国产氧化铝粉体的改性及其烧结性能研究

实验2-纳米氧化铝粉体的制备及粒度分析

实验2 纳米氧化铝粉体的制备及粒度分析 一．实验目的 1．了解纳米材料的基本知识。 2．学习纳米氧化铝的制备。 3. 了解粒度分析的基本概念和原理。 4. 掌握马尔文激光粒度分析仪的使用。 二．实验原理 纳米氧化铝因其具有耐高温、耐腐蚀、比表面积大、反应活性高、烧结温度低，比普通氧化铝粉有着更优异的物化特性，在人工晶体、精细陶瓷、催化剂等方面得到广泛的应用。到目前为止纳米氧化铝粉末的制备方法众多，大致可分为气相法、固相法和液相化学反应法等，其中液相法制备Al2O3具有平均粒径小，分布范围窄、纯度高、活性高、设备简单、制备工艺影响因素可控等优点。 许多学者就纳米氧化铝的合成进行了广泛深入的研究。采用各种方法制备出纳米氧化铝粉体，但困扰纳米超细制备和应用的一个严重问题就是由于表面能造成的粉体的团聚，转相温度高而使颗粒明显长大，人们一般通过添加分散剂来克服团聚，因此对分散剂的合理选择，制备条件的有效控制及分散机理、分散效果的研究显得十分重要。 本实验以不同聚合度的聚乙二醇(PEG)为分散剂，采用沉淀法制备氢氧化铝胶体，胶体经800~1100℃高温煅烧2 h得到纳米氧化铝粉体，其在煅烧过程中经历Al(OH)3→AlOOH(勃姆石)→γ-Al2O3→δ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3的相变过程，此方法能得到的最小平均粒径约为25 nm。 三．仪器与试剂 试剂：硫酸铝铵、浓氨水(25-28%)、聚乙二醇(PEG，聚合度n=200、600、2000、4000)、无水乙醇等，纯度均为AR级。 仪器：集热式恒温磁力搅拌器、40ml陶瓷坩埚、陶瓷研钵、500ml烧杯、真空水泵、布氏漏斗、抽滤瓶、马弗炉、50ml量筒、分析天平、空气塞、干燥箱、磁铁、容量瓶250ml、称量纸、滤纸、玻璃棒、钥匙、表面皿、分液漏斗。 Mastersizer 2000激光粒度仪。 四．实验步骤 1．查文献 《分散剂聚合度对纳米氧化铝粉体特性的影响》 2．样品的制备 将十二水合硫酸铝铵(M=453.33)配成0.2 mol/L的溶液(需加热溶解)，分别取出100 ml加入3 g不同聚合度的聚乙二醇(PEG)，恒温磁力搅拌(45±5 ℃)使PEG迅速溶解，保持水浴温度，用分液漏斗将25 ml氨水逐滴加入匀速搅拌的溶液中（10 min），形成白色胶状沉淀，氨水加完后，继续搅拌5 min，然后抽滤（抽滤时要防止滤纸穿破），用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤1次，得到胶体样品。胶体经70~80℃烘干，再800~1100 ℃煅烧2h，得到α型氧化铝纳米粉体，研磨后保存。 查阅文献《粒度分析基本原理》。 五．结果与讨论 采用不同聚合度的PEG作分散剂，测氧化铝粉体的粒径分布曲线，曲线的峰宽反映体系中所含颗粒尺寸的均匀程度，峰宽越窄则粒子的粒度越均匀。 1.完成表1内容。

高分子材料中粉体表面改性的作用

超细粉体材料进行表面改性的作用分析 （上海汇精亚纳米新材料有限公司刘涛） （凤阳汇精纳米新材料科技有限公司） 高新技术的发展对材料的要求越来越高，而材料又是技术进步的关键和后盾。随着科技的发展，我们经常需要既能适应高温、高压、高硬度条件的材料，又具有能发光、导电、电磁、吸附等特殊性能的材料。因此，对材料特殊性能及品质要求的提高，为适应发展需要，人们不断地开发超微细粉体这一新兴填料体系。但由于超细粉体间普遍存在着范德华力（分子间作用力）、库仑力(静电力)，粉体的细化过程实质上是以粒子的内部结合力不断被破坏，体系总能量不断增加的过程。因此从热力学角度来看，超细粉体有自发凝聚的倾向，而且颗粒越细小，团聚越严重。因此如何使团聚解聚，使颗粒均匀分散成为超细粉体材料得到很好应用的首要问题。研究表明，影响超细粉体分散的主要原因是：1：液桥力（液体的表面张力）：当粉体受潮时，此力最大；2：范德华力；3：库仑力，不同电荷吸引力是粉体团聚的第三大因素。而对于超细粉体在高分子材料中的分散，一是常温下的分散混合，二是熔融状态下的分散混合，这两个过程都要求做到分散均匀。表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如生物相容性、抗静电性能、染色性能及良好的分散性能等。汇精公司粉体材料的表面改性产品就是用偶联剂及表面活性剂在粉体表面进行，其可以降低粉体表面能，提高相容性，阻止或减轻团聚体的形成，提高其分散性，并使得粉体在高分子材料中得到迅速、均匀的分散。若超细粉体不加任何处理就加入到高分子材料中去，材料与聚合物之间就会存在明显的界面，如果在基体树脂中存在的许多空洞，在外力作用下能承受外力的有效截面积减少，填充材料的力学性能就会变差。因此超细粉体在表面处理水份控制以及选择合适的表面改性剂是非常关键的。 上海汇精亚纳米新材料有限公司、凤阳汇精纳米新材料科技有限公司利用自身丰富粉体应用技术资源，采用专业的配方，使用SLG加热式连续性表面改性机对超细粉体材料进行表面改性处理，使得超细粉体材料在各行业的使用性能得到大大提升，更赋予它新的功能；使得超细粉体的各项性能得到更好的发挥，适应了时代发展的趋势需求。

