活性氧化铝的制备.doc

活性氧化铝的制备活性氧化铝（Al2O3）是一种具有优异性能的无机物质，不仅能做脱水吸附剂、色谱吸附剂，更重要的是做催化剂载体，并广泛用于石油化工领域。它涉及到重整、加氢、脱氢、脱水、脱卤、歧化、异构化等各种反应。所以能如此广泛地被采用，主要原因是它结构上有多种形态及物化性质上千差万别。学习有关Al2O3的制备方法，对掌握催化剂制备有重要意义。一、实验目的1、通过铝盐与碱性沉淀剂的沉淀反应，掌握氧化铝催化剂和催化剂载体的制备过程。2、了解制备氧化铝水合物的技术和原理。3、掌握活性氧化铝的成型方法。二、合成方法及原理1、以铝盐为原料用AlCl36H2O，Al2(SO4)318H2O，Al(NO3)3Cl39H2O，KAl (SO4)424H2O等的水溶液与沉淀剂氨水、NaOH、Na2CO3等溶液作用生成氧化铝水合物。球状活性氧化铝以三氯化铝为原料有较好的成型性能。实验多使用该法制备水合氧化铝。2、以偏铝酸钠为原料偏铝酸钠可在酸性溶液作用下分解沉淀析出氢氧化铝。此原料在工业生产上较经济，是常用的生产活性氧化铝的路线，但常因混有不易脱除的Na+ ，故常用通入CO2的方法制各种晶型的Al(OH)3。制备过程中有Al3+ 和OH 存在是必要的，其他离子可经水洗被除掉。另外还有许多方法，它们都是为制取特殊要求的催化剂或载体而采用的。制备催化剂或载体时，都要求除去S、P、As、Cl等有害杂质，否则催化活性较差。本实验采用铝盐与氨水沉淀法。将沉淀物在pH=89范围内老化一定时间，使之变成水铝石，再洗涤至无氯离子。将滤饼用酸胶溶成流动性能较好的溶胶，用滴加法滴入油氨柱内，在油中受表面张力作用收缩成球，再进入氨水中，经中和和老化后形成较硬的凝胶球状物（直径在13mm之间），经水洗油氨后进行干燥。也可将酸化的溶胶喷雾到干燥机内，生成4080m的微球氢氧化铝。上述过程可用框图表示。沉淀是制成一定活性和物性的关键，对滤饼洗涤难易有直接影响。其操作条件决定了颗粒大小、粒子排列和结晶完整程度。加料顺序、浓度和速度也有影响，沉淀中pH值不同，得到的水化物则不同。例如：当Al3+ 倾倒于碱液中时，pH值由大于10向小于7转变。产物有各种形态水化物，不易得到均一形体。如果反向投料，若pH不超过10，只有两种形体，经老化也会趋于一种形体。为此，并流接触并维持稳定pH值，可得到均一的形体。老化是使沉淀形成不再发生可逆结晶变化的过程；同时使一次粒子再结晶、纯化和生长；另外也使胶粒之间进一步粘结，胶体粒子得以增大。这一过程随温度升高而加快，常常在较高温度下进行。洗涤是为了除去杂质。若杂质以相反离子形式吸附在胶粒周围而不易进入水中时，则需用水再搅拌情况下把滤饼打散成浆状物再过滤，多次反复操作才能洗净。若有SO42 存在则难以完全洗净。当pH近于7时，Al(OH)3会随水流失，一般应维持pH7。酸化胶溶是为成型需要设置的。这个过程是在胶溶剂存在下，使凝胶这种暂时凝集起来的分散相重新变成溶胶。当向Al(OH)3中加入少量HNO3时发生如下反应：生成的Al3+ 在水中电离并吸附在Al(OH)3表面上，NO3 为反离子，从而形成胶团的双电层，仅有少量HNO3就足以使凝胶态的滤饼全部发生胶溶，以致变成流动性很好的溶胶体。当Cl 或Na+或其他离子存在时，溶胶的流动性和稳定性变差。应尽可能避免杂质存在，否则会影响催化剂的活性。利用溶胶在适当pH和适当介质中能溶胶化的原理，可把溶胶以小滴形式滴入油层，这是由于表面张力而形成球滴，球滴下降中遇碱性介质形成凝胶化小球，以制备Al2O3小球催化剂。三、主要仪器和试剂马沸炉、电热恒温干燥箱、水浴锅、电动搅拌器、布氏漏斗、水泵三氯化铝、氨水、碳酸氢铵四、实验步骤1、 溶液配制（1） 取65ml蒸馏水放入150ml烧杯内，在粗天平上称量2.5克无水三氯化铝（要求快速称量，否则因吸湿而不准确），分次投入水中，搅拌后澄清。如果有不溶物或颗粒杂质，可用漏斗过滤，最终配成5% AlCl3溶液。（2） 取浓氨水（25%）50ml，用水稀释一倍待用。2、 水合氧化铝的制备（1） 将三氯化铝溶液放入烧杯内，升温至40，在搅拌下快速倒入氨水（按理论量80%），观察搅拌桨叶的转动情况。若溶液变粘稠，再加少许氨水，沉淀的胶体变稀，用玻璃棒沾取沉淀胶体滴入pH试纸上，测定pH在89之间则合格，停止加氨水，继续搅拌30分钟，随时测pH值，如有下降再补加氨水。（2） 30分钟后把温度升至70，停止搅拌，将其静止老化1小时。（3） 将老化的凝胶倒入抽滤漏斗内过滤。第一次过滤速度较快，随着洗涤次数的增加，过滤速度逐渐减慢。（4） 取出过滤抽干的滤饼，此操作称为打浆。全部变成浆状物后，再次过滤，通常至少洗涤5次，最后用硝酸银溶液滴定滤液，若不产生白色沉淀即为无氯离子。取少量凝胶在显微镜下观察。（5） 将洗好的滤饼放在500ml烧杯内，称重，待酸化使用。3、 干燥及灼烧洗净后的球状氢氧化铝凝胶，然后放于烘干箱中105下干燥6小时，再置于高温炉中500下灼烧4小时，最后生成Al2O3（当操作条件不当会混有Al2O3）。注意事项1、 温度的控制是该实验关键之处。2、 注意PH调节。参考文献【1】 触媒学会编. 触媒工学讲座10 元素别触媒便览. 地人书