铝酸钠溶液离子膜电解法制备超细氢氧化铝的研究

论文摘要

超细氢氧化铝具有许多特殊的性能,在许多领域具有广泛的应用前景。离子膜电解铝酸钠溶液制备Al（OH）3的方法,省略了通入CO2或添加大量晶种的步骤,相比传统种分法和碳分法,流程更为简单。本文采用该方法制备超细Al（OH）3,研究制备过程中工艺条件对产品氢氧化铝粒度的影响,以及不同表面活性剂对溶液中氢氧化铝颗粒附聚现象的作用。实验结果表明,制备过程工艺条件对氢氧化铝的粒度分布有很大影响。在铝酸钠溶液苛碱浓度为150g/L、搅拌速度400r/min、分解温度35℃、分解时间1h的条件下,有利于制备粒度细小且分布均匀的Al（OH）3产品。非离子型表面活性剂聚乙二醇的分子量、添加浓度对产品氢氧化铝的粒度和形貌有很大的影响。聚乙二醇可以有效地抑制附聚、降低Al（OH）3的粒度,较高分子量的聚乙二醇更有利于获得细小均匀的氢氧化铝。PEG4000的最佳添加浓度为0.175g/L,可以制得平均粒径约3.900μm的氢氧化铝。PEG1000的最佳添加浓度为0.25g/L,对应氢氧化铝的平均粒径为5.977μm。PEG4000在更低的添加量下即可得到粒径更小的产品。以PEG1000作添加剂时,Al（OH）3呈薄片状;以PEG4000作添加剂时,Al（OH）3分散为薄圆柱状。阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠对氢氧化铝的粒度分布和形貌等方面的作用效果相当,Al（OH）3的附聚现象得到明显改善。十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠的最佳添加浓度分别为0.15g/L、0.05g/L,对应产品Al（OH）3的平均粒径分别为6.971μm、6.659μm。添加十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠后,Al（OH）3均分散为薄片状。制备过程中,非离子型表面活性剂聚乙二醇、阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠主要通过吸附作用来抑制氢氧化铝颗粒之间的附聚。铝酸钠溶液离子膜电解产品的晶型不受表面活性剂的影响,均为拜耳型Al（OH）3。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 氢氧化铝的性质
• 1.3 超细氢氧化铝的用途
• 1.3.1 超细氧化铝
• 1.3.2 阻燃填充材料
• 1.3.3 造纸工业
• 1.3.4 牙膏磨料
• 1.3.5 医药用氢氧化铝
• 1.3.6 化工原料
• 1.4 超细氢氧化铝的制备方法
• 1.4.1 沉淀法
• 1.4.2 溶胶-凝胶法
• 1.4.3 晶种分解法
• 1.4.4 碳分法
• 1.4.5 微乳液法
• 1.4.6 室温固相法
• 1.5 超细粉末制备过程中的团聚问题
• 1.5.1 溶液反应过程的附聚问题
• 1.5.2 干燥过程中的粉体团聚问题
• 1.5.3 表面活性剂的基本性质及分类
• 1.5.4 表面活性剂的作用机理
• 1.6 离子膜电解技术在冶金中的应用
• 1.6.1 矿物的电氧化浸出
• 1.6.2 纯金属的制备
• 1.6.3 冶金废液的处理
• 1.6.4 金属离子的分离
• 1.6.5 无机物的合成
• 1.6.6 金属化合物溶液的净化
• 1.7 本课题研究内容及意义
• 1.7.1 课题研究内容
• 1.7.2 课题研究意义
• 第二章 离子膜电解实验设计
• 2.1 实验原料及设备
• 2.1.1 主要实验试剂
• 2.1.2 Nafion膜的结构与性能
• 2.1.3 主要实验仪器
• 2.2 溶液的配制与标定
• 2.2.1 标准溶液的配制及标定
• 2.2.2 铝酸钠溶液的配制
• 2O₃和 Na₂O_k含量的分析'>2.2.3 铝酸钠溶液 Al₂O₃和 Na₂O_k含量的分析
• 2.3 实验原理及步骤
• 2.3.1 离子膜电解的原理及设备
• 2.3.2 实验方法
• 2.4 产品氢氧化铝的检测与表征方法
• 第三章 离子膜电解法制备超细氢氧化铝工艺条件的研究
• 3.1 引言
• 3.2 部分工艺条件的确定
• 3.3 铝酸钠溶液苛碱浓度对氢氧化铝粒度分布的影响
• 3.4 搅拌速度对产品氢氧化铝粒度分布的影响
• 3.5 分解时间对产品氢氧化铝粒度分布的影响
• 3.6 分解温度对产品氢氧化铝粒度分布的影响
• 3.7 小结
• 第四章 非离子型表面活性剂聚乙二醇对氢氧化铝的影响
• 4.1 引言
• 4.2 非离子型表面活性剂聚乙二醇对氢氧化铝粒度的影响
• 4.2.1 PEG1000对产品氢氧化铝粒度分布的影响
• 4.2.2 PEG4000对产品氢氧化铝粒度分布的影响
• 4.2.3 聚乙二醇分子量对产品氢氧化铝粒度的影响
• 4.3 非离子型表面活性剂聚乙二醇对氢氧化铝形貌的影响研究
• 4.3.1 聚乙二醇对氢氧化铝形貌的影响
• 4.3.2 聚乙二醇影响产品氢氧化铝形貌的机理
• 4.4 产品氢氧化铝的红外光谱分析
• 4.5 产品氢氧化铝的X-射线衍射分析
• 4.6 小结
• 第五章 阴离子型表面活性剂对氢氧化铝的影响
• 5.1 引言
• 5.2 阴离子型表面活性剂对产品氢氧化铝粒度的影响
• 5.2.1 十二烷基硫酸钠对氢氧化铝粒度分布的影响
• 5.2.2 十二烷基磺酸钠对氢氧化铝粒度分布的影响
• 5.3 阴离子型表面活性剂对氢氧化铝形貌的影响
• 5.4 产品氢氧化铝的红外光谱分析
• 5.5 产品氢氧化铝的X-射线衍射分析
• 5.6 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果