粉体表面改性设备介绍

粉体表面改性设备

中国粉体表面改性设备种类很多，例如高速混合机、捏合机、密炼机、开炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等，但这些设备大多从化工机械借用过来。存在许多严重问题，针对这些问题，近年来有了许多改进和进展，本文重点介绍引进国外机型和对高冷搅机组进行的改进。 现状粉体表面改性设备，主要担负三项职责，一是混合，二是分散，三是表面改性剂在设备中熔化和均匀分散到物料表面，并产生良好的结合。由于混合物的种类和性质各不相同，混合、分散和表面改性要求的质量指标也不相同，因而出现多种性质不同的改性设备，而这些设备又多为借用，因而并不能很好地完成改性任务。主要使用的改性设备为： •。重力混合器 •。气动混合器 •。转鼓式混合机 •。v型混合机 •。Z型混合机 •。高速混合机及高速混合机和冷却混合机组(简称高冷搅机组) •。开炼机 •。密炼机 •。混炼型单螺杆挤出机，布斯混炼机 •。双螺杆挤出机以及静态混合器，空腔混合器，和拉伸混合器等。 这些设备存在的主要问题是： ①多数是间歇式的，连续式设备如单、双螺杆挤出机大都是直线运动式，混合效果差。存在产量低，能耗大，工人劳动强度高，易造成环境污染等问题。

②升温慢，改性时间长，相反改性剂用量大，改性效果差。 ③比较而言，高冷搅机组价格低、耐用、易操作、改性效果好。 ④与国外设备相比，差距明显，主要表现在连续性和改性效果方面。 可以说，中国的粉体表面改性设备的落后，严重制约表面改性深加工技术的发展。已经到了非改不可的地步。 从90年代开始，一些科技人员就着手对改性设备进行改革、到2002年已经取得阶段性成果。 这些阶段成果包含两个方面： ①引进国外连续改性机型 ②对高冷搅机组进行改革 引进国外机型 引进、吸收、消化国外先进设备，是现阶段我们的主要手段之一。改性设备也不例外，现在由大专院校、科研单位与生产企业共同引进开发的改性设备已经问世，且价格大大低于直接购买的国外同类设备。 1、PS系列粉体表面改性机 由原武汉工业大学北京研究生部非矿所和青岛青矿矿山设备有限公司共同开发研制成功的PSC系列粉体表面改性机是表面化学改性的专用设备，它具有设计先进，科学，能连续生产，产量高，能耗低，自动化程度高，工人劳动强度低，无粉尘污染，且表面改性剂用量少，包覆率高等特点。 ①PSC表面改性性能结构特征： 本机由给料输送、主机、改性剂供给、排料、成品输送、成品收集仓、加热、给风、除尘等系统构成。

活性氧化铝吸附

发现改性活性氧化铝对磷的吸附作用以物理吸附为主，随着温度和pH值的升高，除磷效果呈现下降的趋势。并且水中的浊质对吸附除磷效果的影响比较大，活性氧化铝可以用于滤后饮用水的深度除磷。活性氧化铝吸附哪家好？您可以选择安徽天普克环保吸附材料有限 公司，下面小编为您介绍，希望能给您带来一定程度上的帮助。 对比研究了在pH值为7、滤速为8m/h、连续过滤时间为3h 时7种自来水厂常用滤料(煤质柱状炭、活化沸石、陶粒、椰壳炭、石英砂、生物页岩陶粒、石英海砂)与活性氧化铝对DTP(溶解性总磷)质量浓度为50μg/L的模拟水样和颗粒态总磷(PP)质量浓度为50μ g/L的模拟水样中磷的吸附，研究发现在滤料的厚度相同、粒径范围

一致、pH值、滤速相同的情况下，活性氧化铝对DTP的去除效果明显。 要优于其他7种滤料，活性氧化铝对DTP的平均去除率为82.19%。而去除PP和浊度的效果相近，活性氧化铝对PP和浊度的去除不存在优势。用19.8t活性氧化铝为某鱼塘用水建造了日处理 500m3的吸附床，使磷含量由0.5 mg/L降到0.05 mg/L，过滤速度为1~2 m/h。装置连续运行900d而未对吸附剂进行再生，仍能达到设计的出水要求。他们还计划放大处理装置，把一个容积为116 000m3的湖泊水的磷含量，从0.16mg/L降低到0.03mg/L以内。 安徽天普克环保吸附材料有限公司是原上海摩力克分子筛有限公司直属公司,本公司成立于2004年，由于生产量扩增，本公司在安

徽合肥空港寿县新桥产业园投资建设生产基地。公司目前拥有年产2000吨分子筛、1500吨活性氧化铝生产线各一条。 产品系列化、经营多元化，这些都是企业的发展方针，而OEM----更是公司多年的经营模式，并且得到广泛好评。我们的用户涉及石油、化工、冶金、汽车、空调、电子仪表等行业，我们的客户群不仅是在国内而且遍及东南亚、欧美等地。公司热忱欢迎国内外客商与我们真诚合作。我们将以精美的产品、可靠的技术、精益求精的服务满足广大客户的要求。 分子筛广泛用于制氧、炼油、化工化肥、医药、钢铁、冶金、酒精、玻璃行业，是气体、液体纯制、分离干燥的好的产品。安徽天普克环保吸附材料有限公司始建于2001年，已有18多年历史，产品有分子筛系列3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、lOX分子筛、13x 分子筛、K13X中空玻璃专用分子筛、变压吸附、富氧专用分子筛、活性氧化铝、瓷球等塔填料。 安徽天普克环保吸附材料有限公司周边交通便利，环境优美，我们热忱欢迎新老客户来厂洽谈业务，我们将以优良的产品、合理的价格，为客户提供批发，零售来料交工等服务。

