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作为(wei)化工原(yuan)料中的重要成员之一，氧化铝已经(jing)在陶瓷(ci)、医药(yao)、吸附、催化剂等领域得(de)到了广泛应用。目前已发现氧化铝存在至少 8 种以上的形态，其各自宏观结构性质也不尽相同。相比其它形态的氧化铝，被称为“活性氧化铝”的 γ-Al2O3 因具有(you)孔结构可调、比表面(mian)积(ji)大、吸附性(xing)能好、表面(mian)活性(xing)和热稳定性(xing)好等优(you)点(dian)，成为化(hua)(hua)(hua)工和石油(you)工业中最广泛应(ying)用的催(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)或催(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)载体，在(zai)石油(you)加氢裂化(hua)(hua)(hua)、加氢精(jing)制、加氢重整、脱氢及汽车尾气净化(hua)(hua)(hua)等反应(ying)过程中发(fa)挥着重要(yao)作用。

γ型活(huo)性氧化铝(lv)的制备

γ-Al2O3 一般(ban)是通(tong)过其(qi)前体拟薄水(shui)铝石在400～600℃下(xia)热处(chu)理获得的，不同原料制备的拟薄水铝(lv)石导致 γ-Al2O3 的(de)多样性。

1.酸沉淀法

首先(xian)酸(suan)中和碱性铝酸(suan)盐溶液得到 Al(OH)₃沉淀，然后依次经成胶、老化、过滤、洗涤(di)、干燥等过程制备拟薄(bo)水铝石，最后经高温活(huo)化得到γ-Al₂O₃。碱性铝酸盐(yan)一般(ban)为铝酸钠，所用的酸可以是强酸（HNO₃，H₂SO₄等），也可为弱酸(suan)（NH₄HCO₃，NaHCO₃等(deng)）及CO₂等。常用的(de)硝酸(suan)法可生产出孔径分布(bu)窄、成型好(hao)的(de)拟薄水铝石(shi)。

优点(dian)：工艺(yi)较简单，重复较好，比(bi)表(biao)面积较大，环境污(wu)染较小(xiao)。

缺点：反应体(ti)系稳定性(xing)较(jiao)差，产品质量易波动，完全除去杂质阴离子较(jiao)困难。

2.碱沉淀法

首先碱中和(he)酸性(xing)铝盐溶液得到 Al(OH)₃沉淀，然后(hou)依次经成胶、老(lao)化(hua)、过(guo)滤、洗(xi)涤、干(gan)燥等过(guo)程制备拟薄(bo)水铝石，最(zui)后(hou)经高温活(huo)化(hua)得到γ-Al₂O₃。常用的铝盐有Al₂(SO₄)₃，Al(NO₃)₃，AlCl₃等，常用的碱沉淀剂(ji)有(you)NaOH，NH₃·H₂O，NaAlO₂，Na₂CO₃等。其中，双铝法因原料 NaAlO₂ 和 Al₂(SO₄)₃均可(ke)提供铝源(yuan)，反应(ying)效率高、生产成本较(jiao)低，是目(mu)前我国(guo)生产炼化催(cui)化剂，尤其是加氢催(cui)化剂主要采用的技术路(lu)线。

优(you)点：得到的产(chan)品质量较稳(wen)定(ding)，杂(za)质易去除。

缺点：对(dui)原料的纯(chun)度(du)要求较(jiao)高(gao)，完(wan)全除去杂质阴离(li)子较(jiao)困难。

3.醇铝水解(jie)法

醇铝水解法是直接用(yong)Al和醇溶液反应得到醇铝，再水解制备Al₂O₃·H₂O，经过老(lao)化、过滤、干燥等过程(cheng)得(de)到拟薄水铝石(shi)，最(zui)后经煅烧得γ-Al₂O₃。醇(chun)铝(lv)水解后的醇(chun)溶液经处理后可(ke)循环使用，但醇类等有(you)机物具有(you)一定毒(du)性，目前(qian)国内一般仅用(yong)于生产高纯(chun)特种氧化铝。

优(you)点：纯(chun)度(du)高，产品晶型好，孔结(jie)构容易控制。

缺点：成(cheng)本高，价格贵。

4.碳(tan)化法

碳化法(fa)是利用CO₂和NaAlO₂反应，制备(bei)出活性氧化铝载(zai)体。即在NaAlO₂溶液中通入CO₂，通过改变偏铝(lv)酸钠溶(rong)液的(de)浓度、温(wen)度等条件，制备出性质不(bu)同的(de)拟(ni)薄水(shui)铝(lv)石，最后经(jing)高(gao)温(wen)煅(duan)烧得到γ-Al₂O₃。

 

