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现代净水活性氧化铝为白色球状多孔性颗粒,粒度均匀,表面光滑,机械强度大,吸湿性强,吸水后不胀不裂保持原状,、无臭、不溶于水、乙醇,对氟有很强的吸附性,主要用于高氟地区饮用水的除氟。
1904年世界氧化铝产量仅为1000吨,1941年已达100万吨。到1987年世界上有25个国的41个公司82家氧化铝厂生产氧化铝,已经在生产着的和计划投产的氧化铝厂的总年产能为4300万吨。主要的氧化铝生产国有澳大利亚、美国、苏联、牙买加、日本、南斯拉夫、西德、法国、苏里南和加拿大。国外生产氧化铝绝大多数采用拜耳法,其次是烧结法和联合法,多年来国外氧化铝生产在改革工艺流程,降低能耗,研制能、低消耗的大型设备;探索资源的综合利用;提高产品质量,增加产品品种;检测分析、操作控制自动化等方面都取得了很大进展。
根据氧化铝的物理性质,通常又可将氧化铝分为砂状、面粉状和中间状三种类型。这三种类型的氧化铝在物理性质上有较大的差别。砂状氧化铝具有较小的容重,较大的比表面积,略小的安息角,含较少量的a-Al2O3,粗粒较多且均匀,强度较高。面粉状氧化铝则有较大的容重,小的比表面积,含较多的a-Al2O3,细粒较多,强度差。而中间状氧化铝的物理性质介于二者之间。各种氧化铝的物理性质见表1-3。
氧化铝,俗称矾土,化学式为Al2O3。白色粉末,密度3.9~4.0g/cm3,熔点2050℃,沸点2980℃。其不溶于水,能缓慢溶于浓硫酸。其可用于炼制金属铝,也是制坩埚、瓷器、耐火材料和人造宝石的原料。用作吸附剂、催化剂及催化剂载体的氧化铝称为“活性氧化铝”,其具有多孔性、高分散度和大的比表而积等特性,广泛用于石油化工、精细化工、生物以及制药等领域。
吸附剂及催化剂载体用氧化铝是一种精细化学品,也是一种化学品。不同用途对物性结构的要求不同,这就是其性强、品种牌号多的缘故。据统计,用氧化铝作催化剂及载体的数量,比分子筛、硅胶、活性炭、硅藻土及硅铝胶的催化剂总用量还多。由此可见氧化铝在催化剂及载体中的举足轻重的地位。其中η-Al2O3和γ-Al2O3又是重要的催化剂及载体,它们都是含有缺陷的尖晶石结构,两者的区别是:四面体的晶体结构不同(γ>η),六方层的堆排规整性不同(γ>η)以及Al—O键距不同(η>γ,差值0.05~0.1nm)。
活性氧化铝作为吸附剂的主要的工业应用包括气体干燥、液体干燥、水质净化、石油工业的选择吸附以及色层分离工艺等。
由于活性氧化铝对水有较强的亲和力,因此在气体干燥中得到了广泛应用。能够用活性氧化铝干燥的气体主要有:乙炔、裂解气、焦炉气、氢气、氧气、空气、乙烷、氯化氢、丙烷、氨气、乙烯、硫化氢、丙烯、氩气、甲烷、二氧化硫、二氧化碳、天然气、氦气、氮气、氯气等。由于活性氧化铝吸附水时放出大量的热,因此,应用时要综合干燥能力、干燥速度、换热及再生方式等进行设计。
活性氧化铝可以干燥的液体主要有:芳香烃类、高分子烯烃类、汽油、煤油、环己烷、丙烯、丁烯以及许多卤化烃类等。这些液体与氧化铝接触时,二者不会发生反应或聚合,同时,干燥的液体中不含有容易吸附在氧化铝表面并且再生时不易去掉的组分。
在水质净化方面,活性氧化铝除主要用于去除饮水中的氟化物外,对工业污水颜色及气味的消除也很有效果。此外,活性氧化铝在碳水化合物的回收和选择性吸附及动力系统油的养护中也有普遍应用。