氧化铝粉体制备

氧化铝粉体的合成与表征 1.国内外研究现状及其基本情况 氧化铝是一种具有多种形态的金属氧化物，主要晶型包括最常见的有a和y 型，晶型的转变主要取决于温度。氢氧化铝或水合氧化铝加热到800摄氏度左右转化为y型氧化铝，1200摄氏度时转化为a型氧化铝。因氧化铝特殊的结构和性质特点，使其在电子、化工、航空航天等领域得到广泛的应用。随着高科技的发展，社会对新材料越来越重视，国内外工作者对新材料的开发与应用给予了极大的关注，各种具有特殊功能的材料也得到人们的重视。其中，各种物质的超细化被人们认为是材料开发研究的基础。所谓超细粉体通常是指尺度介于分子，原子和宏观物体之间，粒度在(1-100)nm范围内的微粒]。 高纯超细氧化铝粉体是纯度在99.99%以上的超微细粉体材料，是二十一世纪新材料中产量最大、产值最高、用途最广的尖端材料之一，高纯氧化铝粉体因其纯度高，粒径小，显示出了常规材料所不具有的光、电、磁、热和机械特性，因而它作为一种新型功能材料广泛应用于光学、化工及特种陶瓷等多个领域[6]。 国外关于氧化铝的研究工作开展得比较早，技术也较先进。以下是一些具有代表性的研究成果:在气相法中，美国的Chen Y J用气相法制备出粒径为30—— 50nm的无团聚氧化铝纳米粒子；用气相热解法以三甲基铝Al(CH 3) 3 和N 2 0为原料， 加入C 2H 4 作为反应敏化剂，采用C0 2 激光(C 2 H 4 在C0 2 激光发射波长处有共振吸收)加 热进行反应，然后1200——1400℃下进行热处理成功地合成了粒径为15——20nm 的A1 20 3 粒子；日本专利用蒸发冷凝法，以氧化铝陶瓷(纯度为99.99%)作为蒸发源， 放在一个压力为0。01 Pa的真空器中，通入0 2， CO或C0 2 ，使压力保持在15Pa左 右，用C0 2 激光照射氧化铝陶瓷使之蒸发，蒸发出的氧化铝在气体中迅速冷却得到超细高纯氧化铝。在液相法中，Felde B用溶胶——凝胶法，以异丁醇铝为前驱体，加入乙酰丙酮和硝酸铵，经水解、沉化形成凝胶，再经干燥、锻烧得到粒 径为50nm的α-A1 20 3 粒子；法国的Eponthieu利用硝酸铝、二甲苯、tween80组成 微乳液体系，制得了40——50nm的氧化铝粒子。 我国氧化铝的研究是从90年代开始的，当时主要集中在中科院和高等院校，在1990——2000年10年中，中国打破西方国家对中国的封锁。己建立了多种物理、化学方法制备纳米材料。关于纳米氧化铝的研究也有一定的进展。王宏志等用络 合物——凝胶法在Al (NO 3) 3 溶液中加入丙烯酰胺单体N， N，一亚甲基丙烯酰胺 网络剂，在80℃聚合获得凝胶，经过干燥、锻烧得10nm的a-A1 20 3 粉体。周曦亚采 用均匀沉淀法，以硝酸铝和脲为原料制的氢氧化铝凝胶，在用低表面张力的乙醇 为脱水剂得到40nm以下的γ- A1 20 3 粒子；周恩绚等采用相转移分离法，在高速搅 拌下，将硫酸铝铵溶液迅速加入到碳酸氢铵溶液中生成溶胶，再加表面活性剂 Span和有机溶剂二甲苯，可知的粒径为20——30nm的a-A1 20 3 粒子。冯丽娟等以溶 液蒸发法(超临界法)研究了无机盐——有机溶剂(水和硝酸铝——乙醇)体系中超细氧化铝的制备，所得产品为短纤维状微晶，其长轴为90nm，短轴为5nm。 目前，氧化铝的制备主要停留在探索试验阶段，也进行了一些探索性的工业化水平的生产，但大多数制备方法得到的纳米氧化铝粒径分布较宽，并且制备过程重复性差。还有很多基础性的工作需要投入大量的人力、物力来完成。 2.氧化铝粉体的结构性质及应用

利用粉煤灰制备高纯超细氧化铝粉体的研究

固废处理 利用粉煤灰制备高纯超细氧化铝粉体的研究 方荣利陆胜 (西南科技大学,四川绵阳621002) 解晓斌 (重庆四维瓷业集团股份有限公司,重庆402285) 摘要利用粉煤灰为原料制备高纯超细氧化铝粉体。给出了采用硅酸二钙晶相转变自粉化、高效分散剂)))碳化法从粉煤灰中制备氧化铝方法的工艺路线,确定了从粉煤灰制备高纯超细氧化铝粉体的最佳工艺条件,为粉煤灰的高价值利用开辟了一条新途径。 关键词粉煤灰晶相转变自粉化氧化铝 1引言 粉煤灰是燃煤电厂排出的废渣。粉煤灰中的氧化铝含量一般可达到22%~35%,是一种很好的制备氧化铝的资源。本课题利用粉煤灰制备高纯超细氧化铝,用来对陶瓷、橡胶、特种工程塑料等传统材料进行改性处理,可使陶瓷、橡胶、特种工程塑料的耐热冲击性提高1~2倍,强度和韧性提高170%,产品光洁度得到极大改善,产品具有很强的市场竞争力;用于生产集成电路基片,可使基片的热稳定性提高2~ 3倍,平整度提高115倍,此行业超细氧化铝需求量不少于5000t P a;由于纳米氧化铝耐高温、抗氧化等优良性能,在人工晶体、高效催化剂、涂料、高温陶瓷、密封粘结剂、医药、激光材料、屏蔽材料等领域有着广泛的用途。 2实验材料、实验方法与技术路线 211实验材料 粉煤灰取自四川江油火电厂排出的废渣;石灰石:从市场购买,其化学组成示于表1。 表1主要原材料的化学组成% 项目SiO 2 Al2O3Fe2O3Ti O2CaO MgO其它粉煤灰521102613841451146315031336112石灰石016211000158-541501344216 212实验方法及流程 将粉煤灰与石灰石碎粒在105e烘干1h,并磨细到通过0108mm方孔筛的筛余<8%,按拟定的CaO P SiO2配料比,加水成小球,并按拟定的粉煤灰活化、自粉化条件处理粉煤灰;用8%的Na2CO3液从活化粉煤灰自粉化料中提取Al2O3,并按拟定的碳化温度、碳化时间、碳化速度等制备纳米Al2O3,用激光粒度分析仪对制备的Al2O3进行粒度测定。流程见图1。 粉煤灰Na2CO3 石灰石 粉磨 烧结 自粉化冷却 溶出 残渣过滤 烧结 水泥 NaAlO2粗液 脱硅 控制过滤 NaAlO2精液 高效分散剂碳化 过滤 Al(OH)3 灼烧 Al 2 O3 Na2CO3 溶 液 循 环 图1利用粉煤灰制备纳米Al 2 O3工艺流程示意图 3实验结果与讨论 311粉煤灰中Al2O3的活化 用X射线衍射法对火电厂排出的废渣粉煤灰的矿物组成进行分析,试样中的主要矿物相为莫来石(3Al2O3#2SiO2)和石英(SiO2)。由于莫来石中的Al2O3的活性差,直接采用酸法、碱法从莫来石中提取氧化铝均很困难。为从粉煤灰中提取氧化铝,需将粉煤灰进行处理,使莫来石中的Al2O3成为活性氧化铝。为使粉煤灰中的氧化铝活化,我们在粉煤灰中加入一定量的外加剂与石灰石并在高温下煅烧,使粉煤灰中的莫来石和石英变为硅酸二钙和七铝十二钙(C12A7)。 通过活化粉煤灰的X衍射图(图2),知道其主要 40 环境工程2003年10月第21卷第5期

