CN106475023B - 一种大孔容氧化铝微球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大孔容氧化铝微球的制备方法,包括将无定形氧化铝加酸胶溶制得铝胶,在铝胶中加入可高温分解的碱性物质、表面活性剂、液体石蜡,充分均质乳化,形成乳化悬浊液,然后泵入喷雾干燥机中进行喷雾造粒,制得氧化铝微球前驱体,然后将所得氧化铝微球前驱体进行高温焙烧,制得大孔容的氧化铝微球。本发明的制备方法得到的微球具有孔容大、球形度高、流动性好和粒径分布范围窄,而且制备方法简单,生产成本低。

Description

一种大孔容氧化铝微球的制备方法
技术领域
本发明属于无机材料制备领域,涉及一种大孔容氧化铝微球的制备方法。
背景技术
γ-氧化铝微球是一种应用广泛的化工品,具有适宜的孔结构及合适的比表面积,被广泛用作吸附剂和催化剂载体,特别是用于催化剂行业的流化床反应器中。
γ-氧化铝微球最初的生产方法是通过大球破碎制得,这类产品的粒度不均一,球形度差,进而造成磨耗高,且成品回收率低,直接影响了使用效果,现已基本不使用。随后开发了糖衣机滚动造粒的方法生产γ-氧化铝微球,但该法所得产品通常为1mm或更大尺度,很难控制得到100μm左右的适宜流化床用的微球,该法也不太可行。其他方法包括油(氨)柱成型、水柱成型,均不宜制备微米级产品。当球形氧化铝应用于流化床中时,要求颗粒粒径为几十微米至几百微米,且样品耐磨性能要求较高,粒径分布要窄。
现阶段,制备γ-氧化铝微球通常采用喷雾干燥的方法。日本专利63-17220报道了采用酸胶溶拟薄水铝石,然后碱中和酸,最后喷雾成型、焙烧制备γ-氧化铝微球的方法。美国专利4301033报道了两种铝氯比不同的铝溶胶混合来制备高堆比、低磨耗γ-氧化铝微球的方法。中国专利100378001C报道了拟薄水铝石和硝酸成胶,通过喷雾成型、焙烧制备γ-氧化铝微球的方法。此外,中国专利105384182A报道了氧化铝前驱体分散在级冷胶制得凝胶小球,进而洗涤、干燥、焙烧制得γ-氧化铝微球的方法。现有方法大多采用酸溶、中和、喷雾的方法,所制备的γ-氧化铝微球孔容均较低,一般均低于0.5ml/g,影响了微球的催化效果。
发明内容:
本发明的目的是提供一种简便易用的利用无定形氧化铝制备大孔容γ-氧化铝微球的方法,生产成本低,可生产不同粒度大小,且粒度分布集中,耐磨性高的γ-氧化铝微球。
本发明是一种大孔容氧化铝微球的制备方法,其特征在于按以下步骤进行:
a)将无定形氧化铝分散于水中后与硝酸反应成铝胶;所用硝酸的浓度为30~98%,控制酸铝摩尔比为0.01~0.5,所述无定形氧化铝粉体与水的质量比为0.05~1;
b)在铝胶中加入可高温分解的碱性物质、表面活性剂、液体石蜡,充分均质乳化,形成乳化悬浊液;所述的可高温分解的碱性物质选自乌洛托品或尿素中的一种或几种;所述的表面活性剂选自PEG、Tween80、Span80、P123、PVA或AEO中的一种或几种;所用可高温分解的碱性物质与硝酸摩尔比为0.1~5;表面活性剂加入量为铝胶质量的0.1~10%;液体石蜡质量为铝胶质量的0.1~20%;
c)将所得乳化悬浊液泵入喷雾干燥机进行喷雾造粒,制得氧化铝微球前驱体;
d)将所得前驱体进行高温焙烧,制得氧化铝微球。
根据本发明所述的方法,其特征在于:
