[发明专利]一种制备拟薄水铝石的方法

说明书

技术领域

本发明属于拟薄水铝石制备技术领域，具体为一种制备拟薄水铝石的方法。

背景技术

拟薄水铝石的化学式为AlOOH·nH₂O(0<n<1)，是含水量大于薄水铝石而晶粒粒径小于薄水铝石的铝氧化合物。拟薄水铝石胶溶后具有良好的粘结性能，热处理可以生成含丰富孔结构的γ-A1₂O₃。

拟薄水铝石是制备γ-A1₂O₃及其系列氧化铝产物的重要前驱体，尤其γ-A1₂O₃在催化剂载体、汽车尾气净化剂、分子筛以及吸附剂等领域得到了广泛地应用。然而不同路线和方法生产的拟薄水铝石赋予了氧化铝不同的性质和用途。因此，开发具有不同孔径和比表面积的拟薄水铝石及其衍生物极为重要和必要。

目前，拟薄水铝石的生产方法主要包括醇铝水解法、碱法（碳化法）和酸法。通常来说，醇铝水解法的产品纯度高，杂晶很少；碱法即碳化法，虽然成本低，但杂晶含量相对高，不适合要求严格的场所，酸法是以氯化铝、聚合氯化铝、硝酸铝和硫酸铝等为铝源，与氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢铵、尿素、氨水等可溶性碱或氨气反应，制备拟薄水铝石，包括成胶、老化、洗涤、干燥等步骤。一般地，酸法制备拟薄水铝石的成本相比碳化法的成本高。

中国专利文献CN105417560A公开了一种碳化法制备拟薄水铝石的方法：采用无机膜反应器，将偏铝酸钠溶液连续地加入到反应器中，同时通入混合气体，使偏铝酸钠溶液与二氧化碳气体进行充分混合；控制混合气体的平均流量为10~100升/分钟，混合气的压力大于0.1 MPa，混合气中二氧化碳气体占20~60 vt%，偏铝酸钠溶液的流量为150~200毫升/分钟，使反应生成的料浆温度为20～100 ℃，pH值为9.0～10.5；料浆进行加热老化、过滤、水洗及干燥处理，得到拟薄水铝石。

中国专利文献CN10746788A公开了一种酸法制备拟薄水铝石的方法：以纳米型聚合氯化铝和氢氧化钠或氨水反应直接获得或在此基础上再经过膜蒸馏浓缩而得的产品。控制总铝浓度为0.2 mol/L ~ 2.5 mol/L，碱化度为1~2.7，聚合氯化铝中纳米形态Al_b含量为50~90%。恒温25~80 ℃水浴强烈搅拌下，用计量泵以l ml/min滴加0.01 mol/L~10 mol/L氨水或氢氧化钠浓度，产生白色沉淀，静置老化5 h，用冷冻离心机离心、过滤，并用去离子水洗涤滤饼，然后将滤饼放入100 ℃干燥箱中烘干14 h直至变为固体颗粒，即得拟薄水铝石产品。

现有的常规碳化法生产拟薄水铝石的方法存在如下缺陷：由于二氧化碳分布不均匀，导致其局部过浓、副产物多，二氧化碳利用率低。

发明内容

本发明针对上述问题提供一种制备拟薄水铝石的方法，采用铝源溶液和混合气体为原料，利用气体分布器连续生产拟薄水铝石，工艺简单，降低成本，提高产品质量的稳定性。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的制备拟薄水铝石的方法，在铝源溶液与反应气体的成胶反应中，应用了气体分布器，反应气体经过气体分布器与铝源溶液接触反应。

进一步，所述的铝源溶液为酸性铝盐溶液，反应气体为氨气混合气体；或者所述的铝源溶液为碱性铝盐溶液，反应气体为二氧化碳混合气体；所述的氨气混合气体中，除了氨气，还含有空气和/或氮气；所述的二氧化碳混合气体中，除了二氧化碳，还含有空气和/或氮气。

进一步，所述的氨气混合气体中氨气占40~80 vt%，混合气体的平均流量为7~13 L/min，压力大于0.1 MPa；所述的二氧化碳混合气体中二氧化碳占30~90 vt%，混合气体的平均流量为1~3 L/min，压力大于0.1 MPa。

进一步，所述的酸性铝盐溶液为硫酸铝溶液，所述的硫酸铝溶液的浓度以氧化铝计为10~60 g/L，平均流量为50~200 mL/min；所述的碱性铝盐溶液为偏铝酸钠溶液，所述的偏铝酸钠溶液的浓度以氧化铝计为20~60 g/L，平均流量为50~200 mL/min。

进一步，所述的气体分布器为多层滤网分布器或多孔排管式分布器。

进一步，所述的气体分布器为五层金属烧结滤网，所述的五层金属烧结滤网从上到下依次包括保护层、控制层、分流层和两层支撑层；所述的五层金属烧结滤网材质为烧结金属。

进一步，所述的成胶反应温度为30~90 ℃，反应混合液的pH值控制为9~10.5。