分子筛活性氧化铝

活性氧化铝由于其比较好的比面积，且具有适宜的孔结构以及表面具有的酸性等物征，还可以广泛用作催化剂及其载体。不过在一些高温反应体系中，其高温烧结也容易导致催化剂失活。分子筛活性氧化铝哪家好？您可以选择安徽天普克环保吸附材料有限公司，下面小编为您介绍，希望能给您带来一定程度上的帮助。 活性氧化铝作为催化剂载体，具有耐高温、抗氧化的特点，自人工合成活性氧化铝载体问世以来,在国内外被广泛用作汽车(尾气)催化剂、石油炼制催化剂、加氢和加氢脱硫催化剂等载体。随着活性氧化铝应用和开发的深入，人们对载体的性能提出了更高的要求，这对增强活性氧化铝载体的市场竞争能力，提高经济效益有着十分重要的作用。

活性氧化铝载体的工艺流程：工业氢氧化铝烘干后粉碎至325目以下，作为快脱原料，经快速脱水得到主相为ρ-氧化铝的快脱粉;合格的快脱粉在成型机中加入添加剂喷淋成型，并在一定的温度下养生;然后经筛分、熟化等工序除去碎球和杂质;最后活化得到孔分布合理的活性氧化铝产品。 在活性氧化铝表面引入某些阳离子对活性氧化铝的烧结和相变具有显著影响。用作改善活性氧化铝热稳定性的添加剂基本可分为四大类，即稀土金属氧化铝、碱土金属氧化铝、二氧化硅和其它氧化物。氧化铝经过改性，在高温下仍可保持较大比表面积。 安徽天普克环保吸附材料有限公司是原上海摩力克分子筛有限公司直属公司,本公司成立于2004年，由于生产量扩增，本公司在安

徽合肥空港寿县新桥产业园投资建设生产基地。公司目前拥有年产2000吨分子筛、1500吨活性氧化铝生产线各一条。 产品系列化、经营多元化，这些都是企业的发展方针，而OEM----更是公司多年的经营模式，并且得到广泛好评。我们的用户涉及石油、化工、冶金、汽车、空调、电子仪表等行业，我们的客户群不仅是在国内而且遍及东南亚、欧美等地。公司热忱欢迎国内外客商与我们真诚合作。我们将以精美的产品、可靠的技术、精益求精的服务满足广大客户的要求。 分子筛广泛用于制氧、炼油、化工化肥、医药、钢铁、冶金、酒精、玻璃行业，是气体、液体纯制、分离干燥的好的产品。安徽天普克环保吸附材料有限公司始建于2001年，已有18多年历史，产品有分子筛系列3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、lOX分子筛、13x 分子筛、K13X中空玻璃专用分子筛、变压吸附、富氧专用分子筛、活性氧化铝、瓷球等塔填料。 安徽天普克环保吸附材料有限公司周边交通便利，环境优美，我们热忱欢迎新老客户来厂洽谈业务，我们将以优良的产品、合理的价格，为客户提供批发，零售来料交工等服务。

一种高纯度氧化铝的制备方法

说明书摘要 一种高纯度氧化铝的制备方法，包括以下几个步骤：（1）丁醇和金属铝反应；（2）减压蒸馏；（3）水解；（4）一次煅烧；（5）球磨；（5）二次煅烧。本发明通过制备丁醇铝，再经过水解和煅烧，步骤少，丁醇可重复利用多次，制备出来的氧化铝纯度高，采用ICP-MS检测达到5N；平均粒径小，为0.01-0.03μm；比表面积为3-6 m2/g，本发明减压蒸馏可提高丁醇铝的纯度，从而提高氧化铝的纯度；采用离子交换树脂进一步除杂，保证氧化铝晶粒的形成，提高氧化铝的纯度，制备过程无污染、能耗低，绿色环保，适合工业化生产。

权利要求书 1．一种高纯度氧化铝的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：（1）将丁醇和金属铝加入合成塔中，加入催化剂硫酸铝，在温度为90℃-110℃的条件下，优选90-100℃，反应1-2h，得到丁醇铝；将丁醇铝通过离子交换树脂；其中，丁醇和金属铝的摩尔比为4:1，硫酸铝的重量为丁醇和金属铝总重量的0.5-1.5%； （2）将步骤（1）中得到的丁醇铝移入减压蒸馏塔中，加热到150℃-180℃，减压蒸馏后得到高纯度的丁醇铝； （3）将纯水加热至50-80℃，加入步骤（2）中得到的丁醇铝和催化剂硬脂酸，在搅拌的条件下进行水解反应，通过水解得到水合氧化铝，其中纯水与丁醇铝的摩尔比为2:1，硬脂酸的重量为丁醇铝重量的1-2%； （4）将步骤（3）中得到的水合氧化铝在80℃-120℃的条件下烘干脱去表层水后，置于高温煅烧炉中加热到800℃-1100℃，保持3-4h，自然冷却得到氧化铝； （5）将得到的氧化铝通过湿法球磨法粉碎，其中氧化铝、水和球的重量比为1:4:7； （6）经过球磨的氧化铝在80℃-120℃，富氧的条件下烘干脱水后，置于高温煅烧炉中加热到1200℃-1300℃，保持3-4h，快速冷却至500-600℃，然后自然冷却得到高纯度氧化铝。 2．根据权利要求1所述的一种高纯度氧化铝的制备方法，其特征在于，所述金属铝的纯度大于等于99%。 3. 根据权利要求1所述的一种高纯度氧化铝的制备方法，其特征在于，所述丁醇为异丁醇。 4. 根据权利要求1所述的一种高纯度氧化铝的制备方法，其特征在于，离子交换树脂的用量为丁醇铝重量的20-40%。 5. 根据权利要求1所述的一种高纯度氧化铝的制备方法，其特征在于，丁醇铝通过离子交换树脂的时间为2-3h。

