[发明专利]拟薄水铝石和γ-Al2O3空心微球吸附剂的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及化学品氧化铝生产技术领域，确切地说是一种拟薄水铝石和γ-Al₂O₃(核壳)空心微球吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

拟薄水铝石是一种含水氧化铝，纳米拟薄水铝石具有比表面积大、表面原子不饱和等特点，具有较强的吸附能力。拟薄水铝石在400～700℃之间的焙烧产物γ-Al₂O₃在石油化工和精细化工等领域广泛用作催化剂载体、催化剂和吸附剂等[蔡卫权，余小锋.高比表面大中孔拟薄水铝石和γ-Al₂O₃的制备研究.化学进展，2007，19(9)：1322-1330]。由于纳米拟薄水铝石/γ-Al₂O₃材料的形貌和性能之间存在着紧密的联系，而拟薄水铝石在焙烧制备γ-Al₂O₃过程中形貌往往不发生变化，因此拟薄水铝石的形貌控制受到了研究者的关注，已成功制备的拟薄水铝石/γ-Al₂O₃形貌包括纳米管、纳米线、纳米带、纳米纤维、纳米棒、胡须状、花状和甜瓜状等，通常，用不同方法制取的形貌各异的拟薄水铝石/γ-Al₂O₃产品的性能指标也有所不同[LZhang，Y J Zhu.Microwave-assisted solvothermal synthesis of AlOOH hierarchicallynanostructured microspheres and their transformation to γ-Al₂O₃ with similar morphologies.J.Phys.Chem.C，2008，112，16764-16768]

迄今，活性氧化铝的生产工艺多为酸碱中和法、醇铝法和快速脱水法等，而吸附用活性氧化铝一般由快速脱水法生产，即以氢氧化铝为原料，将其粉碎后快速脱水而转化成ρ-Al₂O₃，加粘结剂造粒后依次经水化处理、焙烧和筛分制得活性氧化铝球。为了解决市售活性氧化铝因比表面积较低导致在吸附等领域存在的问题，许多科研者作出了努力，例如：中国专利文献“一种氧化铝吸附剂的制备方法”(公告号CN1124879C)公开了一种活性氧化铝负载碱(土)金属化合物组分制备吸附剂的方法，先将烘干、粉碎至一定目数的氢氧化铝在高温气流中快速脱水，随后将其放在盘式成球机中，喷入碱(土)金属化合物的水溶液，滚动成型，焙烧后制得活性氧化铝。随后，中国专利文献“一种吸附用活性氧化铝球生产方法”(公告号CN1263538C)又公开了一种比表面积在280m²/g以上的吸附用活性氧化铝球的生产方法，其主要特征是在氢氧化铝原料的快速脱水工序，将闪速焙烧炉的入口和出口温度分别控制在850～950℃和430～490℃，在制粒工序粘结剂的配方中每100份水加入8～12份碳酸氢铵、6～10份碳酸钠、40～60份ρ-Al₂O₃；料球水化后再用90～100℃的蒸汽水化4～6h；活化焙烧工序为在90～100℃下活化30～40min，所制得的活性氧化铝球在净化乙烯和丁烯等化工原料时吸附效果很好。但遗憾的是迄今还鲜有通过控制氧化铝形貌，进而开发具有高吸附性能活性氧化铝吸附剂的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以在较高的铝盐浓度范围内和相对较温和的水热反应条件下，实现晶粒度大小在一定范围内可控的拟薄水铝石/γ-Al₂O₃(核壳)空心微球的规模制备方法，这些产品具有优异的吸附性能，特别是对废水中刚果红等有机染料和苯酚等难降解有机物具有很好的吸附净化效果。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的吸附剂由以下方法制成，该方法的步骤包括：

1)将无机铝盐溶解在蒸馏水中，随后加入尿素和酒石酸钠，在搅拌下形成Al³⁺浓度为0.0005～0.5mol/L的溶液，其中，尿素和Al³⁺的摩尔比为1.0～3.0∶1.0、酒石酸钠浓度为0.0005～0.03mol/L，然后将该溶液转移至水热釜中进行水热反应，得水热产物；