RU2754740C2 - Способ синтеза оксида алюминия - Google Patents
Способ синтеза оксида алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2754740C2 RU2754740C2 RU2019137192A RU2019137192A RU2754740C2 RU 2754740 C2 RU2754740 C2 RU 2754740C2 RU 2019137192 A RU2019137192 A RU 2019137192A RU 2019137192 A RU2019137192 A RU 2019137192A RU 2754740 C2 RU2754740 C2 RU 2754740C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- bringing
- aluminum nitrate
- temperature
- aqueous ammonia
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 12
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 13
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims abstract description 21
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 13
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 4
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 9
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 15
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 10
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 claims description 9
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 7
- OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N zirconium nitrate Chemical compound [Zr+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 2
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 17
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- -1 aluminum cations Chemical class 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N aluminium nitrate Chemical compound [Al+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/04—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
- C01F7/14—Aluminium oxide or hydroxide from alkali metal aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/30—Preparation of aluminium oxide or hydroxide by thermal decomposition or by hydrolysis or oxidation of aluminium compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу синтеза порошка оксида алюминия. Способ включает стадии приведения в контакт кислого раствора, представляющего собой кислый раствор нитрата алюминия, и основного раствора, представляющего собой водный раствор аммиака, нагрева суспензии при температуре от 50 до 200оС в течение периода не менее 5 ч, фильтрации, сушки при температуре от 50 до 140оС не менее 1 ч и обжига при температуре не менее 500оС. Способ характеризуется тем, что приведение в контакт кислого раствора нитрата алюминия и водного раствора аммиака осуществляют при комнатной температуре, значение рН принадлежит интервалу значений от 5,2 до 6,2 и в течение всего процесса приведения в контакт кислого раствора нитрата алюминия и водного раствора аммиака значение рН не изменяется более чем на 0,3 ед. за счет дискретной подачи водного раствора аммиака. Процесс приведения в контакт кислого раствора нитрата алюминия и водного раствора аммиака проводят в течение периода от 1 до 10 ч, после приведения в контакт кислого раствора нитрата алюминия и водного раствора аммиака увеличивают значение рН до выбранного из интервала от 8,0 до 9,5 подачей водного раствора аммиака. Предлагаемый способ позволяет получить порошок оксида алюминия с щелевидным типом пор, уменьшить количество стадий процесса, снизить его энергоемкость и временные затраты. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 пр.
Description
Изобретение относится к способам получения порошков оксидных материалов гидрометаллургическим способом, а именно к способу синтеза оксида алюминия, который может быть использован в качестве катализатора, носителя катализатора, сорбента и др.
Метастабильные формы оксида алюминия и систем на его основе широко распространены как катализаторы или носители катализаторов за счет высоких значений удельной площади поверхности и относительной стабильности развитой поверхности под воздействием высоких температур, высокой концентрации кислотно-основных центров на поверхности частиц.
Существует огромное количество методов синтеза оксида алюминия, подразумевающих использование различных соединений-прекурсоров: органических солей, металлического алюминия, неорганических солей и др. Однако наиболее распространены те способы синтеза оксида алюминия, которые подразумевают использование в качестве прекурсора гидроксиды или оксигодроксиды алюминия.
Значительное число литературных источников, описывающих способ получения оксида алюминия из соединений его гидроксидов, раскрывают методы «прямого» или «обратного» осаждения гидроксида или оксогидроксида алюминия. Под «прямым» осаждением подразумевают такую организацию процесса осаждения, что в раствор неорганической соли алюминия подают соединение-осадитель с показателем кислотности рН>7 до полного осаждения катионов алюминия в растворе. Под «обратным» осаждением подразумевают такую организацию процесса осаждения, что раствор неорганической соли алюминия подается в раствор соединения-осадителя с показателем кислотности рН>7 до полного осаждения катионов алюминия.
