[发明专利]一种孔径分布集中的氧化铝的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域的技术领域，具体涉及一种孔径分布集中的氧化铝及其制备方法。

背景技术

氧化铝具有比表面积大且在一定范围可调，容易形成表面氧缺位，具有丰富的酸碱位点和表面羟基，高温稳定，价格低廉等优点，在吸附、催化、分离以及微电子等高新技术领域都有广泛的应用。氧化铝的孔径分布是影响介质在孔道内扩散的关键因素，在催化材料领域对催化剂的活性、选择性和热稳定性有重要的影响，对吸附剂等分离材料的分离性能亦有重要影响。因此开发一种孔径分布集中的氧化铝及其制备方法一直是氧化铝材料领域的重要研究内容。

授权公告号为CN1060096C的专利公开了一种在氧化铝干胶粉混捏过程中，先加入碱性溶液胶溶再加入酸性溶液胶溶的方法，制备出孔容为0.65~0.88cm³/g，比表面积为225~290m²/g，孔径在7.0~13.0nm的孔容在总孔容比例为80~98%的氧化铝载体。申请公布号为CN102120599A的专利公开了一种采用金属铝与C4~C8醇反应制备烷氧基铝，再经水解、老化、干燥，制备孔径分布在3.0~8.0nm大于85%的氧化铝载体。

尽管上述工作已获得了良好的效果，但这些方法需要消耗大量的酸碱或有机溶剂，生产成本较高。造纸工业废水中含有大量的纤维素、木质素、无机酸碱以及单宁、树脂、蛋白质等，难降解物质含量高、耗氧量大，直接排放严重影响生态环境。利用造纸废水中的废弃物质作为氧化铝载体成型助剂的研究未见报道，因此，开发一种利用造纸废水制备孔径分布集中的氧化铝及其制备方法具有重要的研究与应用意义。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种利用造纸废水制备孔径分布集中的氧化铝的制备方法，该氧化铝采用造纸制浆废水的过滤清液为成型助剂，以拟薄水铝石、活性氧化铝或勃姆石作为前体，经挤条成型制得氧化铝的比表面积为150~280m²/g，孔容为0.3~0.5cm³/g，其中孔径在4.0~7.0nm的孔容占总孔容的比率为80~95%。

本发明所述的利用造纸废水制备孔径分布集中的氧化铝的制备方法包括以下步骤：1）称取氧化铝前体与生物质粘结剂充分混合，加入造纸废水充分混捏，再加入酸性溶液充分混捏；2）挤条机上挤条成型；3）所得物料经空气中干燥、熟化、焙烧后制得孔径分布集中的氧化铝。

优选的，所述氧化铝前体为拟薄水铝石、活性氧化铝、勃姆石中的一种或多种。

优选的，所述生物质粘结剂为瓜尔胶、淀粉、明胶、黄原胶、田菁粉、褐藻胶中的一种或多种，加入量为氧化铝前体质量的1~10wt%。

优选的，所述酸性溶液为硝酸，盐酸、甲酸、乙酸、柠檬酸水溶液中的一种或多种，其质量浓度为3~10wt%，加入量为氧化铝前体质量的20~60wt%。

优选的，所述造纸废水为以红松、马尾松、落叶松、慈竹、甘蔗渣、龙须草、苇、荻、稻草、麦草、棉杆中的一种或多种为造纸原料的碱法制浆黑液，木质素含量为20~60g/L，有机酸含量为5~30g/L，有效碱含量为0.5~15g/L（以Na₂O计），造纸废水的加入量为氧化铝前体质量的20~60wt%

优选的，所述干燥温度为常温~50℃，干燥时间为24~72h。

优选的，所述熟化温度为90~130℃，熟化时间为1~6h。

优选的，所述焙烧温度为400~750℃，焙烧时间为2~8h。

成型在挤条机上进行，挤条温度为常温~80℃，挤条螺杆转速为20~150rad/min，挤条次数为3~10次，制得氧化铝载体的孔结构由N₂物理吸附仪测定。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明利用造纸废水中的废弃物质（如氢氧化钠、树脂酸、脂肪酸等）和生物质（如木质素、单宁、树脂、蛋白质等）作为氧化铝载体成型助剂，有效利用有害废弃物和生物质资源，经济环保；

（2）在造纸废液的作用下，本发明制备的氧化铝具有集中的孔径分布，孔径在4.0~7.0nm的孔容占总孔容的比率为80~95%，可作为燃料油脱硫吸附剂、加氢脱硫催化剂等催化剂的载体。

具体实施方式

  下面通过具体实例对本发明所述的高吸附容量、价格低廉、孔道集中、容易再生的氧化铝基燃料油脱硫吸附剂载体作进一步说明。