超细氢氧化铝的制备方法技术

一种超细氢氧化铝的制备方法，将铝酸钠ＮａＡｌＯ↓［２］溶液和含二氧化碳的气体接触，在超重力条件下碳化反应制备氢氧化铝凝胶，然后再得到不同晶型的超细氢氧化铝，主要由碳化、过滤、洗涤、干燥步骤组成。本发明专利技术可利用中间产物ＮａＡｌＯ↓［２］溶液和ＣＯ↓［２］废气，采用螺旋通道型旋转床ＲＢＨＣ进行碳化反应为主要工艺制备纳米级超细氢氧化铝的方法，解决了传统搅拌槽法对ＣＯ↓［２］气体吸收率低，碳化时间长，产品纯度低、粒度不均匀和旋转填充床ＲＰＢ碳化反应时易于堵塞等技术问题。分别制备出不同晶型的纳米级超细纤维状和颗粒状氢氧化铝。本发明专利技术制备出约１０ｎｍ颗粒状氢氧化铝可用作良好的无机阻燃剂；制备出的粒径约５ｎｍ、长２００～３００ｎｍ纳米纤维状拟薄水铝石在催化领域可广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
超细氢氧化铝的制备方法
本专利技术涉及一种氢氧化铝的制备方法，特别涉及一种用铝酸钠溶液在超重力碳化反应条件下制备不同晶型超细氢氧化铝的方法。
技术介绍
氢氧化铝是目前世界上用量最大的无机阻燃剂，它以无毒、无卤、低烟的阻燃特点，在塑料、建材、高分子材料、电子等许多行业中得到广泛的应用。纳米级活性氢氧化铝阻燃剂是合成材料无卤阻燃剂之一，它具有阻燃、消烟、填充三大功能，在燃烧时无二次污染，并且超细氢氧化铝比表面积更大，表面能更高，阻燃效果更好，作为添加剂不影响材料的力学性能和加工特性，而且具有补偿性能。氢氧化铝的超细化、开发高性能的增效剂、开发高效的表面处理剂，是氢氧化铝阻燃剂的发展方向。拟薄水铝石(纤维状氢氧化铝)是氢氧化铝的系列产品之一，由软水铝石衍生而得，是一种胶态的结晶不够完整的假水软石，含有一个结晶水分子的氧化铝晶体。其产品无毒、无臭、无味，白色胶状(湿品)或粉末(干品)，晶相纯度高，成型性能好，具有触变性凝胶的特点。主要用做生产催化剂载体、活性氧化铝原料或分子筛等的成型粘胶剂，广泛地应用于催化、精密陶瓷、耐火材料等领域。目前国内主要采用工业氢氧化铝经酸溶后用氨水或其它碱再沉淀的工艺路线来制备氢氧化铝。这种方法生产工艺复杂、需防腐蚀设备和消耗昂贵的化工原料。国外以其它工业生产的副产物有机铝化合物水解制备的成本则低得多。鉴于国内生产的拟薄水铝石在价格上无法与国外竞争，所以研究开发廉价的制备路线和方法是非常有价值的。中国专利申请公开号为CN85100161A的“碳酸法工艺(CO2法)生产拟薄水铝石”，利用中间产物-工业铝酸钠溶液为原料，用高浓度CO2气体做沉淀剂，在低温低浓度下快速碳酸化成胶而得到拟薄水铝石，碳酸化成胶过程可以间断和连续化进行，所得的产品纯度高，胶溶性好。但碳分时间长，原料液Al2O3含量约40克时，采用间断碳酸化成胶时，通CO2气体速度2～8克CO2/克Al2O3.小时，时间10～30分钟；采用连续碳酸化成胶时，通CO2气体速度1～6克CO2/克Al2O3.小时，碳酸化过程时间为30～90分钟。又如，中国专利公开号为CN1116185A的“超微颗粒的制备方法”，公开了一种在旋转填料床超重力场条件下一步法直接制备超细氢氧化铝的方法，可以得到颗粒约为30～100nm的超细氢氧化铝。但此种方法得到的氢氧化铝颗粒无固定的晶型，粒度分布不均匀，且难以得到平均粒径小于30nm的颗粒。还有中国专利公告号为CN1092145C的“超细氢氧化铝的制备方法”，公开了一种在旋转填料床超重-->力条件下的碳分分解及水热处理两道工序制备超细氢氧化铝的方法，该方法的碳分分解反应在旋转床的多孔填料层中进行，可以得到平均粒径可小至1～5nm，长径比达5～100的纤维状氢氧化铝颗粒。