Однако в процессе формирования твердой фазы гидроксида алюминия возможно прецизионно управлять свойствами частиц осадка гидроксида или оксигидроксида, которые далее после термической обработки наследуются частицами оксида алюминия. Подобный подход получил широкое распространение в последнее десятилетие.
Например, способ [Осажденный оксид алюминия и способ его приготовления: пат. 2690357 Рос. Федерация: МПК C01P 2002/54, C01P 2002/6, C01F 7/141 / Рабайоли М.Р.; заявитель и патентообладатель Сэсол Перформанс Кемикалз ГМБХ. - № 2017107503, заявл. 05.08.2015, опубл.: 31.05.2019, Бюл. № 16] описывает такую последовательность технологических операций: приготовление смеси алюминия с рН от 3 до 4 растворением соли в воде; добавление алюмината щелочного металла к смеси для образования зародышевой смеси, причем добавление алюмината щелочного металла к смеси происходит с такой скоростью, чтобы поддерживать рН зародышевой смеси от 6,0 до 7,5 (предпочтительно от 6,5 до 7,0); старение зародышевой смеси (предпочтительно от 68 до 78°С в течение от 5 до 20 мин); добавление к зародышевой смеси дополнительного количество упомянутой соли алюминия и упомянутого алюмината щелочного металла, причем его производят с такой скоростью, чтобы поддерживать рН осажденной смеси от 6,9 до 7,8 (предпочтительно от 7,2 до 7,5, причем технологическую операцию выполняют в течение времени в интервале от 20 до 70 мин); увеличение значения рН до выбранного из интервала от 8,8 до 9,3 и нагрев осажденной смеси; извлечение осажденного гидроксида алюминия. Также возможно добавить дополнительный этап, где вводят в осажденный гидроксид или оксид алюминия в качестве стабилизирующей добавки предшественника Lа2О3. Конечный продукт характеризуется значением площади поверхности 60-80 м2/г после прокаливания в течение 24 часов при 1100°С и объемом пор 0,8-1,1 м3/г после прокаливания в течение одного часа при 1000°С.
Недостатком указанного способа можно считать многоступенчатость процесса и наличие энергозатратной стадии: первичного формирования и гидротермальной обработки суспензии зародышей твердой фазы. Более того, не указан тип пор образца.
Способ [Способ получения широкопористого гамма-оксида алюминия: пат. 2482061 Рос. Федерация: МПК B82Y 40/00, B82B 3/00, C01F 7/02 / Иванова А.С., Корнеева Е.В., Карасюк Н.В.; заявитель и патентообладатель РФ, от имени которой выступает Минпромторг РФ. - № 2011139059/05, заявл. 23.09.2011, опубл.: 20.05.2013, Бюл. № 14] описывает такую последовательность технологических операций: осаждение раствора соли нитрата алюминия водным раствором аммиака при рН 7±0,1 и температуре 70±2°С; выдержка суспензии в течение 3-5 ч; формование пасты с влажностью 58ч66%, полученной смешением 66ч70% влажного осадка гидроксида и порошка, высушенного на распылительной сушилке 30ч34% влажного осадка гидроксида, приготовленного в виде суспензии; сушки и прокаливания при 550-600°С. Конечных продукт представляет из себя широкопористый гамма-оксид алюминия, характеризующийся мономодальным распределением пор по размерам, с величиной удельной поверхности, равной 340ч370 м2/г, объемом пор - 0,82ч1,09 см3/г и средним диаметром пор - 9,2ч11 нм.
Недостатком указанного способа можно считать многоступенчатость процесса и наличие энергозатратной стадии: формования пасты и распылительной сушки суспензии. Более того, не указано изменение характеристик пористости и поверхности при увеличении температуры обжига до значений выше 1000оС.
