CN110015674A - 一种纯β型氢氧化铝的制备方法 - Google Patents

一种纯β型氢氧化铝的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纯β型氢氧化铝的制备方法，该制备方法包括：将稀酸中加入稳定剂和柠檬酸后滴加铝酸钠溶液在20～55℃下进行中和反应，当中和浆液pH值为7.5～9.5时反应结束；然后分两步老化，第一步加入凝胶改性盐，调节pH值为9.0～12后老化0.1～2h，第二步加入表面活性剂，同时调节浆料pH值至9.5～11.5，继续老化0.5～12h，老化结束后进行过滤及水洗，然后经过干燥、烘干及粉碎，即得到纯β型氢氧化铝成。本发明方法通过在反应过程中强化组分传质分散，提高中和及老化过程中浆液均匀，控制溶液pH值对氢氧化铝晶相的影响，制备出高纯β型氢氧化铝晶相，并使氢氧化铝晶粒度集中。

Description

一种纯β型氢氧化铝的制备方法
技术领域
本发明涉及氢氧化铝制备技术，特别是涉及一种纯β型氢氧化铝的制备方法。
背景技术
β型氢氧化铝主要用于催化剂原料，多由酸碱中和制备。
中国专利公开号CN1792800A公开了一种大比表面β型氢氧化铝的制备方法，向铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体，特征在于通入二氧化碳气体为间断进行，可生产纯度高、比表面积大的β型氢氧化铝。
中国专利公开号CN101837999A公开了一种β型氢氧化铝制备方法，采用种分母液为原料，通入二氧化碳进行中和得到β型氢氧化铝。得到的β型氢氧化铝纯度高，比表面积大，所得母液还可回用，降低了生产成本。
现有β型氢氧化铝制备技术多通过中和速度，中和温度及中和时间等手段，控制制备的β型氢氧化铝的制备过程，很难获得晶相纯的β型氢氧化铝，产品中容易掺杂α氢氧化铝杂晶，降低β型氢氧化铝产品品质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种操作简单，容易控制的高纯β型氢氧化铝的制备方法。
在液相中通过酸碱中和制备氢氧化铝，由于酸碱两种液体快速混合程度的限制，难于在瞬间达到酸碱液体混合均匀，即使提高搅拌速度，也会出现局部混合不均匀，造成局部pH值较高或较低,影响产品晶相纯度。中和及老化过程中，中和浆料中氧化铝水合物晶粒不断长大，由于其所处溶液温度、pH值、离子成分性质的不同，其晶粒长大速度也会不同。因此本发明通过在反应过程中提高各组分分散，并控制凝胶胶团生长；在老化过程中调节胶团与液体相互作用等措施，提高中和及老化过程中pH值均匀度，控制溶液pH值对氢氧化铝晶相的影响，以制备出高纯β型氢氧化铝晶相，并使得氢氧化铝晶粒度集中。
本发明一种纯β型氢氧化铝的制备方法，采用铝酸钠溶液与稀酸溶液进行液相中和方式制备，具体包括：
1)配制氧化铝含量为105～155g/l，苛性比值为1.1～1.5的铝酸钠溶液；
2)配制5％～30％的酸性溶液，在稀酸性溶液中加入柠檬酸、稳定剂，其中柠檬酸与酸的重量比为0.0001～0.005，稳定剂与酸的重量比为0.002～2，所述性酸溶液为硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、醋酸中的一种多种稀释成，稳定剂为可溶性乙二胺四乙酸盐，烷基苯磺酸盐、酒石酸盐中的一种或多种；
3)将步骤2)得到的产物中滴加入铝酸钠溶液中，进行中和反应，控制浆液反应温度为20～55℃，当中和浆液pH值为7.5～9.5时，反应结束；
4)分两步老化，第一步向浆液中加入凝胶改性盐，调节浆料pH值到9.0～12，老化0.1～2h，凝胶改性盐为硝酸钠、硝酸钾、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸钾、磷酸氢二铵、磷酸氢铵中的一种或多种，凝胶改性盐与中和反应浆液中氧化铝重量比为0.0001～0.05；第二步老化是向浆料中加入表面活性剂，同时调节浆料pH值至9.5～11.5，继续老化0.5～12h；其中表面活性剂包括Tween60、Span80、P123、PEG或AEO中的一种或多种，表面活性剂与浆料中氧化铝重量比为0.0001～0.005；
5)老化结束后进行过滤及水洗，然后经过干燥、烘干及粉碎，即得到纯β型氢氧化铝成品；
所制备的β型氢氧化铝纯度高，产品氢氧化铝晶粒粒径集中在20-40nm之间。
