Способ получения адсорбента на основе оксида алюминия

/02,1)5 С 20/08 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ганической х ркатина И. 1 - г, рСогп раст 1 оп о 1 1983, р.161.Сер,химич,наук, Я АДСОРБЕНТА ЮМИНИЯ ьтевай ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСК 01 ч 1 У СВИДЕТЕЛ(71) Институт общей и немии АН БССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИНА ОСНОВЕ ОКСИДА АЛ Изобретение относится к технологии соединений алюминия, преимущественно, к способам получения адсопбента на основе оксида алюминия.Известен способ получения механически прочного алюмосиликагеля, включающий осаждение гидрогеля в присутствии порорегулирующих веществ (формиат аммония, полиэтиленгликоль, формиат натрия, вторалкилсульфат натрия), отделение осадка, его сушку и прокаливание с последующим прессованием образца при давлении 100 - 750 МПа.Исходные адсорбенты до прессования обладают очень высокой пористостью (более 0,85), обусловленной бимодальным распределением пор по размерам с мезопопами, имеющими средний радиус 1,8 нм, и макропорами, имеющими средний радиус 180 нм, Механическая прочность спрессованных образцов обусловлена их пластическим течением при сжатии, а понижение(57) Изобретение относится к технологии соединений алюминия, преимущественно к способам получения адсорбентов на основе оксида алюминия. Осаждение гидроксида алюминия из раствора соли алюминия и гидроксида аммония в присутствии монтмориллонита, взятого в количестве 20 - 25 г/100 г адсорбента, промывка, старение с добавлением моноалкилового эфира пдлиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов, отделение, сушка и термообработка продукта. Это позволяет в 2,3 раза умен ьшить коэффициент механического износа и на 18 - 24% увеличить средний радиус пор.1 з,п.ф-лы, 1 табл,величины пористости при этом до 0,40 - потерей межчастичной пористости и разрушением структуры макропор и крупных мезопор. Наибольшую механическую остаточную прочность, т.е, сохранившуюся пористость образца после разрушения его пористой структуры в результате прессования, имеет алюмосиликагель, полученный в присутствии формиата и обладающий оптимальными свойствами по распределению пор, Пористость алюмосиликагеля в резул тате разрушения макропор понижается о 0,86 до 0,65 после прессования при давлении 200 МПа и до 0,50 при давлении 670 МПа. Недостатком этого способа является его сложность, уменьшение пористости и разрушение специфической пористой стпчктчоы образцов при прессовании.Наиболее близким к предлагаемому является способ получения оксида алюминия. включающий осаждение гидроксида алюминия из растворов соли алюминия и гидро 1740318ксида аммония при рН 7,5, его старение в присутствии моноалкилового эфира полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов (препарат ОС), взятого в количестве до 1,0 мас,%, с последующей формовкой отделенного гидрогеля, его сушкой и прокаливанием при 550 - 600 С в токе воздуха. Сорбционный объем и средний радиус пор полученного оксида алюминия составляют 0,59 см /г и 5,4 нм соответстзвенно, а величина механической прочности, характеризуемая антибатно связанным с ней индексом механического износа К, равна 93%.Недостатком данного способа является низкая механическая прочность оксида алюминия.Цель изобретения - повышение качества продукта за счет увеличения механической прочности и среднего радиуса пор.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему осаждение гидроксида алюминия из растворов соли алюминия и гидроксида аммония, промывку, старение в присутствии моноалкилового эфира полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов, отделение, сушку и термообработку продукта. осаждение и старение гидроксида алюминия ведут в присутствии монтмориллонита, взятого в количестве 20 - 25 г/100 г адсорбента,Моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов я вляется . неионоген н ым поверхностно-активным веществом, имеет техническое название "Препарат ОС" и соответствует химической формуле СпН 2 п+10(С 2 Н 40)вН, где п=18, в=20,Монтмориллонит - слоистый силикат с расширяющейся структурной ячейкой, является породообразующим минералом бентонитовых глин, В способе используется фракция асканского бентонита с размером частиц меньше 10 м, выделенная путем седиментации в дистиллированной воде, Применяемый монтмориллонит не является коагулянтом, а действует как коллоидный агент, т.