本發(fā)明屬于擬薄水鋁石制備
技術領域：
，具體為一種制備擬薄水鋁石的方法。
背景技術：
：擬薄水鋁石的化學式為alooh·nh2o(0<n<1)，是含水量大于薄水鋁石而晶粒粒徑小于薄水鋁石的鋁氧化合物。擬薄水鋁石膠溶后具有良好的粘結(jié)性能，熱處理可以生成含豐富孔結(jié)構的γ-a12o3。擬薄水鋁石是制備γ-a12o3及其系列氧化鋁產(chǎn)物的重要前驅(qū)體，尤其γ-a12o3在催化劑載體、汽車尾氣凈化劑、分子篩以及吸附劑等領域得到了廣泛地應用。然而不同路線和方法生產(chǎn)的擬薄水鋁石賦予了氧化鋁不同的性質(zhì)和用途。因此，開發(fā)具有不同孔徑和比表面積的擬薄水鋁石及其衍生物極為重要和必要。目前，擬薄水鋁石的生產(chǎn)方法主要包括醇鋁水解法、堿法（碳化法）和酸法。通常來說，醇鋁水解法的產(chǎn)品純度高，雜晶很少；堿法即碳化法，雖然成本低，但雜晶含量相對高，不適合要求嚴格的場所，酸法是以氯化鋁、聚合氯化鋁、硝酸鋁和硫酸鋁等為鋁源，與氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、尿素、氨水等可溶性堿或氨氣反應，制備擬薄水鋁石，包括成膠、老化、洗滌、干燥等步驟。一般地，酸法制備擬薄水鋁石的成本相比碳化法的成本高。中國專利文獻cn105417560a公開了一種碳化法制備擬薄水鋁石的方法：采用無機膜反應器，將偏鋁酸鈉溶液連續(xù)地加入到反應器中，同時通入混合氣體，使偏鋁酸鈉溶液與二氧化碳氣體進行充分混合；控制混合氣體的平均流量為10~100升/分鐘，混合氣的壓力大于0.1mpa，混合氣中二氧化碳氣體占20~60vt%，偏鋁酸鈉溶液的流量為150~200毫升/分鐘，使反應生成的料漿溫度為20～100℃，ph值為9.0～10.5；料漿進行加熱老化、過濾、水洗及干燥處理，得到擬薄水鋁石。中國專利文獻cn10746788a公開了一種酸法制備擬薄水鋁石的方法：以納米型聚合氯化鋁和氫氧化鈉或氨水反應直接獲得或在此基礎上再經(jīng)過膜蒸餾濃縮而得的產(chǎn)品。控制總鋁濃度為0.2mol/l~2.5mol/l，堿化度為1~2.7，聚合氯化鋁中納米形態(tài)alb含量為50~90%。恒溫25~80℃水浴強烈攪拌下，用計量泵以lml/min滴加0.01mol/l~10mol/l氨水或氫氧化鈉濃度，產(chǎn)生白色沉淀，靜置老化5h，用冷凍離心機離心、過濾，并用去離子水洗滌濾餅，然后將濾餅放入100℃干燥箱中烘干14h直至變?yōu)楣腆w顆粒，即得擬薄水鋁石產(chǎn)品?，F(xiàn)有的常規(guī)碳化法生產(chǎn)擬薄水鋁石的方法存在如下缺陷：由于二氧化碳分布不均勻，導致其局部過濃、副產(chǎn)物多，二氧化碳利用率低。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對上述問題提供一種制備擬薄水鋁石的方法，采用鋁源溶液和混合氣體為原料，利用氣體分布器連續(xù)生產(chǎn)擬薄水鋁石，工藝簡單，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：本發(fā)明的制備擬薄水鋁石的方法，在鋁源溶液與反應氣體的成膠反應中，應用了氣體分布器，反應氣體經(jīng)過氣體分布器與鋁源溶液接觸反應。進一步，所述的鋁源溶液為酸性鋁鹽溶液，反應氣體為氨氣混合氣體；或者所述的鋁源溶液為堿性鋁鹽溶液，反應氣體為二氧化碳混合氣體；所述的氨氣混合氣體中，除了氨氣，還含有空氣和/或氮氣；所述的二氧化碳混合氣體中，除了二氧化碳，還含有空氣和/或氮氣。進一步，所述的氨氣混合氣體中氨氣占40~80vt%，混合氣體的平均流量為7~13l/min，壓力大于0.1mpa；所述的二氧化碳混合氣體中二氧化碳占30~90vt%，混合氣體的平均流量為1~3l/min，壓力大于0.1mpa。進一步，所述的酸性鋁鹽溶液為硫酸鋁溶液，所述的硫酸鋁溶液的濃度以氧化鋁計為10~60g/l，平均流量為50~200ml/min；所述的堿性鋁鹽溶液為偏鋁酸鈉溶液，所述的偏鋁酸鈉溶液的濃度以氧化鋁計為20~60g/l，平均流量為50~200ml/min。進一步，所述的氣體分布器為多層濾網(wǎng)分布器或多孔排管式分布器。進一步，所述的氣體分布器為五層金屬燒結(jié)濾網(wǎng)，所述的五層金屬燒結(jié)濾網(wǎng)從上到下依次包括保護層、控制層、分流層和兩層支撐層；所述的五層金屬燒結(jié)濾網(wǎng)材質(zhì)為燒結(jié)金屬。進一步，所述的成膠反應溫度為30~90℃，反應混合液的ph值控制為9~10.5。進一步，所述的制備擬薄水鋁石的方法，還包括老化反應步驟，在成膠反應結(jié)束后獲得的反應混合物進行老化反應，所述的老化溫度為50~80℃，時間為30~200min。進一步，所述的制備擬薄水鋁石的方法，還包括分離洗滌步驟，對老化反應所得的老化產(chǎn)物進行過濾分離，用蒸餾水進行多次洗滌，洗滌溫度為50~100℃，直至洗滌廢水的ph值為6.8~7。進一步，所述的制備擬薄水鋁石的方法，還包括干燥步驟，將分離洗滌步驟所得的洗滌產(chǎn)物進行干燥，所述的干燥溫度為110~130℃，時間為1~15h。進一步，所述的制備擬薄水鋁石的方法，制備獲得的擬薄水鋁石的孔容為0.3~0.6ml/g，比表面積為280~450m2/g。本發(fā)明還提供一種氣體分布器在擬薄水鋁石制備成膠反應中的用途。進一步，所述的氣體分布器為多層濾網(wǎng)分布器或多孔排管式分布器。進一步，所述的氣體分布器為五層金屬燒結(jié)濾網(wǎng)，所述的五層金屬燒結(jié)濾網(wǎng)從上到下依次包括保護層、控制層、分流層和兩層支撐層。進一步，在鋁源溶液與反應氣體的成膠反應中，反應氣體經(jīng)過氣體分布器與鋁源溶液接觸反應。