旋(xuan)转填(tian)料床（超重力）碳化(hua)法(fa)工艺流(liu)程图（PB为拟薄水铝石(shi)）

碳化法(fa)可依(yi)托铝厂(chang)已有资源，是目前工业生产拟(ni)薄水(shui)(shui)铝石成(cheng)本最低的(de)工艺路(lu)线之一，但(dan)受限于(yu)杂晶(jing)的(de)产生，其成(cheng)胶(jiao)效率(lv)一般控(kong)制在较低水(shui)(shui)平。

γ型(xing)活性氧(yang)化铝的性质与(yu)用途

γ-Al₂O₃晶体(ti)结构中的氧离子近似(si)为(wei)立方(fang)面心(xin)紧密堆积(ji)，Al³⁺不规则地分布在由(you)氧离子围成(cheng)的八面体(ti)和四(si)面体(ti)空(kong)隙之中。根据γ-Al₂O₃的结构特(te)点，有以下用途(tu)：

1.作(zuo)催化剂载体(ti)

拥有(you)高比表面(mian)积(ji)、强表面(mian)吸附(fu)性的γ-Al₂O₃，在催(cui)化剂工业中常用作(zuo)负载活性组(zu)分的传统(tong)载体。γ-Al₂O₃对催(cui)化(hua)剂(ji)的活性(xing)及选择(ze)性(xing)有重要影响，被广泛(fan)用于石(shi)油化(hua)工催(cui)化(hua)、汽车尾(wei)气(qi)净化(hua)、工业废弃还原等方面(mian)。在石(shi)油化(hua)工中，γ-Al₂O₃载(zai)(zai)体(ti)占催(cui)化剂载(zai)(zai)体(ti)用(yong)量的绝大部分，比其他催(cui)化剂载(zai)(zai)体(ti)总量还略多(duo)一些。

活(huo)性氧(yang)化铝(lv)应用于石油领域的催化剂载体

2.直接作催(cui)化剂

由于γ-Al₂O₃具有非常(chang)明显的吸附剂特征(zheng)，并且能够活化许多键，如(ru)H-H，C-H键等，因此在化学反应体系中，可直接作活性催化剂。γ-Al₂O₃表面具(ju)有(you)良好的酸(suan)-碱性，因此本身就是一种极好的催化剂。在石油炼厂中，γ-Al₂O₃的主(zhu)要用途是除(chu)去各种过程中的不良组分，保护(hu)炼油厂(chang)的设备(bei)，提(ti)高产品(pin)质(zhi)量，这也是γ-Al₂O₃催(cui)(cui)化(hua)剂的(de)最大(da)用途(tu)。在烃类裂化(hua)，醇类脱水制烯和醚(mi)、脱除等(deng)反(fan)应中可将其作为活性(xing)催(cui)(cui)化(hua)剂加入反(fan)应体系中。乙(yi)醇在γ-Al₂O₃催化(hua)剂存(cun)在下发生脱水反应，260℃下主要(yao)生(sheng)成(cheng)乙醚，300℃以上(shang)生成乙(yi)烯。

3.用(yong)作吸附(fu)剂

γ-Al₂O₃有多孔性(xing)，高比(bi)表面积等特点，可成为吸(xi)(xi)附力极强的(de)吸(xi)(xi)附剂。如γ-Al₂O₃可以(yi)与(yu)废水(shui)中的(de)(de)杂(za)质(zhi)等充分接触，将这些(xie)杂(za)质(zhi)最大(da)限度(du)地(di)吸附(fu)在它的(de)(de)表面以(yi)将杂(za)质(zhi)去除(chu)干净；也可以(yi)有(you)(you)效(xiao)吸附(fu)水(shui)中的(de)(de)磷，从而有(you)(you)效(xiao)降低水(shui)体(ti)(ti)的(de)(de)富营(ying)养化；对氟(fu)有(you)(you)很强的(de)(de)吸附(fu)性(xing)，主要用(yong)于高氟(fu)地(di)区饮用(yong)水(shui)的(de)(de)除(chu)氟(fu)，是(shi)工(gong)厂专用(yong)除(chu)氟(fu)剂(ji)。

活性(xing)氧化铝除氟设(she)备(bei)

 

参考(kao)文献

1.唐国旗，张春富(fu)，孙长山等. 活性氧化铝载体的研究进展（化(hua)工进展(zhan)）。

2.冯颖(ying). 纳米γ-Al₂O₃在(zai)工业设计中(zhong)的应用研究（当代化工）。

3.杨永佳等：大孔(kong)拟(ni)薄(bo)水铝石和(he) γ-Al₂O₃ 载(zai)体制备研究进展（过(guo)程工程学报）

粉体圈 小王

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