a)控制无定形氧化铝与硝酸的反应温度为50~90℃,反应时间为1~8h,所用硝酸的浓度为60~70wt%,控制酸铝摩尔比为0.05~0.2,所述无定形氧化铝粉体与水的质量比为0.05~0.5;
b)所用可高温分解的碱性物质与硝酸摩尔比为0.1~1;表面活性剂加入量为铝胶质量的0.1~2%;液体石蜡质量为铝胶质量的1~10%;
c)所用喷雾干燥机为离心式喷雾干燥机;
d)前驱体焙烧温度为400~700℃,焙烧时间为3~12h。
本发明所用中乳化悬浊液的制备采用常规的乳化机进行,喷雾造粒采用常规的离心式喷雾干燥机,通过调节进料速度、雾化器频率、干燥温度、风机风量可调整产物的粒径,工艺条件同常规操作,不再赘述。
本发明与背景技术项目相比,具有的有益效果是:(1)制备过程简单,成本低廉,适合工业化生产;(2)引入可高温分解的碱性物质在喷雾干燥过程与铝胶快速反应,使得铝胶丰富的孔结构得以保持;(3)铝胶中加入的液体石蜡、表面活性剂一方面起到稳定铝胶的作用,另一方面在喷雾干燥过程起到扩孔的作用;(4)通过两种扩孔方法的有机结合,制得大孔容的γ-氧化铝微球。
具体实施方式
实施例1
将500g无定形氧化铝加入2000g去离子水中打浆分散得氧化铝浆液,将60g浓度为63%的硝酸缓慢加至快速搅拌的氧化铝浆液中,加热至50℃反应8h;随后加入32g乌洛托品,6g PEG,100g液体石蜡,在乳化机中充分乳化得到乳化悬浊液;采用离心式喷雾干燥机进行喷雾造粒,得到氧化铝微球前驱体;最后将所得前驱体在550℃焙烧6h得γ-氧化铝微球;其比表面、孔容、孔径、粒径、磨耗指标见表1。
实施例2
将500g无定形氧化铝加入2000g去离子水中打浆分散得氧化铝浆液,将100g浓度为63%的硝酸缓慢加至快速搅拌的氧化铝浆液中,加热至60℃反应3h;随后加入60g乌洛托品,3g PEG,60g液体石蜡,在乳化机中充分乳化得到乳化悬浊液;采用离心式喷雾干燥机进行喷雾造粒,得到氧化铝微球前驱体;最后将所得前驱体在600℃焙烧6h得γ-氧化铝微球;其比表面、孔容、孔径、粒径、磨耗指标见表1。
实施例3
将500g无定形氧化铝加入9500g去离子水中打浆分散得氧化铝浆液,将180g浓度为63%的硝酸缓慢加至快速搅拌的氧化铝浆液中,加热至60℃反应3h;随后加入27g乌洛托品,10g Tween80,150g液体石蜡,在乳化机中充分乳化得到乳化悬浊液;采用离心式喷雾干燥机进行喷雾造粒,得到氧化铝微球前驱体;最后将所得前驱体在500℃焙烧8h得γ-氧化铝微球;其比表面、孔容、孔径、粒径、磨耗指标见表1。
实施例4
将500g无定形氧化铝加入1200g去离子水中打浆分散得氧化铝浆液,将50g浓度为68%的硝酸缓慢加至快速搅拌的氧化铝浆液中,加热至50℃反应6h;随后加入25g乌洛托品,35g Span80,160g液体石蜡,在乳化机中充分乳化得到乳化悬浊液;采用离心式喷雾干燥机进行喷雾造粒,得到氧化铝微球前驱体;最后将所得前驱体在700℃焙烧4h得γ-氧化铝微球;其比表面、孔容、孔径、粒径、磨耗指标见表1。
实施例5
将500g无定形氧化铝加入2000g去离子水中打浆分散得氧化铝浆液,将60g浓度为63%的硝酸缓慢加至快速搅拌的氧化铝浆液中,加热至60℃反应5h;随后加入20g乌洛托品,10g PEG,100g液体石蜡,在乳化机中充分乳化得到乳化悬浊液;采用离心式喷雾干燥机进行喷雾造粒,得到氧化铝微球前驱体;最后将所得前驱体在550℃焙烧6h得γ-氧化铝微球;其比表面、孔容、孔径、粒径、磨耗指标见表1。