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明選用鋁源溶液與反應氣體的成膠反應過程中，巧妙的利用氣體分布器輸送反應氣體，在提升氣體輸送均勻度的同時，發(fā)現(xiàn)這種方法制備出來的擬薄水鋁石具有如實施例12所述的，遠比現(xiàn)有技術工藝要優(yōu)良得多的性能，獲得了意想不到的技術效果。本發(fā)明優(yōu)選低成本的硫酸鋁溶液和含有氨氣的混合氣作為鋁源和中和劑，或者選用偏鋁酸鈉溶液和含有二氧化碳的混合氣作為鋁源和中和劑，讓混合氣通過氣體分布器，促使混合氣體均勻分為2-150微米的小氣泡進入鋁源溶液，大大增加了其與鋁源溶液的接觸面積，提高了單程氨氣的利用率，減少了副產(chǎn)物的生產(chǎn)，制備的擬薄水鋁石的孔容為0.3~0.6ml/g，比表面積為280~450m2/g，降低了成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，增加市場競爭力。具體實施方下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明，但本發(fā)明并不局限于下述實例。實施例1控制混合氣的流量為10.0l/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為10g/l的硫酸鋁溶液進行成膠反應，硫酸鋁溶液通過蠕動泵以200ml/min速度通入，混合氣中氨氣占40vt%，反應混合液的ph值為9，成膠溫度為30℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度50℃，老化30min，然后以50℃蒸餾水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為6.8，洗滌產(chǎn)物在110℃干燥15h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.571ml/g，比表面積為430.52m2/g。實施例2控制混合氣的流量為13.0l/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為15g/l的硫酸鋁溶液進行成膠反應，硫酸鋁溶液通過蠕動泵以200ml/min速度通入，混合氣中氨氣占45vt%，反應混合液的ph值為9.5，成膠溫度為35℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度55℃，老化40min，然后以55℃蒸餾水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為6.9，洗滌產(chǎn)物在115℃干燥12h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.596ml/g，比表面積為479.12m2/g。實施例3控制混合氣的流量為13.2l/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為20g/l的硫酸鋁溶液進行成膠反應，硫酸鋁溶液通過蠕動泵以170ml/min速度通入，混合氣中氨氣占50vt%，反應混合液的ph值為10，成膠溫度為40℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度60℃，老化50min，然后以60℃蒸餾水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為7，洗滌產(chǎn)物在120℃干燥10h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.502ml/g，比表面積為420.23m2/g。實施例4控制混合氣的流量為13.4l/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為25g/l的硫酸鋁溶液進行成膠反應，硫酸鋁溶液通過蠕動泵以150ml/min速度通入，混合氣中氨氣占55vt%，反應混合液的ph值為10.2，成膠溫度為45℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度65℃，老化60min，然后用65℃去離子水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為7，洗滌產(chǎn)物在122℃干燥8h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.487ml/g，比表面積為398.72m2/g。實施例5控制混合氣的流量為11.8l/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為30g/l的硫酸鋁溶液進行成膠反應，硫酸鋁溶液通過蠕動泵以120ml/min速度通入，混合氣中氨氣占60vt%，反應混合液的ph值為10.5，成膠溫度為50℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度70℃，老化70min，然后用70℃去離子水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為6.8，洗滌產(chǎn)物在125℃干燥6h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.453ml/g，比表面積為373.40m2/g。