但存在因超细颗粒体系的特殊性而致使RPB装置容易堵塞的缺陷。国际在高纯超细纳米粉末方面的研究有的已处于领先地位，还有一些国家的研究正在进行之中并取得了一系列成果。近年来我国在这方面也开展了一些研究工作，但多处于实验研究阶段。中国对高纯超细氧化铝的需求逐年上升，据最新统计显示，2002年中国氧化铝进口达457万吨，同比增长36.6％，目前，中国是全球最大的氢氧化铝和氧化铝进口国。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术的目的是提供一种既成本低廉又易于工业化生产且生产工艺简单、可靠，无堵塞，无污染，产品性能优良的制备不同晶型超细氢氧化铝的方法。为实现上述目的，一种超细氢氧化铝的制备方法，将铝酸钠NaAlO2溶液和含二氧化碳的气体接触，在超重力条件下以碳化反应方式制备拟薄水铝石凝胶，然后再得到不同晶型的超细氢氧化铝，主要由碳化、过滤、洗涤、干燥步骤组成，其中：1)控制铝酸钠NaAlO2溶液浓度为0.05～2mol/L；2)在铝酸钠NaAlO2溶液中加入质量含量为1～2％的有机高分子分散剂；3)于反应器中投入上述混合物，开机运行反应器，待反应器内液体流量稳定后，向反应器内通入含浓度的CO2气体，控制反应器转速为200～3000rpm，气液比为0.5～20，碳化反应温度控制在0～100℃，定时记录温度和pH值，使pH值达到9～12时停止通入CO2气体，降低反应器转速再循环一段时间，得氢氧化铝前驱体；4)继续将上述产品作适合不同晶型的进一步处理，如是否需要老化的步骤；上述的反应器为旋转床超重力反应器，主要包括转子、设置于转子中央的分布器以及进液口、进气口、废气排口、出料口。为实现最佳效果，其进一步的措施是：所述旋转床超重力反应器为螺旋通道型RBHC反应器，它设一螺旋线形通道，通道不装填料。所述有机高分子分散剂为聚乙二醇或土温80或十二烷基苯黄酸钠。所述不同晶型的进一步处理是将氢氧化铝前驱体先进行固液分离，然后在滤饼中加入适量蒸馏水，在75～100℃保持老化2～6h，产品再经过滤、洗涤和加入异丁醇，于80～100℃干燥，得到晶型为纤维状超细氢氧化铝。所述不同晶型的进一步处理是控制铝酸钠NaAlO2溶液浓度为0.05～1.2mol/L，向反应器内通入的CO2气体为含浓度不低于90％，气液比为1～20，pH值为10～11，碳化反应温度控制在15～50℃。所述不同晶型的进一步处理是将氢氧化铝前驱体先进行固液分离，然后将产品经过滤、洗涤和干燥，得到晶型为颗粒状的超细氢氧化铝。-->所述不同晶型的进一步处理是控制铝酸钠NaAlO2溶液浓度为0.1～2mol/L，向反应器内通入的CO2气体为含浓度不高于30％，控制反应器转速为400～2000rpm，气液比为0.5～10，pH值为11～12，碳化反应温度控制在50～80℃。本专利技术利用中间产物NaAlO2溶液及CO2废气作反应原料，采用螺旋通道型旋转床RBHC作超重力碳化反应为主要工艺制备纳米级超细氢氧化铝的方法，主要解决了旋转填充床RPB作超重力碳化反应时易于堵塞设备的缺陷，可分别制备出晶型不同的纳米纤维状氢氧化铝和纳米级超细颗粒状氢氧化铝，刷新了该领域制备所得产品在孔容、比表面、平均孔径的新记录，该记录为我国超细氢氧化铝和氧化铝的生产开辟了一条全新的途径。它适合用碳分法与水热处理并应用超重力装置的制备多种超细氢氧化铝。对比现有制备超细氢氧化铝方法，本专利技术还具有：1、采用RBHC超重力反应器的NaAlO2-CO2碳化反应制备方法，能对工艺参数进行合理调整、控制并制备出三水氧化铝杂晶含量低、平均粒径在5-10nm、长约几百纳米的纤维状拟薄水铝石。