е, изменяет характер связи и прочность формируемой пространственной структуры рыхлой матрицы - гидрогеля оксида алюминия, уменьшает в ней внутренние напряжения при дегидратации и улучшает прочностные характеристики конечного продукта, Наблюдаемые стабилизация сорбционного объема и увеличение среднего радиуса пор обусловлены адсорбцией поверхностно-активного вещества на поверхности частиц гидрогеля, Одновременно в присутствии моноалкилового эфира полиэтиленгликоля понижается поверхно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стное натяжение воды и устраняется процесс усадки гидрогеля при удалении из него жидкой фазы во время сушки,П р и м е р 1, В емкость, снабженную мешалкой и электродами иономера универсального ЭВ, вносят 100 мл водной суспензии монтмориллонита, содержащей 1,06 г монтмориллонита, что соответствует конечному соотношению 5,0 г/100 г адсорбента при практически полном выходе гидроксида и оксида алюминия (99,9%). К этой суспензии добавляют раствор соли хлорида алюминия, содержащий 94,71 г гексагидрата хлорида алюминия в 328,4 мл дистиллированной воды, и раствор гидроксида алюминия, приготовленный растворением 250 мл концентрированного гидроксида аммония в 250 мл дистиллированной воды. Скорость подачи раствора хлорида алюминия 10 мл/мин, а скорость подачи гидроксида аммония регулируют таким образом, чтобы поддержать рН энергично перемешиваемой реакционной смеси постоянным и равным 7,5, После добавления всего объема раствора соли осадок выдерживают 2,0 ч и промывают, декантируя, до полного отсутствия анионов С в промывной жидкости. Отделенный осадок выдерживают в 4000 мл водного раствора, содержащего 40,0 г препарата ОС, в течение 16 ч, Затем осадок отделяют фильтрацией, гранулируют методом экструзии, высушивают до состояния ксерогеля при комнатной температуре в ечение 4 сут и прокаливают на воздухе при 650 С в течение 2 ч. Индекс механического износа 1, средний радиус пор гэф, сорбционный объем пор Чз полученного продукта 84%, 6,1 нм, 0,59 см"/г соответственно,П р и м е р ы 2 - 8, Процесс ведут аналогично примеру 1. Условия и полученные результаты вместе с данными, относящимися к способу-прототипу, приведены в таблице,Из таблицы видно, что при концентрации монтмориллонита 5,0 - 40,0 г/100 г адсорбента сорбционный объем конечного продукта составляет 0,45 - 0,60 см /г, средзний радиус пор 4,0 - 6,7 нм, а индекс механического износа 40 - 92/ По сравнению с образцом прототипа прочность адсорбента, модифицированного 20,0 г монтмориллонита/100 г адсорбента, возрастает в 2,3 раза, средний радиус пор - в 1,2 раза, сорбционный объем пор практически не изменяется, При увеличении содержания монтмориллонита более 25.0 г/100 г адсорбента образцы сохраняют механическую прочность при.мерно на одинаковом уровне, т.е, около 40% механического износа, однако значения Тфи Чэ падают, Уменьшение содержания монтмориллонита менее 20,0 г/100 г адсорбента приводит к резкому снижению механической прочности образцов.Таким образом, концентрация монтмо риллонита 20 - 25 г/100 г адсорбента способствует получению качественного продукта, обладающего оптимальным сочетанием параметров пористой структуры и механической прочности. Используя добавку 10 монтмориллонита к гидроксиду алюминия и устраняя процесс усадки гидрогеля при удалении жидкой фазы и на стадии созревания в присутствии поверхностно-активного вещества препарата ОС, можно получить адсор бент с большими мезопорами, но с достаточно прочной и жесткой структурой. При увеличении содержания монтмориллонита выше оптимального значения гидроксид алюминия не только осаждается в виде плот ного цемента на находящихся в растворе частицах силиката, но и может входить в зазоры между ними, приводя к возрастанию общей плотности упаковки, уменьшению сорбционного объема пор, изменению формы изотерм 25 адсорбции паров иформы пор, потере индивидуальности оксида алюминия и появлению нежелательной кислотности поверхности,Образец, приготовленный по предлагаемому способу, обладает по сравнению с 30 образцом прототипа оптимальным сочетанием прочностных и сорбционных характеристик, что положительно влияет на эксплуатационные свойства материала. Обычно прочностные свойства аморфного 35 гидроксида алюминия довольно уязвимы из-за значительных внутренних напряжений при дегидратации гидрогеля в процессе высушивания, что отрицательно влияет на механическую прочность и эффективность использования адсорбента при различных условиях, ограничивая возможности его применения. Сохранение адсорбционной способности в области высоких концентраций адсорбата при одновременном увеличении прочности адсорбента, полученного по предлагаемому способу, обеспечивает возможность проведения адсорбционных и каталитических процессов с более высокой эффективностью при длительной работе, а увеличение в 1,2 раза среднего радиуса пор позволяет получить катализаторы, селективные к размеру и форме реагирующих молекул, и свести к минимуму диффузионные ограничения при проведении быстрых реакций с участием больших молекул или в жидкой фазе.Формула изобретения 1, Способ получения адсорбента на основе оксида алюминия, включащий осаждение гидроксида алюминия из раствора соли алюминия и гидроксида аммония, промывку, старение в присутствии моноалкилового эфира полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов, отделение, сушку и термообработку продукта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества продукта за счет увеличения механической прочности и среднего радиуса пор, осаждение и старение гидроксида алюминия ведут в присутствии монтмориллонита.2, Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что монтмориллонит берут в количестве 20 - 25 г на 100 г адсорбента.