实施例6
将500g无定形氧化铝加入2000g去离子水中打浆分散得氧化铝浆液,将100g浓度为60%的硝酸缓慢加至快速搅拌的氧化铝浆液中,加热至60℃反应8h;随后加入55g尿素,10g PVA,30g液体石蜡,在乳化机中充分乳化得到乳化悬浊液;采用离心式喷雾干燥机进行喷雾造粒,得到氧化铝微球前驱体;最后将所得前驱体在700℃焙烧4h得γ-氧化铝微球;其比表面、孔容、孔径、粒径、磨耗指标见表1。
对比例1
将500g拟博水铝石加入1600g去离子水中打浆分散得氧化铝浆液,将50g浓度为63%的硝酸缓慢加至快速搅拌的氧化铝浆液中,加热至60℃反应8h;采用离心式喷雾干燥机进行喷雾造粒,得到氧化铝微球前驱体;最后将所得前驱体在550℃焙烧6h得γ-氧化铝微球;其比表面、孔容、孔径、粒径、磨耗指标见表1。
对比例2
将500g无定形氧化铝加入2000g去离子水中打浆分散得氧化铝浆液,将60g浓度为63%的硝酸缓慢加至快速搅拌的氧化铝浆液中,加热至60℃反应5h;采用离心式喷雾干燥机进行喷雾造粒,得到氧化铝微球前驱体;最后将所得前驱体在550℃焙烧6h得γ-氧化铝微球;其比表面、孔容、孔径、粒径、磨耗指标见表1。
对比例3
将500g无定形氧化铝加入2000g去离子水中打浆分散得氧化铝浆液,将60g浓度为63%的硝酸缓慢加至快速搅拌的氧化铝浆液中,加热至60℃反应5h;随后加入20g乌洛托品,采用乳化机对所得浆液进行充分乳化;采用离心式喷雾干燥机进行喷雾造粒,得到氧化铝微球前驱体;最后将所得前驱体在550℃焙烧6h得γ-氧化铝微球;其比表面、孔容、孔径、粒径、磨耗指标见表1。
表1不同实施例所得载体γ-氧化铝微球指标

Claims (2)

1.一种大孔容氧化铝微球的制备方法,其特征在于按以下步骤进行:
a)将无定形氧化铝分散于水中后与硝酸反应成铝胶;所用硝酸的浓度为30~98wt%,控制酸铝摩尔比为0.01~0.5,所述无定形氧化铝粉体与水的质量比为0.05~1;
b)在铝胶中加入可高温分解的碱性物质、表面活性剂、液体石蜡,充分均质乳化,形成乳化悬浊液;所述的可高温分解的碱性物质选自乌洛托品或尿素中的一种或几种;所述的表面活性剂选自PEG、Tween80、Span80、P123、PVA或AEO中的一种或几种;所用可高温分解的碱性物质与硝酸摩尔比为0.1~5;表面活性剂加入量为铝胶质量的0.1~10%;液体石蜡质量为铝胶质量的0.1~20%;
c)将所得乳化悬浊液泵入喷雾干燥机进行喷雾造粒,制得氧化铝微球前驱体;
d)将所得前驱体进行高温焙烧,制得氧化铝微球。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:
a)控制无定形氧化铝与硝酸的反应温度为50~90℃,反应时间为1~8h,所用硝酸的浓度为60~70wt%,控制酸铝摩尔比为0.05~0.2,所述无定形氧化铝粉体与水的质量比为0.05~0.5;
b)所用可高温分解的碱性物质与硝酸摩尔比为0.1~1;表面活性剂加入量为铝胶质量的0.1~2%;液体石蜡质量为铝胶质量的1~10%;
c)所用喷雾干燥机为离心式喷雾干燥机;
d)前驱体焙烧温度为400~700℃,焙烧时间为3~12h。
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