В качестве прототипа выбран способ [Аморфный мезопористый оксид алюминия с высокой связностью и способ его производства: пат. 2683778 Рос. Федерация: МПК B01J 35/10, B01J 21/04, C01F 7/02 / Буаллег Малика, Буври Селин; заявитель и патентообладатель ИФП Энержи Нувелль. - № 2017100949; заявл. 09.06.2015; опубл. 16.07.2018, Бюл. № 20], который содержит следующие технологические операции: (1) приведение в контакт кислого и основного растворов, из которых хотя бы один содержит соединение алюминия, таким образом, что значение рН изменяется в пределах интервала от 8,5 до 10,5, значение температуры находится в интервале от 10 до 50оС, а осаждение проводят в течении периода от 2 до 30 минут; (2) нагрев суспензии при температуре от 50оС до 200оС в течение периода от 30 минут до 5 часов; (3) фильтрацию с промывкой слоя осадка водой; (4) термическую обработку: сушку и обжиг. Конечных продукт представляет из себя порошок оксида алюминия, характеризующийся удельную поверхность по БЭТ от 50 до 450 м2/г.
Недостатком указанного способа можно считать многоступенчатость процесса и наличие энергозатратной стадии: промывку геля водой, которая требует больших временных затрат и производит большое количество промывных вод на утилизацию.
Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, - предотвращение инкапсулирования активного компонента катализатора, а также многостадийность процесса и высокие временные и энергетические затраты для получения порошка стабилизированного оксида алюминия с термически стабильной удельной поверхностью.
Технический результат - получение порошка оксида алюминия с щелевидным типом пор, а также снижение энергоемкости и временных затрат процесса синтеза. Более того происходит снижение количества стадий процесса получения порошка стабилизированного оксида алюминия с термически стабильной удельной поверхностью.
Технический результат достигается последовательностью следующих технологических операций:
(1) приведение в контакт при комнатной температуре кислого раствора неорганической соли алюминия и, возможно, неорганической соли металла, образующего стабилизирующую добавку, и основного раствора, таким образом, что значение рН в течение всего процесса осаждения изменяется не более, чем на 0,3 ед. и принадлежит интервалу значений от 5,2 до 6,2, сам процесс проводят в течение периода от 1 часа до 10 часов;
(1а) увеличение значения рН до выбранного из интервала от 8,5 до 9,5;
(2) нагрев суспензии при температуре от 50оС до 200оС в течение периода не менее 5 часов;
(3) фильтрацию, не предполагающую операцию промывки осадка;
(4) термическую обработку: сушку и обжиг.
Сущность изобретения поясняется фигурами, где изображено:
- на Фиг. 1: изотермы низкотемпературной адсорбции/десорбции азота, полученные при помощи прибора Quantochrom Nova 1200e, для образца, синтезированного по Примеру 1, где 1 – синтезированный образец, 2 – образец после обжига при 1000оС в течение 4 часов;
- на Фиг. 2: изотермы низкотемпературной адсорбции/десорбции азота, полученные при помощи прибора Quantochrom Nova 1200e, для образца, синтезированного по Примеру 2, где 1 – синтезированный образец, 2 – образец после обжига при 1000оС в течение 4 часов;
- на Фиг. 3: изотермы низкотемпературной адсорбции/десорбции азота, полученные при помощи прибора Quantochrom Nova 1200e, для образца, синтезированного по Примеру 3, где 1 – синтезированный образец, 2 – образец после обжига при 1000оС в течение 4 часов;
- на Фиг. 4: изотермы низкотемпературной адсорбции/десорбции азота, полученные при помощи прибора Quantochrom Nova 1200e, для образца, синтезированного по Примеру 4, где 1 – синтезированный образец, 2 – образец после обжига при 1000оС в течение 4 часов.
Под стабилизированным оксидом алюминия понимают оксид алюминия с добавками оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ), например, Al2O3-La2O3 или Al2O3-ZrO2. Описанный способ подходит для синтеза систем на основе оксида алюминия с содержанием добавки до 10 масс.% в пересчете на массу конечного оксида. Количество добавки не является существенным признаком изобретения. Наиболее оптимально значение 3 масс.%, такие системы получили широкое распространение в промышленности. Использование систем с содержанием добавки более 10 масс.% не приводит к дополнительному улучшению свойств.
