[发明专利]一种制备高纯纳米氧化铝的系统和方法

权利要求书

1.一种制备高纯纳米氧化铝的系统，其特征在于，包括：电解液循环系统、铝空气电池组和氧化铝回收系统，所述电解液循环系统与所述铝空气电池组连通，所述电解液循环系统与所述氧化铝回收系统连通。

2.根据权利要求1所述的一种制备高纯纳米氧化铝的系统，其特征在于，所述铝空气电池组包括多个铝空气单体电池，多个所述铝空气单体电池串联或并联。

3.根据权利要求2所述的一种制备高纯纳米氧化铝的系统，其特征在于，每个所述铝空气单体电池包括壳体、电解液、阳极电极、阴极电极、阳极极耳、阴极极耳、进液口、出液口、进气口和排气口，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体与所述下壳体可拆卸连接，所述阳极极耳、进气口和排气口位于所述上壳体的上方，所述进液口、阴极极耳分别位于所述下壳体的两侧，所述出液口位于所述下壳体的底部。

4.根据权利要求3所述的一种制备高纯纳米氧化铝的系统，其特征在于，所述电解液循环系统包括储液箱、液泵、蓄电池、分液器和电解液废液箱，所述分液器与所述铝空气电池组中首端的所述铝空气单体电池的所述进液口通过进液管线连通，进液管线上设有所述液泵，所述铝空气电池组中末端的所述铝空气单体电池的出液口与所述电解液废液箱通过出液管线连通，出液管线与所述电解液废液箱之间设有滤网，所述电解液废液箱与所述液泵连通，所述蓄电池分别与所述液泵和所述铝空气电池组电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种制备高纯纳米氧化铝的系统，其特征在于，还包括气体净化装置，所述气体净化装置与所述铝空气电池组中首端的所述铝空气单体电池的所述进气口连通。

6.根据权利要求4所述的一种制备高纯纳米氧化铝的系统，其特征在于，还包括电控系统，所述出液口设有电磁阀，所述电控系统分别与所述电磁阀和所述液泵电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种制备高纯纳米氧化铝的系统，其特征在于，还包括热交换装置，所述热交换装置设于所述铝空气电池组的底部，用于辅助所述铝空气电池组散热。

8.一种制备高纯纳米氧化铝的方法，利用上述权利权要求1-7任一项中所述的氧化铝回收系统，其特征在于，包括将氧化铝回收系统所回收沉淀物的处理和将氧化铝回收系统所回收反应剩余电解液处理；

其中，

氧化铝回收系统所回收沉淀物的处理包括以下步骤：

用浓硫酸溶解沉淀物，结晶得到硫酸铝，然后将制备的硫酸铝配成0.2mol/L的溶液；

配制2.0mol/L的碳酸铵溶液，并向2.0mol/L的碳酸铵溶液中加入一定量分散剂，然后将制备的0.2mol/L的硫酸铝溶液缓慢加入其中，加入完毕后搅拌，然后陈化、抽滤；在抽滤过程中，沉淀物先用蒸馏水洗涤数次，再用无水乙醇洗涤数次，得到碳酸铝铵滤饼，将碳酸铝铵滤饼放入烘箱中干燥；

最后煅烧干燥后的碳酸铝铵滤饼得到单分散α-Al₂O₃；

氧化铝回收系统所回收反应剩余电解液处理包括以下步骤：

首先,在所述反应剩余电解液中加入过量氧化钙，去除硅杂质；随后加入适量硫化钠，去除锌离子；再加入草酸钠并搅拌，过滤除去沉淀物，最终得到除杂后的铝酸钾溶液；

随后，在磁力搅拌反应釜内，将除杂后的铝酸钾溶液升至指定温度，加入晶种混合搅拌，通入CO₂，N₂的混合气体，以增加溶液过饱和度，促进溶液分解成氢氧化铝和碳酸钾两种产品；分解至终点后停止通气，并采用真空抽滤的方式进行固液分离；将沉淀物用去离子水洗涤后进行干燥得到氢氧化铝滤饼；

使用浓盐酸或浓硫酸溶解氢氧化铝滤饼，得到Al³⁺盐溶液；把Al³⁺盐溶液滴入NH₄HCO₃溶液中发生反应并生成碳酸铝铵；对碳酸铝铵进行沉淀后，进行真空干燥或烘干，干燥后的碳酸铝铵在高温下热解，最终生成氧化铝颗粒。