在上述技术方案中，本发明所述的乙二胺四乙酸盐为乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸三钠、乙二胺四乙酸二钾或乙二胺四乙酸三钾，所述的烷基苯磺酸盐为烷基苯磺酸钠，所述的酒石酸盐为酒石酸氢钾、酒石酸氢铵、酒石酸钠或酒石酸钾。
在上述技术方案中，第一步老化后调节浆料pH值优选至9.5～10，调节所用碱性物质优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或多种。
本发明纯β型氢氧化铝的制备方法与现有技术相比，其有益效果：
首先，本发明采用两部分老化，其中第一步老化加入的这些凝胶改性盐与稀酸中加入的稳定剂共同对浆料进行耦合作用，并通过络合作用稳定浆料pH值变化，目的是起到控制浆料中晶粒生长，并控制胶团长大速度；加入表面活性剂后进行第二部老化，得到了高纯度β型氢氧化铝；经过XRD检测，成品氢氧化铝为接近100％β型氢氧化铝，其晶粒大小非常集中，为20～40nm。
具体实施方式
下面，结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例中，对β型氢氧化铝成品的粉末经X-射线衍射分析计算β型氢氧化铝纯度，通过谢乐公式计算氢氧化铝晶粒大小。
实施例1
配制氧化铝含量为115g/l，苛性比值为1.4的铝酸钠溶液1L；
配制含硝酸、盐酸为20％的稀酸溶液4L，硝酸：盐酸为5:1，加入0.8g乙二酸四乙酸二钠，0.8g酒石酸钠，3.6g柠檬酸；
将稀酸溶液缓慢加入铝酸钠溶液中，进行中和反应，至pH值为8.5结束，反应浆料温度控制在55℃以下；
向浆料中加入5g硝酸钠，老化0.5h，再向浆料中加入0.1g Tween60，0.1gPEG及0.2g Span80，用氨水及氢氧化钠调节浆液pH值为9.5，保持浆料温度60℃，继续老化0.5h；
老化结束后进行过滤及水洗，然后经过干燥、烘干及粉碎，分析结果见表1。
实施例2
配制氧化铝含量为135g/l，苛性比值为1.2的铝酸钠溶液1.5L；
配制含醋酸、盐酸为8％的稀酸溶液5L，醋酸：盐酸为2:3，加入0.4g十六烷基苯磺酸钠，0.1g酒石酸氢钾，4.6g柠檬酸；
将稀酸溶液缓慢加入铝酸钠溶液中，进行中和反应，至pH值为7.8结束，反应浆料温度控制在40℃以下；
向浆料中加入8g碳酸氢钠，老化1h，再向浆料中加入0.1g Tween80，0.2gP123，用20％氢氧化钾溶液调节浆液pH值为10，保持浆料温度60℃，继续老化12h；
老化结束后进行过滤及水洗，然后经过干燥、烘干及粉碎，分析结果见表1。
实施例3
配制氧化铝含量为145g/l，苛性比值为1.3的铝酸钠溶液1.2L；
配制含磷酸、硫酸为30％的稀酸溶液2.5L，磷酸：硫酸为1:1，加入0.4g乙二酸四乙酸二钾，0.3g酒石酸氢氨，5.5g柠檬酸；
将稀酸溶液缓慢加入铝酸钠溶液中，进行中和反应，至pH值为9.5结束，反应浆料温度控制在30℃以下；
向浆料中加入2g碳酸氢钠、4g磷酸氢二铵，老化0.5h，再向浆料中加入0.5gTween60，0.1g PEG1000，用20％氢氧化钠调节浆液pH值为9.8，保持浆料温度45℃，继续老化6h；
老化结束后进行过滤及水洗，然后经过干燥、烘干及粉碎，分析结果见表1。
实施例4
配制氧化铝含量为155g/l，苛性比值为1.5的铝酸钠溶液1L；
配制含硝酸为5％的稀酸溶液3.5L，加入0.8g乙二酸四乙酸三钠，3.5g柠檬酸；
将稀酸溶液缓慢加入铝酸钠溶液中，进行中和反应，至pH值为9.0结束，反应浆料温度控制在40℃以下；
向浆料中加入4g碳酸氢铵、3.5g氯化钾，老化1.5h，再向浆料中加入0.9g AEO，用氨水及氢氧化钠调节浆液pH值为9.5，保持浆料温度55℃，继续老化8h；
老化结束后进行过滤及水洗，然后经过干燥、烘干及粉碎，分析结果见表1。
实施例5
配制氧化铝含量为105g/l，苛性比值为1.1的铝酸钠溶液1.5L；
配制含硝酸为15％的稀酸溶液4.5L，加入0.5g乙二酸四乙酸三钠、0.3g十六烷基苯磺酸钠，2.3g柠檬酸；
将稀酸溶液缓慢加入铝酸钠溶液中，进行中和反应，至pH值为7.5结束，反应浆料温度控制在35℃以下；
向浆料中加入10g磷酸氢二铵、1.5g硝酸钾，老化0.5h，再向浆料中加入0.7gTween60，用20％氢氧化钾溶液调节浆液pH值为9.5，保持浆料温度50℃，继续老化0.5h；
老化结束后进行过滤及水洗，然后经过干燥、烘干及粉碎，分析结果见表1。
表1成品分析结果