非金属矿物粉体表面改性技术探讨

非金属矿物粉体表面改性技术探讨 发表时间：2018-07-26T10:08:10.707Z 来源：《基层建设》2018年第15期作者：张仕奇张君杰张扬[导读] 摘要：表面改性是进行非金属矿物材料性能优化的关键技术，本文对非金属矿物分体表面改性的方法和表面改性工艺进行了分析。 内蒙古科技大学内蒙古自治区包头市昆都仑区 014010 摘要：表面改性是进行非金属矿物材料性能优化的关键技术，本文对非金属矿物分体表面改性的方法和表面改性工艺进行了分析。 关键词：非金属矿物；表面改性；技术 随着新型复合材料的兴起，非金属矿物表面改性技术也得到了快速的发展，表面改性是非金属矿物材料必须的加工技术，通过表面改性能够使材料的性能和应用价值得到极大的提升。 1 表面改性方法 表面改性的方法很多，能够改变非金属矿物粉体表面或界面的物理化学性质的方法，如表面物理涂覆、化学包覆、无机沉淀包覆或薄膜、机械力化学、化学插层等可称为表面改性方法。目前工业上非金属矿物粉体表面改性常用的方法主要有表面化学包覆改性法、沉淀反应改性法和机械化学改性法及复合法。 （1）表面化学包覆改性法：是目前最常用的非金属矿物粉体表面改性方法，这是一种利用有机表面改性剂分子中的官能团在颗粒表面吸附或化学反应对颗粒表面进行改性的方法。所用表面改性剂主要有偶联剂（硅烷、钛酸酯、铝酸酯、锆铝酸酯、有机络合物、磷酸酯等）、表面活性剂（高级脂肪酸及其盐、高级胺盐、非离子型表面活性剂、有机硅油或硅树脂等）、有机低聚物及不饱和有机酸等。改性工艺可分为干法和湿法两种。 （2）沉淀反应法：是利用化学沉淀反应将表面改性物沉淀包覆在被改性颗粒表面，是一种“无机/无机包覆”或“无机纳米/微米粉体包覆”的粉体表面改性方法。粉体表面包覆纳米Ti02、ZnO、CaC03等无机物的改性，就是通过沉淀反应实现的，如云母粉表面包覆TiO2制备珠光云母颜料、钛白粉表面包覆Si02和A1203。 （3）机械力化学改性法：是利用超细粉碎过程及其他强烈机械力作用有目的地激活颗粒表面，使其结构复杂或无定形化，增强它与有机物或其他无机物的反应活性。机械化学作用可以增强颗粒表面的活性点和活性基团，增强其与有机基质或有机表面改性剂的使用。以机械力化学原理为基础发展起来的机械融合技术，是一种对无机颗粒进行复合处理或表面改性，如表面复合、包覆、分散的方法。 （4）化学插层改性法：是指利用层状结构的粉体颗粒晶体层之间结合力较弱（如分子键或范德华键）或存在可交换阳离子等特性，通过化学反应或离子交换反应改变粉体的性质的改性方法。因此，用于插层改性的粉体一般来说具有层状或似层状晶体结构，如蒙脱土、高岭土等层状结构的硅酸盐矿物或粘土矿物以及石墨等。用于插层改性的改性剂大多为有机物，也有无机物。 （5）复合改性法：是指综合采用多种方法（物理、化学和机械等）改变颗粒的表面性质以满足应用的需要的改性方法。目前应用得复合改性方法主要有物理涂覆/化学包覆、机械力化学/化学包覆、无机沉淀反应/化学包覆等。 2 表面改性工艺 表面改性工艺依表面改性的方法、设备和粉体制备方法而异。目前工业上应用的表面改性工艺丰要有干法工艺、湿法工艺、复合工艺三大类。干法工艺根据作业方式的不同又可以分为间歇式和连续式；湿法工艺又可分有机改性工艺和无机改性工艺；复合工艺又可分为物理涂覆／化学包覆、机械力化学／化学包覆、无机沉淀反应／化学包覆工艺等。 （1）干法工艺：是一种应用最为广泛的非金属矿物粉体表面改性工艺。目前对于非金属矿物填料和颜料，如重质碳酸钙和轻质碳酸钙、高岭土与煅烧高岭土、滑石、硅灰石、硅微粉、玻璃微珠、氢氧化铝和轻氧化镁、陶土、陶瓷颜料等，大多采用干法表面改性工艺。原因是干法工艺简单，作业灵活、投资较省以及改性剂适用性好等特点。其中，间歇式干法工艺的特点是可以在较大范围内灵活调节表面改性的时间（即停留时间），但颗粒表面改性剂难以包覆均匀，单位产品药剂耗量较多，生产效率较低，劳动强度大，有粉尘污染，难以适应大规模工业化生产，一般应用于小规模生产。连续式改性工艺的特点是粉体与表面改性剂的分散较好，颗粒表面包覆较均匀，单位产品改性剂耗量较少，劳动强度小，生产效率高，适用于大规模工业化生产。连续式干法表面改性工艺常常置于干法粉体制备工艺之后，大批量连续生产各种非金属矿物活性粉体，特别是用于塑料、橡胶、胶粘剂等高聚物基复合材料的无机填料和颜料。 （2）湿法表面有机改性工艺：与干法工艺相比具有表面改性剂分散好、表面包覆均匀等特点，但需要后续脱水（过滤和干燥）作业。一般用于可水溶或可水解的有机表面改性剂以及前段为湿法制粉（包括湿法机械超细粉碎和化学制粉）工艺而后段又需要干燥的场合，如轻质碳酸钙（特别是纳米碳酸钙）、湿法细磨重质碳酸钙、超细氢氧化铝与氢氧化镁、超细二氧化硅等的表面改性，这是因为化学反应后生成的浆料即使不进行湿法表面改性也要进行过滤和干燥，在过滤和干燥之前进行表面改性，还可使物料干燥后不形成硬团聚，改善其分散性。无机沉淀包覆改性也是一种湿法改性工艺。它包括制浆、水解、沉淀反应和后续洗涤，脱水、煅烧或焙烧等工序或过程。 （3）机械力化学／化学包覆复合改性工艺：是在机械力作用或细磨、超细磨过程中添加表面改性剂，在粉体粒度减小的同时对颗粒进行表面化学包覆改性的工艺。这种复合表面改性工艺的特点是可以简化工艺，某些表面改性剂还具有一定程度的助磨作用，可在一定程度上提高粉碎效率。不足之处是温度不好控制；此外，由于改性过程中颗粒不断被粉碎，产生新的表面，颗粒包覆难以均匀，要设计好表面改性剂的添加方式才能确保均匀包覆和较高的包覆率；此外，如果粉碎设备的散热不好，强烈机械力作用过程中局部的过高温升可能使部分表面改性剂分解或分子结构被破坏。 （4）无机沉淀反应／化学包覆复合改性工艺：是在沉淀反应改性之后再进行表面化学包覆改性，实质上是一种无机／有机复合改性工艺。这种复合改性工艺已广泛用于复合钛白粉表面改性，即在沉淀包覆SiO2或A1203薄膜的基础上，再用钛酸酯、硅烷及其他有机表面改性剂对Ti02／Si02或A1203复合颗粒进行表面有机包覆改性。 （5）物理涂覆／化学包覆复合改性工艺：是一种物理涂覆的方式，在进行金属镀膜或者覆膜之后，在通过有机化学进行改性的工艺。 参考文献： [1] 刘伯元.中国粉体表面改性（塑料填充改性）的最新进展[C]// 中国建筑材料及非金属矿物加工与检测技术交流大会.建筑材料工业技术情报研究所，2009. [2] 郑水林.粉体表面改性工艺设备及其选择[C]// 中国白色工业矿物技术与市场交流大会.2009.