На первой стадии осуществляют приведение в контакт при комнатной температуре кислого раствора неорганической соли алюминия, возможно, с добавкой неорганической соли РЗЭ и основного раствора. В качестве кислого раствора неорганической соли алюминия можно использовать водные растворы нитрата алюминия с концентрацией по прототипу изобретения, наиболее предпочтительно от 0,25 до 2,5 М. Возможно добавление кислого раствора неорганической соли РЗЭ, наиболее предпочтительно добавление раствора нитрата La или раствора нитрата Zr, в мольном соотношении Al : La = от 100:0 до 97:3 и Al : Zr = от 100:0 до 96:4 соответственно. В качестве основного раствора можно использовать любой раствор со свободными ОН– -ионами и рН>7, например, растворы щелочей или аммиака. Наиболее предпочтительно использовать растворы аммиака с концентрацией от 10 до 27 масс.%.
Приведение в контакт кислого раствора неорганической соли алюминия, возможно, с добавкой неорганической соли РЗЭ и основного раствора осуществляют в течение периода не менее 1 часа при комнатной температуре таким образом, что значение рН принадлежит интервалу от 5,2 до 6,2 и в течение процесса приведения в контакт кислого раствора и основного раствора значение рН изменяется не более, чем на 0,3 ед. рН. Приведение в контакт кислого раствора неорганической соли алюминия и основного раствора осуществляют любым способом при помощи любого оборудования, позволяющим выполнить вышеперечисленные условия.
Далее осуществляют увеличение значения рН до значения, выбранного из интервала от 8,0 до 9,5. Увеличение значения рН можно производить любым раствором со свободными ОН– -ионами и рН>7, например, растворами щелочей или аммиака. Наиболее предпочтительно использовать растворы аммиака с концентрацией от 10 до 27 масс.%. Дозировать основный раствор можно любым известным методом с любой скоростью.
На второй стадии осуществляют нагрев суспензии при температуре от 100оС до 140оС в течение периода не менее 5 часов, наиболее предпочтительно 9-12 часов. Операцию нагрева предпочтительно проводят в закрытом сосуде типа автоклав. Скорость нагрева не является критичной.
На третьей стадии осуществляют отделение осадка от маточного раствора любым известным методом (вакуумной фильтрацией, центрифугированием и т.д.).
На четвертой стадии осуществляют термическую обработку отфильтрованного осадка. Сушку осадка при температуре от 50 до 140оС длительностью не менее 1 часа, обжиг при температуре не менее 500оС в течение любого по длительности периода времени. Для синтеза оксида алюминия достаточно провести обжиг до температуры 500оС после чего весь осажденный гидроксид или оксигидроксид перейдет в форму оксида. Наиболее предпочтительной длительностью обжига выбраны значения из интервала от 1 часа до 5 часов. Длительность обжига менее 1 часа приводит к получению мелкокристаллического дефектного оксида алюминия, длительность обжига более 5 часов не оправданна с точки зрения повышенного расхода энергии на процесс поддержания высокой температуры в печи. Однако, длительность обжига не является существенным признаком изобретения, так как заявленный технический результат выполняется при любой длительности обжига.
Авторы изобретения обнаружили, что при приведении в контакт при комнатной температуре кислого раствора неорганической соли алюминия и основного раствора происходит постепенное увеличение размера агрегатов частиц суспензии. Агрегаты приобретают околосферичную форму и значение среднего объемного диаметра 10-15 мкм. Предположительно, это происходит благодаря вырождению двойного электрического слоя в диапазоне значений рН, близком к значению рН изоэлектрической точки гидроксида алюминия. После повышения значения рН до 8,0-9,5 и длительной выдержке при повышенной температуре происходит образование двойного электрического слоя с гидратацией агрегатов частиц, однако размер и форма агрегатов не претерпевают изменения. При длительной выдержке при повышенной температуре снижается потенциал взаимодействия частиц за счет снижения некомпенсированной поверхностной энергии. При фильтрации такие агрегаты не забивают поры фильтра и легко пропускают маточный раствор, при сушке агрегаты распадаются на более мелкие частицы, которые менее склонны спекаться при обжиге.