2、能通过超重力碳化反应操作条件和老化工艺对影响拟薄水铝石型态和颗粒大小的碳化反应过程中的溶液浓度、终点PH值和老化过程条件进行控制。3、螺旋通道型旋转床RBHC不仅能制备出粒径均匀、质量好的纳米纤维状拟薄水铝石，而且与传统搅拌釜反应器相比，极大地提高了CO2气体吸收率，缩短了碳化时间达50％以上，生产效率更高。   4、制备的纳米纤维状拟薄水铝石具有比表面积大(可达351.6m2/g)、平均孔径大(可达28.4nm)和孔容大(2.41ml/g)的特点，而具有该特点的纳米纤维状的拟薄水铝石可用于制备出性能更好的一类加氢催化剂，可用于处理重质油和渣油；还可研制出新型重整催化剂。5、具有原材料来源广、成本低，生产工艺简单，无污染，产品性能好，设备体积小、操作强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细氢氧化铝的制备方法，将铝酸钠ＮａＡｌＯ↓［２］溶液和含二氧化碳的气体接触，在超重力条件下以碳化反应方式制备拟薄水铝石凝胶，然后再得到不同晶型的超细氢氧化铝，主要由碳化、过滤、洗涤、干燥步骤组成，其特征在于：１）控制铝酸钠Ｎａ ＡｌＯ↓［２］溶液浓度为０．０５～２ｍｏｌ／Ｌ；２）在铝酸钠ＮａＡｌＯ↓［２］溶液中加入质量含量为１～２％的有机高分子分散剂；３）于反应器（４）中投入上述混合物，开机运行反应器（４），待反应器（４）内液体流量稳定后，向反应器 （４）内通入含浓度的ＣＯ↓［２］气体，控制反应器（４）转速为２００～３０００ｒｐｍ，气液比为０．５～２０，碳化反应温度控制在０～１００℃，定时记录温度和ｐＨ值，使ｐＨ值达到９～１２时停止通入ＣＯ↓［２］气体，降低反应器（４）转速再循环一段时间，得氢氧化铝前驱体；４）继续将上述产品作适合不同晶型的进一步处理，如是否需要老化的步骤；上述的反应器（４）为旋转床超重力反应器（４），主要包括转子（５）、设置于转子（５）中央的分布器（１５）以及进液口（８）、进气口（３、９ ）、废气排口（７）、出料口（１４、１６）。...

【技术特征摘要】
1、一种超细氢氧化铝的制备方法，将铝酸钠NaAlO2溶液和含二氧化碳的气体接触，在超重力条件下以碳化反应方式制备拟薄水铝石凝胶，然后再得到不同晶型的超细氢氧化铝，主要由碳化、过滤、洗涤、干燥步骤组成，其特征在于：1)控制铝酸钠NaAlO2溶液浓度为0.05～2mol/L；2)在铝酸钠NaAlO2溶液中加入质量含量为1～2％的有机高分子分散剂；3)于反应器(4)中投入上述混合物，开机运行反应器(4)，待反应器(4)内液体流量稳定后，向反应器(4)内通入含浓度的CO2气体，控制反应器(4)转速为200～3000rpm，气液比为0.5～20，碳化反应温度控制在0～100℃，定时记录温度和pH值，使pH值达到9～12时停止通入CO2气体，降低反应器(4)转速再循环一段时间，得氢氧化铝前驱体；4)继续将上述产品作适合不同晶型的进一步处理，如是否需要老化的步骤；上述的反应器(4)为旋转床超重力反应器(4)，主要包括转子(5)、设置于转子(5)中央的分布器(15)以及进液口(8)、进气口(3、9)、废气排口(7)、出料口(14、16)。2、根据权利要求1所述的一种超细氢氧化铝的制备方法，其特征在于所述旋转床超重力反应器(4)为螺旋通道型RBHC反应器，它设一螺旋线形通道，通道不装填料。3、根据权利要求1所述的一种超细氢氧化铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：周继承，李友凤，廖立民，谢放华，赵虹，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]