活性氧化铝的生产及其改性

活性氧化铝的生产及其改性 发表时间：2019-05-20T11:00:00.530Z 来源：《电力设备》2018年第34期作者：高鹏 [导读] 摘要：活性氧化铝也是氨、氟化氢与砷的氧化物的良好吸附剂，作为高氟饮水的优质除氟剂与制酸工业的除砷剂已获得广泛应用。 （国家电投集团山西铝业有限公司山西省原平市 034100） 摘要：活性氧化铝也是氨、氟化氢与砷的氧化物的良好吸附剂，作为高氟饮水的优质除氟剂与制酸工业的除砷剂已获得广泛应用。氧化铝催化剂主要用于烯烃异构化反应以及氢和重氢的交换反应（即加氢与脱氢反应），也可作炼油装置酸气回收硫磺的新型催化剂。此外氧化铝与各种金属以及金属氧化物组成的复合催化剂应用极为广泛。 关键词：活性氧化铝；生产；改性； 活性氧化铝是一种多孔、具有高分散度的固体物质，有很高的比表面积，其微孔结构具有催化作用所要求的特性，如吸附性能、表面酸性及热稳定性等。活性氧化铝在工业上有着广泛的用途，主要用作干燥剂、吸附剂、催化剂以及催化剂载体。 一、活性氧化铝主要原料的生产 1.χ，ρ－氧化铝的生产。χ，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χ－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。制取χ，ρ－氧化铝的技术关键在于快速脱水，通常是在流化床反应器内进行的，由燃烧气体或液体控制床层温度。原化工部天津院年成功地开发出具有中国技术特点的悬浮加热快脱法生产技术，采用锥形反应器，从侧向加入干燥、粉碎后的氢氧化铝，在快速脱水炉内闪速焙烧0.1～1.0 s，制得χ－氧化铝和ρ－氧化铝的混合物。 2.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。（1）碳化法制备拟薄水铝石碳化法制备拟薄水铝石。依托烧结法生产氧化铝工艺流程，利用中间产物NaAlO2溶液和CO2作为反应原料，工艺简单，是成本最低的工艺路线。生产中的废液可返回氧化铝生产流程再利用，基本无废料排出，环境污染小，是一种较有竞争优势和前途的方法。碳化法制备拟薄水铝石产品质量与原料浓度、成胶温度、pH、老化温度和时间、湿滤饼的干燥温度诸多生产条件有关。碳化法拟薄水铝石生产方法的不足，是产品中有杂相，纯度不高，洗钠用水量大。用碳化法生产拟薄水铝石，对大孔容拟薄水铝石进行了研制与开发。（2）碱法生产拟薄水铝石。20世纪70年代初，中国引进13套大型化肥装置。为了配合化肥装置催化剂的换装，对化肥催化剂研究、生产进行了攻关。其中天津院负责T201催化剂载体的研制。他们采用碱法，从小试、中试到生产，开发出了T201催化剂载体原料———拟薄水铝石和γ－氧化铝载体。开发的γ－氧化铝载体技术指标为：表观密度为0.55～0.65 kg/L，氧化铝质量分数为94.0%～95.5%，氧化钠质量分数为0.01%～0.03%，比表面积为175～250 m2/g，孔容为0．50 mL/g左右，孔径为3～6 nm。精晶氧化铝有限公司生产的WHA－406硝酸法铝胶，是该厂碱法生产的大孔容、大孔径的拟薄水铝石。该产品孔容为0.7～1.0 mL/g，孔径分布在10～50 nm，最可几孔径为40 nm，是具有多种用途的优越产品。（3）酸法生产拟薄水铝石。向三氯化铝（或硫酸铝）的溶液中加入沉淀剂氨水（或氢氧化钠、碳酸钠等），经沉淀、过滤、洗涤、干燥制得拟薄水铝石。以氯化铝和氨水为原料制备氧化铝，着重考察中和温度、pH、反应物浓度和老化条件对γ－Al2O3孔结构的影响。