實施例6控制混合氣的流量為12.1l/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為40g/l的硫酸鋁溶液進行成膠反應，硫酸鋁溶液通過蠕動泵以100ml/min速度通入，混合氣中氨氣占65vt%，反應混合液的ph值為9，成膠溫度為60℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度75℃，老化100min，然后用80℃去離子水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為6.9，洗滌產(chǎn)物在130℃干燥4h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.438ml/g，比表面積為354.32m2/g。實施例7控制混合氣的流量為11.2ml/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為50g/l的硫酸鋁溶液進行成膠反應，硫酸鋁溶液通過蠕動泵以80ml/min速度通入，混合氣中氨氣占70vt%，反應混合液的ph值為10，成膠溫度為70℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度80℃，老化150min，然后用90℃去離子水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為7，洗滌產(chǎn)物在130℃干燥2h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.398ml/g，比表面積為321.12m2/g。實施例8控制混合氣的流量為7l/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為60g/l的硫酸鋁溶液進行成膠反應，硫酸鋁溶液通過蠕動泵以50ml/min速度通入，混合氣中氨氣占80vt%，反應混合液的ph值為9，成膠溫度為80℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度80℃，老化180min，然后用80℃去離子水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為6.9，洗滌產(chǎn)物在130℃干燥1h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.315ml/g，比表面積為281.34m2/g。實施例9控制混合氣的流量為3.0l/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為20g/l的偏鋁酸鈉溶液進行成膠反應，偏鋁酸鈉溶液通過蠕動泵以200ml/min速度通入，混合氣中二氧化碳占30vt%，反應混合液的ph值為10.5，成膠溫度為85℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度70℃，老化70min，然后用85℃去離子水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為6.8，洗滌產(chǎn)物在125℃干燥6h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.512ml/g，比表面積為430.12m2/g。實施例10控制混合氣的流量為2.7l/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為40g/l的偏鋁酸鈉溶液進行成膠反應，偏鋁酸鈉溶液通過蠕動泵以100ml/min速度通入，混合氣中二氧化碳占60vt%，反應混合液的ph值為9，成膠溫度為90℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度75℃，老化100min，然后用90℃去離子水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為6.9，洗滌產(chǎn)物在130℃干燥4h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.431ml/g，比表面積為380.25m2/g。實施例11控制混合氣的流量為1l/min（反應過程中可根據(jù)混合液的ph值調(diào)節(jié)流量），經(jīng)過氣體分布器，與濃度（以氧化鋁計）為60g/l的偏鋁酸鈉溶液進行成膠反應，偏鋁酸鈉溶液通過蠕動泵以50ml/min速度通入，混合氣中二氧化碳占90vt%，反應混合液的ph值為10，成膠溫度為80℃；成膠反應后，反應混合物進入老化單元，控制溫度60℃，老化90min，然后用100℃去離子水多次洗滌，以洗滌廢水的ph值為7，洗滌產(chǎn)物在120℃干燥5h，即得產(chǎn)品。測得產(chǎn)品孔容為0.354ml/g，比表面積為298.17m2/g。實施例12參照本發(fā)明實施例5的方法，測定不用氣體分布器和使用氣體分布器時，制備的產(chǎn)品的性能，參數(shù)對比結(jié)果如表1所示。表1產(chǎn)品性能對比產(chǎn)品指標不使用氣體分布器使用氣體分布器sio2≤0.300.30fe2o3≤0.030.03na2o≤0.300.10水分≤2520灼減≤2424膠溶指數(shù)≥9597比表面m2/g≥340373.40孔容積ml/g≥0.4510.453三水鋁石%(m)≤52由表1可知，使用氣體分布器時制備的產(chǎn)品，與不使用氣體分布器時制備的產(chǎn)品相比，孔容積無明顯變化，但比表面積大于不使用氣體分布器時制備的產(chǎn)品，更重要的是，與不使用氣體分布器相比，使用氣體分布器可以明顯提高產(chǎn)品的膠溶指數(shù)以及降低雜質(zhì)氧化鈉和三水鋁石含量，這種產(chǎn)品可以用在對雜質(zhì)含量要求嚴格的高端擬薄水鋁石市場，市場前景廣闊。當前第1頁12