Сущность и преимущества изобретения могут быть проиллюстрированы следующими примерами.
Площадь удельной поверхности измеряли методом низкотемпературной адсорбции/десорбции азота по теории БЭТ при помощи прибора Quantochrom Nova 1200e. Тип пор определяли по рекомендациям IUPAC. Чтобы оценить термическую стабильность значений удельной поверхности проводили дополнительный обжиг при 1000оС в течение 4 часов.
Пример 1.
Этот пример относится к синтезу Al2O3 без добавки стабилизатора.
В первый стакан вносят 1 дм3 водного раствора нитрата алюминия с концентрацией 1 М. Во второй стакан вносят 1 дм3 водного раствора аммиака с концентрацией 10 масс.%. В реактор объемом 3 дм3 вносят 0,25 дм3 воды. При активном перемешивании с помощью перистальтических насосов подают раствор нитрата алюминия с постоянной скоростью 10 см3/мин и водный раствор аммиака дискретно при падении рН ниже значения 6,0 так, что в процессе осаждения рН равно (6,0±0,3) единицам. Осаждение ведут до тех пор, пока в первом стакане не закончится раствор нитрата алюминия. Далее рН суспензии увеличивают до значения 9,0 водным раствором аммиака с концентрацией 10 масс.%. После суспензию помещают в стеклянную емкость и подвергают нагреву в автоклаве до 130оС и выдержке при этой температуре в течение 10 часов.
После охлаждения суспензии до комнатной температуры проводят фильтрацию на вакуумном фильтре, далее сушку полученного осадка в сушильном шкафу при температуре 140оС в течение 4 часов и обжиг при 500оС в течение 4 часов.
Значение удельной площади поверхности образца равно 240 и 96 м2/г, общего объема пор - 0,46 и 0,35 см3/г, среднего диаметра пор - 8 и 15 нм соответственно синтезированный образец и после обжига при 1000оС.
Пример 2.
Этот пример относится к синтезу системы Al2O3-10% ZrO2.
Последовательность операций аналогична приведенной в Примере 1. В первый стакан вносят дополнительно 10,4 см3 раствора нитрата циркония с концентрацией 4 М. После осаждения значение рН увеличивают до значения 9,5. Нагрев суспензии в автоклаве проводят до 140оС и выдержке при этой температуре в течение 12 часов. Параметры фильтрации, сушки и обжига не изменяют.
Значение удельной площади поверхности образца равно 225 и 116 м2/г, общего объема пор - 0,53 и 0,49 см3/г, среднего диаметра пор - 9 и 17 нм соответственно синтезированный образец и после обжига при 1000оС.
Пример 3.
Этот пример относится к синтезу системы Al2O3-3% La2O3.
Последовательность операций аналогична приведенной в Примере 2. В первый стакан вносят 1,8 дм3 раствора нитрата алюминия и 18 см3 раствора нитрата лантана с концентрацией 1 М. Скорость подачи кислого раствора в реактор составляет 3 см3/мин. Значение рН в реакторе поддерживают равным 5,2±0,3. После завершения процесса осаждения рН поднимают до значения 8,0. Суспензию подвергают нагреву до 100оС в течение 5 часов. Далее сушат 1 час при температуре 50оС и обжигают в печи при нагреве порошка до 1000оС без выдержки при этой температуре.
Значение удельной площади поверхности равно 282 и 109 м2/г, общего объема пор - 0,35 и 0,30 см3/г, среднего диаметра пор - 5 и 11 нм соответственно синтезированный образец и после обжига при 1000оС.
Пример 4 (сравнительный)
Этот пример относится к синтезу Al2O3 без добавки стабилизатора согласно способу, описанному в прототипе.