这个生产方法的优点是可以制造出高孔容（0.8～1.0 mL/g）和高比表面积（240～260 m2/g）的拟薄水铝石，缺点是所生产拟薄水铝石的成本较高。（4）双铝法生产拟薄水铝石。所谓”双铝法”是用硫酸铝和偏铝酸钠并流反应，生产拟薄水铝石。20世纪70年代后期，长岭炼油厂、荆门炼油厂研究所、石科院和北京大学组成加氢催化剂会战组，以硫酸铝和偏铝酸钠为原料制备大孔拟薄水铝石和γ－氧化铝。会战组研究了原料浓度、反应温度、pH、老化时间、老化温度和水洗等实验条件。扩试制备的拟薄水铝石的孔容、比表面积及孔径均优于碱法的技术指标。双铝法制备拟薄水铝石，比碱法省酸，比酸法省碱，成本低，是国内外广泛应用的一种方法。（5）醇铝法。SB粉是德国Condea化工公司生产的比表面积、孔容和粒度适中的高纯度产品。醇铝水解法是用铝在催化剂存在下与醇反应生成醇铝。醇铝水解法的产品纯度高；生产方法的不足是有大量的废水，有机醇的回收费用大，造成拟薄水铝石价格过高。 二、活性氧化铝改性 1.实验材料与方法。分析纯氯化铝、分析纯氨水（NH3?H2O）、分析纯盐酸（HCl），实验所用水为去离子水。参比活性氧化铝为苏州宏鹏吸附剂厂生产的球形活性氧化铝。以AlCl3?6H2O为原料，在高速搅拌下将一定量的NH3?H2O逐步滴加到不同浓度的AlCl3?6H2O溶液中，形成沉淀凝胶，将一部分沉淀凝胶在一定温度下再加入一定浓度的HCl作为胶溶剂在高速搅拌作用下回溶，使之形成透明、稳定的勃姆石水溶胶。 2.结果与分析。通过正交实验得出制取除氟效能较好的活性氧化铝的实验条件：向0.5 mol/L氯化铝溶液中滴加氨水至pH值为7.5~9.5，得到拟薄水铝石凝胶，将一定量的成品氧化铝浸渍于其中，烘干后于600℃下煅烧0.5 h。将该实验条件下制备的活性氧化铝和参比成品氧化铝进行静态实验，比较两者的除氟吸附性能。实验结果表明，结晶度高、结晶完整的对氟离子的吸附能力较结晶度低的要低。氧化铝前体经高温焙烧，在焙烧过程中发生了晶粒的烧结和晶相转变导致了样品孔结构参数降低。煅烧温度越高，时间越长，样品孔结构参数降低越多，样品吸附除氟性能越差。因为在碱性环境中，离子半径与的离子半径相近，会与竞争吸附位。且碱性条件下，吸附剂表面呈负电性，吸附剂对排斥作用增强，从而使吸附作用下降。当成品氧化铝吸附6 h时，pH值已经达到8.55，此时溶液处于碱性环境下，吸附作用下降。制备的活性氧化铝6 h吸附实验条件下溶液pH值为5.09，溶液呈酸性，此时的pH有利用吸附作用的发挥，继续吸附效果将会更加显著。向氯化铝溶液中滴加氨水，滴定终点时在溶液呈碱性的条件下才能保证凝胶的形成，且此时溶液中存在的多余氨水在干燥过程中因毛细管力作用在结构中流动并在孔隙中形成液体盐桥。在干燥与煅烧过程中，这些盐分会分解形成氧化铝小颗粒并沉淀在孔中，从而改变试样的比表面积和孔结构。活性氧化铝表面有大量的酸性中心，且其表面的氧离子在化学吸附的水作用下可使表面氧离子形成羟基，有很强的电负性，故氟离子能在酸性中心形成氢键进而提高吸附性能。pH过大时，过量会大量中和活性氧化铝表面的酸中心，不利于除氟。成品氧化铝除氟时，pH值过高，影响了吸附的进一步进行；而制备的氧化铝较低的pH值有利于吸附。较低的pH可能是由于氧化铝内部渗透了部分的氯化铵，在吸附时与氟交换出来的羟基中和，使pH值保持稳定，有效调节吸附反应中的pH，有助于稳定溶液的酸碱度未加PEG时，在高温煅烧过程中大量微孔烧结导致比表面积和孔容减小，孔径增大。加入PEG作为扩孔剂后，当煅烧温度低于600℃时焙烧后样品呈灰褐色，不利于改善活性氧化铝的孔结构；600℃煅烧可得到结构性能较好的纯白色样品。加入样品的结构性能提高是由于PEG与水具有互溶性，且稳定

