Влияние температуры приготовления оксида алюминия на влагоемкость и кислотно-основные свойства, страница 2

В свою очередь, важной стадией приготовления оксидов алюминия, которая может кардинально повлиять на его кислотно-основные свойства и равновесную (статическую) влагоемкость, является стадия прокаливания.

В данной работе рассмотрено влияние температуры приготовления оксидов алюминия на их кислотно-основные свойства и статическую (равновесную) влагоемкость  в области изменения влажности 1-60%.  В качестве исходного выбран байерит-содержащий гидроксид, получаемый по технологии ЦТА []. Особенностью байерит-содержащего гидроксида является формирование низкотемпературных фаз оксида алюминия (прежде всего эта модификации) при температуре прокаливания > 300^оС, что дает возможность получать образцы с более развитой удельной поверхностью, большим количеством микропор, и, соответственно, с большей статистической емкостью, чем осушители на основе гамма оксида алюминия.  Кроме того, кислотно-основные свойства такого осушителя, по-видимому, будут отличаться от приготовленного из псевдобемита гамма оксида алюминия.

Т.О. целью настоящей работы является исследование влияния температуры прокаливания гранул, приготовленных из байерит-содержащего гидроксида, полученного из продукта центробежно-термической активации гидраргилита (ЦТА ГГ), на статическую влагоемкость образующегося сорбента на основе оксида алюминия при высокой (60%) и низкой (1-2%) относительной влажности, а также исследование роли кислотно-основных свойств приготовленных образцов на процесс сорбции воды.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Методика приготовления алюмооксидых сорбентов.

В качестве исходного сырья был взят термоактивированный гидроксид алюминия производства ОАО «Ачинский глиноземный комбинат» (ТУ 1711-001-05785164-2002). Гидратацию порошка проводили в шаровой мельнице при комнатной температуре в растворе NH₃ при pH=11-12 в течение 24 часов. Соотношение Т:Ж = 1:1.

Гидратированный продукт (байерит-содержащий гидроксид) высушивали при 120^оС в течение 24 ч, затем измельчали в шаровой мельнице в течение 24 часов. Пластификацию полученного порошка проводили раствором азотной кислоты (кислотный модуль 0.1 моль кислоты/моль Al₂O₃).  Полученную пасту экструдировали в плунжерном формователе через фильеру диаметром 4 мм. Гранулы прокаливали в трубчатой печи в токе осушенного воздуха. Расход воздуха – 5000 об?./час, Время нагрева гранул до заданной температуры составляло ~ 10 ч, время прокалки – 4 часа. Температуру прокаливания гранул варьировали в диапазоне 350-550^оС с шагом в 50^о. Мы ограничились рассмотрением только этого интервала температур (350-550^оС), поскольку он представляет наибольшей интерес, при исследовании свойств оксидов алюминия в качестве осушителей. Для сравнения нами был взят промышленный оксид алюминия марки 90 М Б (100% γ-Аl₂O₃), полученный традиционным методом переосаждения.

Исследование физико-химических и сорбционных свойств алюмооксидных осушителей.

Рентгеновский анализ образцов проводился на дифрактометре HZS-4 (Германия) с монохроматизированным CuK_α излучением (λ_ср = 1.54184 Å). Съемку проводили в диапазоне углов 2θ от 10 до 75^о. Из анализа дифракционных картин были определены фазовый состав гидроксида и оксидов алюминия, параметры решеток и размеры кристаллитов (ОКР).

Термический анализ образцов проводился на приборе фирмы NETSCH (Германия) - STA 449 C Jupiter. Термические кривые - Т, ДТА, ТГ, ДТГ были записаны при  следующих условиях: скорость нагрева 10^о/мин., в токе воздуха 30мл/мин.; навеска составляла 100мг, тигли корундовые, образец сравнения  - эталон  (прокаленный оксид алюминия); температурный интервал от 20^оС до 1000^оС.

Текстурные свойства оксидов алюминия были исследованы методом низкотемпературной адсорбции азота при 77К на сорботометре Asap 2400 (Micromeritics, США). Величину удельной поверхности рассчитывали по уравнению БЭТ.

Концентрацию Льюисовских кислотных центров определяли методом ИК спектроскопии[20,21] адсорбированной молекулы CO. ИК-спектры регистрировали на Фурье спектрометре Shimadzu 8300 с разрешением 4 см^-1 и числом накопления спектров 100. Перед адсорбцией образец прогревали в вакууме при 300^oС 1.5 часа. Адсорбцию СО проводили при температуре жидкого азота в интервале давлений 0,1 – 10 торр.