В первый стакан вносят 1,8 дм3 водного раствора нитрата алюминия с концентрацией 1 М. Во второй стакан вносят 1 дм3 водного раствора аммиака с концентрацией 10масс.%. В реактор объемом 3 дм3 вносят 0,25 дм3 воды. С помощью перистальтических насосов подают в два потока водный раствор нитрата алюминия и водный раствор аммиака так, что в процессе осаждения рН=(9,5±1,0). Образующуюся суспензию активно перемешивают. Осаждение ведут до тех пор, пока в первом стакане не закончился раствор нитрата алюминия. После суспензию помещают в стеклянную емкость и подвергают нагреву в автоклаве до 130оС и выдержке при этой температуре в течение 5 часов.
После охлаждения суспензии до комнатной температуры проводят фильтрацию на вакуумном насосе с промывкой слоя осадка на фильтре 2 дм3 дистиллированной воды, далее сушку полученного осадка в сушильном шкафу при температуре 140оС в течение 4 часов и обжиг при 500оС в течение 4 часов.
Значение удельной площади поверхности равно 193 и 81 м2/г, общего объема пор - 0,40 и 0,36 см3/г, среднего диаметра пор - 8 и 13 нм соответственно синтезированный образец и после обжига при 1000оС.
Claims (2)
1. Способ синтеза порошка оксида алюминия, включающий стадии приведения в контакт кислого раствора, представляющего собой кислый раствор нитрата алюминия, и основного раствора, представляющего собой водный раствор аммиака, нагрева суспензии при температуре от 50 до 200оС в течение периода не менее 5 ч, фильтрации, сушки при температуре от 50 до 140оС не менее 1 ч и обжига при температуре не менее 500оС, отличающийся тем, что приведение в контакт кислого раствора нитрата алюминия и водного раствора аммиака осуществляют при комнатной температуре, значение рН принадлежит интервалу значений от 5,2 до 6,2 и в течение всего процесса приведения в контакт кислого раствора нитрата алюминия и водного раствора аммиака значение рН не изменяется более чем на 0,3 ед. за счет дискретной подачи водного раствора аммиака, процесс приведения в контакт кислого раствора нитрата алюминия и водного раствора аммиака проводят в течение периода от 1 до 10 ч, после приведения в контакт кислого раствора нитрата алюминия и водного раствора аммиака увеличивают значение рН до выбранного из интервала от 8,0 до 9,5 подачей водного раствора аммиака.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кислый раствор нитрата алюминия дополнительно содержит добавку раствора нитрата лантана или раствора нитрата циркония с мольным соотношением Al : La = от 100:0 до 97:3 или Al : Zr = от 100:0 до 96:4 соответственно.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137192A RU2754740C2 (ru) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | Способ синтеза оксида алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137192A RU2754740C2 (ru) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | Способ синтеза оксида алюминия |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019137192A RU2019137192A (ru) | 2021-05-20 |
| RU2019137192A3 RU2019137192A3 (ru) | 2021-05-20 |
| RU2754740C2 true RU2754740C2 (ru) | 2021-09-06 |
Family
ID=75920192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019137192A RU2754740C2 (ru) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | Способ синтеза оксида алюминия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2754740C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2815309C1 (ru) * | 2023-06-19 | 2024-03-13 | Общество с ограниченной ответственностью "САПФИР - Химические технологии" | Способ синтеза оксида алюмния, стабилизированного оксидом лантана |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482061C1 (ru) * | 2011-09-23 | 2013-05-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Способ получения широкопористого гамма-оксида алюминия |