高纯球形氧化铝

高纯球形氧化铝 纳米材料是纳米科技的重要组成部分。纳米材料分为两个层次，即纳米超微粒子与纳米固体材料。纳米超微粒子是指粒子尺寸为1-100nm，包含几十到几万个原子的超微粒子;纳米固体是把纳米微粒作为基本构成单元，适当排列一维的量子线，二维的量子面、二维的纳米固体。纳米固体有一般晶体材料和非晶体材料都不具备的优良特性。它的出现使凝聚态物理理论受到了挑战。 纳米氧化铝由十表面效应、量子尺寸效应、体积效应、宏观量子隧道效应的作用}fU具有良好的热学、光学、电学、磁学以及化学方面的性质，因此它被广泛用十传统产业(轻工、化工、建材等)以及新材料、微电子、宇航工业等高科技领域，其应用前景十分广阔。 尽管近几年内超细氧化铝的产量不断上升，但由于超细氧化铝所具有的耐腐蚀、耐高温、高硬度、高强度、抗磨损、抗氧化、绝缘性好和表面积大等良好特性，使其在冶金、化工、电子、国防、航天及核工业等高科技领域得到了广泛的应用，国内外市场对超细氧化铝的需求量年增长率不断增高。因此，进一步探索制备超细氧化铝粉体的新方法，有非常重要的意义。 目前，制备超细氧化铝的方法很多，根据反应原理主要分为固相法、气相法、液相法。但每种方法都有其自身的局限，如固相法存在工艺复杂、醇盐价格昂贵、很难制备小于100nm的小颗粒、颗粒晶型不理想等问题;气相法存在生产效率低、工艺参数难以控制、装置庞大、结构复杂、设备昂贵、粉末的收集困难等局限性;湿化学法中团聚问题至今是一个难题，尽管不少研究者探索出来众多的减小或避免团聚的解决方案，但也都有其自身的局限性。因而，探索制备高性能、无团聚的、满足市场需求的γ-A12O3的制备技术，已经引起国内外研究者的广泛关注。本文采用沉淀法制备超细球形氧化铝，用硫酸铝铵为母液，碳酸氢铵为沉淀剂，通过比较不同反应体系的PH值，反应时间，干燥、陈化时间，烧成温度等，测试不同条件下产物的性能，确定出合理的工艺参数，从而制备出粒度小，形貌均匀的超细球形氧化铝。 氧化铝有很多晶型，目前发现的在十二种以上，其中常见的有α、γ、η、θ、β、δ等[2]，除β一A1203是含钠离子的Na20。11A1203以外[3],其他几种都是A1203 的变体。其中主要的、也是在实际工业中得到重要应用的是α-A12O3、β-A12O3和γ- A12O3三种晶型，最稳定的是α-A12O3，其他均为不稳定的过渡晶型，在高温下可以转变为α相。 几种常见的氧化铝的晶型及应用 ①γ-Al2O3 γ-Al2O3是最常见的过渡型氧化铝，属于尖晶石结构，在自然界中并不存在。γ-Al2O3制备工艺简单，一般在低温下（500~700°C范围内）可以形成。γ相粒子的粒径很小，多数在5~10nm，拥有巨大的比表面积，可以达到1000m2/g 以上。γ相粒子最主要的用途就是作为催化剂的载体，用于石油化工和环境保护等领域。但是当含水量过高或者温度过高时，γ相粒子就会长大、烧结，也可能向稳定的α相转变，从而失去其巨大的比表面积，导致催化剂的实效。因此，增加γ相在高温条件下的稳定性很关键。目前多采用在γ相中添加稀土元素等少量物质来改善其表面能，从而有效地抑制了γ-Al2O3相变和烧结的发生，提高了比表面的稳定性。 ②β-Al2O3

《粉体材料表面改性》课程教学大纲

《粉体材料表面改性》课程教学大纲 课程代码：050542002 课程英文名称：Surface Modification of powder （A2） 课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0 适用专业：粉体科学与工程专业 大纲编写（修订）时间：2017.3 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 粉体表面改性是粉体科学与工程专业方向课，为选修课。本门课程讲授粉体表面改性的原理、方法、工艺、设备及表面改性剂的性能及应用、各行业典型粉体及纳米粉体饿表面改性方法、实践及改性产品的检测及表征方法。通过本课程的学习，不仅让学生掌握粉体表面改性的相关理论，同时培养学生发现、分析与解决问题的能力和精密进行科学研究的技能。为学生将来从事粉末材料、粉体工程领域的生产、科研打下坚实的理论和实践基础。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1．掌握粉体材料表面改性工艺的方法和原理； 2．使学生掌握目前工业表面改性典型设备； 3．使学生了解表面改性剂的种类、性质、使用条件； 4．掌握粉体改性前后的物性变化及相关的检测方法； 5. 进一步结合创新创业培养目标，加强学生创新能力的培养，使学生具备独立进行粉体表面原位修饰工艺设计与设备选型的能力。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：掌握粉体表面改性一般知识，包括粉体表面改性的原理、方法、工艺、设备及表面改性剂的性能及应用、改性产品的检测及表征方法等。 2.基本理论和方法：掌握粉体表面的物性，粉体表面改性的基本原理、掌握粉体表面改性工艺设计和设备；了解常见工业粉体的表面改性方法及应用。 3.基本技能:掌握粉体改性工艺设计计算、独立进行设备选型的技能等。了解特种粉体的生产工艺、制备技术及行业发展趋势。具备制备、加工特种粉体的必要的基础知识和基本技能。 （三）实施说明 本课程安排在第七学期学习，共24学时，其中理论讲课24学时。根据教学的需要，有针对性地对教学内容适当增减，各部分学时数可适当调整2学时。 1．教学方法：课堂讲授中重点对基本概念、基本原理和基本方法的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；积极增加课堂教学的趣味性和互动性，充分调动学生学习的主观能动性；注意培养学生独立进行科学研究的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。 2．教学手段：本课程属于专业课，涉及到许多物粉体表面改性的设备，因此在教学中采用ppt与课堂讲授相结合的教学手段，培养学生浓厚的学习兴趣，确保在有限的学时内，高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课的要求

活性氧化铝的改性

活性氧化铝的改性 一、前言 氧化铝是一种重要的化工产品，具有高硬度、高强度、耐磨、耐热、耐腐蚀等一系列优异性能。大部分的氧化铝被用于制备原铝，不过由于其优异的性能也广泛用于陶瓷、磨料、医药、吸附剂、催化剂及其载体等领域[1~4]。到目前为止，已知氧化铝有15种以上不同的结构形态（δ-，γ-，κ-，η-，θ-，χ-，ρ-，α-Al2O3等），因其结构形态的不同，氧化铝的宏观结构性质（如密度、孔隙率、孔径分布、比表面积等）也各不相同。 氧化铝按其用途可分为稳定态氧化铝和过渡态氧化铝。稳定态氧化铝指的是刚玉相氧化铝（α-Al2O3），其结构稳定且不含水，是各种形态的氢氧化铝在温度超过1000℃后完全脱水得到的产品[5]。这类氧化铝一般不具有活性。 过渡态氧化铝是由氧化铝前驱体在不同温度下制得的区别于刚玉（α -Al2O3）的所有晶相的总称，按生成温度可分为低温氧化铝和高温氧化铝两大类[6]。 (1)低温氧化铝（又称γ-组）：这类氧化铝有ρ-、η-、γ-和χ-Al2O3，是由氢氧化铝在脱水温度不超过600℃时煅烧得到的产品。这类氧化铝分子中存在大量的羟基，可以用化学式Al2O3·nH2O（0