Отработка технологических стадий приготовления опытных образцов сорбента, страница 21

            Гидратацию продукта импульсного терморазложения гиббсита в кислой среде исследовали на примере продукта ЦТА-Б-Н-12. Гидратацию продукта ЦТА проводили в растворах лимонной, уксусной, муравьиной и азотной кислот при температуре 70-75^оС, непрерывном перемешивании в течение 1-2 часов и постоянном соотношении Т:Ж=1:3. Кислотный модуль при получении всех гидроксидов оставался постоянным и был равен M_k = 0,1 моль кислоты / моль Al₂O₃.

            По данным термического анализа (рис. 4.6) в продукте гидратации ЦТА-Б-Н-12 в растворе лимонной кислоты увеличились общие потери в весе (ППП¹⁰⁰⁰=15%), что указывает на взаимодействие продукта ЦТА ГГ с водой, однако, в отличие от щелочной гидратации, тепловые эффекты, соответствующие формированию кристаллических фаз псевдобемита или байерита не наблюдались, то есть процесс гидратации не сопровождался кристаллизацией фаз байерита или псевдобемита. Продуктом кислотной гидратации ЦТА ГГ в лимонной кислоте является аморфный гидроксид алюминия переменного состава, включающий в себя исходные фазы ГГ и БЕ, содержащиеся в ЦТА-Б-Н-12, а также соли лимонной кислоты. Ионы лимонной кислоты (цитраты) по данным ДТА удаляются при температурах 331 и 398^оС, что проявляется в появлении соответствующих экзотермических пиков на кривой ДТА (рис. 2.11). На кривой ДТА, так же как и у продукта ЦТА, присутствует экзотермический эффект при температуре ~ 800^oC. Данный эффект в литературе принято относить к кристаллизации аморфной фазы или, другими словами, реакционно-способной фазы. То есть, наличие данного эффекта у продукта регидратации косвенно указывает на незавершенность процесса гидратации в растворе лимонной кислоты.

            Гидратация образца ЦТА-Б-Н-12 в растворе муравьиной кислоты проходит несколько иным образом (рис. 2.12). Максимум эндотермического эффекта, присущего удалению физадсорбированной воды, смещен в область более высоких температур – 160^оС по кривой ДТА. Как и у исходного продукта ЦТА-Б-Н-12, в продукте его регидратации присутствуют эффекты:

1)  Эндотермический при температуре 315^оС. Соответствует дегидратации гиббсита;

2)  Эндотермический при температуре 525^оС. Соответствует дегидратации бемита;

3)  Экзотермический при температуре 802^оС. Соответствует кристаллизации аморфной фазы.

ППП данного образца за вычетом адсорбированной воды составляют 12%, что больше, чем у ЦТА-Б-Н-12 только на 5%. В данном случае также можно говорить о незавершенности процесса дегидратации из-за малого времени регидратации и возможного малого значения кислотного модуля. Что касается увеличившегося эффекта в области температур, соответствующих терморазложению ГГ и БА, то необходимо дополнительно провести рентгенофазовый анализ, чтобы установить природу сформировавшегося гидроксида.

Рис. 2.11- Дериватограмма продукта регидратации ЦТА-Б-Н-12 в лимонной

 кислоте (СВГ-1)

Рис.2.12 - Дериватограмма продукта регидратации ЦТА-Б-Н-12

 в муравьиной кислоте (СВГ-4)

Гидратация продукта ЦТА-Б-Н-12 в растворе азотной кислоты проходит с образованием фазы псевдобемита (до 22% по данным ДТА) (рис.2.13). Это проявляется в появлении эндотермического пика при температуре 435^оС. При этом пик на кривой ДТА, соответствующий кристаллизации аморфной фазы, практически отсутствует, что косвенно указывает на завершенность процесса гидратации. ППП¹⁰⁰⁰ данного образца 16,9%.

Рис. 2.13 - Дериватограмма продукта регидратации ЦТА-Б-Н-12 в азотной кислоте (СВГ-5)

            Регидратация продукта ЦТА-Б-Н-12 в растворе уксусной кислоты проходит с образованием до 24% псевдобемита (рис.2.14). При этом на область дегидратации псевдобемита наложен сильный экзоэтермический эффект при температуре 443^оС, вызванный разложением уксусной кислоты (фактически это температура самовоспламенения уксусной кислоты). Весь бемит, содержавшийся в исходном продукте ЦТА, в ходе регидратации перешел в псевдобемит. Экзоэффект, характерный для области кристаллизации аморфной фазы, практически не выражен и смещен в область низких температур (765^оС). ППП за вычетом физадсорбированной воды у продукта регидратации равняется 16,5%.