Claims (3)

1.一种纯β型氢氧化铝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)配制铝酸钠溶液，控制氧化铝含量为105～155g/L，苛性比值为1.1～1.5；
2)配制5％～30％的酸性溶液，在稀酸性溶液中加入柠檬酸、稳定剂，其中柠檬酸与酸的重量比为0.0001～0.005，稳定剂与酸的重量比为0.002～2，所述性酸溶液为硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、醋酸中的一种多种稀释成，稳定剂为可溶性乙二胺四乙酸盐，烷基苯磺酸盐、酒石酸盐中的一种或多种；
3)将步骤2)得到的产物中滴加入铝酸钠溶液中，进行中和反应，控制浆液反应温度为20～55℃，当中和浆液pH值为7.5～9.5时，反应结束；
4)分两步老化，第一步向浆液中加入凝胶改性盐，调节浆料pH值到9.0～12，老化0.1～2h，凝胶改性盐为硝酸钠、硝酸钾、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸钾、磷酸氢二铵、磷酸氢铵中的一种或多种，凝胶改性盐与中和反应浆液中氧化铝重量比为0.0001～0.05；第二步老化是向浆料中加入表面活性剂，同时调节浆料pH值至9.5～11.5，继续老化0.5～12h；所述的表面活性剂为Tween60、Span80、P123、PEG或AEO中的一种或多种，表面活性剂与浆料中氧化铝重量比为0.0001～0.005；
5)老化结束后进行过滤及水洗，然后经过干燥、烘干及粉碎，得到β型氢氧化铝成品；
所制备的β型氢氧化铝纯度大于99.4％，粒径集中在20-40nm之间。
2.根据权利要求1所述的一种纯β型氢氧化铝的制备方法，其特征在于，所述的乙二胺四乙酸盐为乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸三钠、乙二胺四乙酸二钾或乙二胺四乙酸三钾，所述的烷基苯磺酸盐为烷基苯磺酸钠，所述的酒石酸盐为酒石酸氢钾、酒石酸氢铵、酒石酸钠或酒石酸钾。
3.根据权利要求1所述的一种纯β型氢氧化铝的制备方法，其特征在于，在第一步老化后，调节浆料pH值至9.5～10，调节所用碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或多种。
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