| WO2016022709A1 (en) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | Sasol Performance Chemicals Gmbh | Precipitated alumina and method of preparation |
| RU2683778C2 (ru) * | 2014-06-13 | 2019-04-02 | Ифп Энержи Нувелль | Аморфный мезопористый оксид алюминия с высокой связностью и способ его производства |
| RU2698878C2 (ru) * | 2014-12-18 | 2019-08-30 | Ифп Энержи Нувелль | Способ получения шариков оксида алюминия путем формования высокодиспергируемого геля методом стекания капель |
-
2019
- 2019-11-20 RU RU2019137192A patent/RU2754740C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2482061C1 (ru) * | 2011-09-23 | 2013-05-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Способ получения широкопористого гамма-оксида алюминия |
| RU2683778C2 (ru) * | 2014-06-13 | 2019-04-02 | Ифп Энержи Нувелль | Аморфный мезопористый оксид алюминия с высокой связностью и способ его производства |
| WO2016022709A1 (en) * | 2014-08-08 | 2016-02-11 | Sasol Performance Chemicals Gmbh | Precipitated alumina and method of preparation |
| RU2698878C2 (ru) * | 2014-12-18 | 2019-08-30 | Ифп Энержи Нувелль | Способ получения шариков оксида алюминия путем формования высокодиспергируемого геля методом стекания капель |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2815309C1 (ru) * | 2023-06-19 | 2024-03-13 | Общество с ограниченной ответственностью "САПФИР - Химические технологии" | Способ синтеза оксида алюмния, стабилизированного оксидом лантана |
| RU2826985C1 (ru) * | 2024-02-19 | 2024-09-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Способ получения гранулированного макропористого оксида алюминия |
| RU2850218C1 (ru) * | 2025-03-05 | 2025-11-06 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Способ получения гидроксида алюминия, используемого для приготовления алюмооксидного носителя катализатора риформинга |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2019137192A (ru) | 2021-05-20 |
| RU2019137192A3 (ru) | 2021-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI76057C (fi) | Foerfarande foer framstaellning av ceriumoxid med en specifik yta av minst 85 + 5 m2/g och ceriumoxid. | |
| KR102406566B1 (ko) | 침강 알루미나 및 제조방법 | |
| CN102092749A (zh) | 一种薄水铝石的制备方法 | |
| AU2012340368B2 (en) | Mesoporous titanium dioxide nanoparticles and process for their production | |
| JPS62275022A (ja) | 新規な形態学的特徴を有する酸化第二セリウム | |
| EP2964377A2 (en) | Alkaline earth metal aluminate spinels and method for the preparation and use thereof | |
| CN108502897A (zh) | 一种Zr掺杂SBA-15介孔分子筛材料的光化学绿色合成方法 | |
| RU2349550C2 (ru) | Способ приготовления циркониевых оксидов и смешанных оксидов на циркониевой основе | |
| CN106276992A (zh) | 一种叶片状纳米γ-氧化铝的制备方法 | |
| CN104692429A (zh) | 一种大比表面积大孔体积薄水铝石的可控制备方法 | |
| Kowalik et al. | Structure and morphology transformation of ZnO by carbonation and thermal treatment | |
| CN1266020A (zh) | 一种一水软铝石超细纳米粉体的制备方法 | |
| JP2013129574A (ja) | メソポーラスアルミナの製造方法 | |
| RU2754740C2 (ru) | Способ синтеза оксида алюминия | |
| CN105727922B (zh) | 一种Li掺杂SrTiO3十八面体纳米颗粒的制备方法及产物 | |
| RU2694751C2 (ru) | Гель с высокой степенью диспергируемости и способ его получения | |
| RU2698674C2 (ru) | Неорганические составные оксиды и способы их производства | |
| CN100522816C (zh) | 一种具有粒子内介孔结构的γ-氧化铝纳米粉体的制备方法 | |
| Guo et al. | Unusual structural phase transition in nanocrystalline zirconia | |
| CN103112878A (zh) | 一种制备大比表面积氧化铝的方法 | |
| Granados-Correa et al. | The effect of the calcination temperature of boehmite on its Co (II) adsorption properties | |
| CN104692426A (zh) | 一种高水热稳定性的介孔γ-Al2O3的合成方法 | |
| CN103523830A (zh) | 一种高比表面积的纯单斜相二氧化锆的制备方法 | |
| KR20070092627A (ko) | 광촉매 분산체 | |
| CN104495906A (zh) | 一种γ-氧化铝掺杂稀土氧化物的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20211129 |