到活性组分的骨架以外,还为催化剂的催化效应提供增益效

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