Способ получения адсорбента на основе оксида алюминия

 

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 полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов, отделение, сушка и термообработка продукта. Это поззоляет в 2,3 раза уменьшить коэффициент механического износа и на 18 - 24% увеличить средний радиус пор 1 з.п ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ,4 ф

С)

6д !

Со

1 > (21) 4819036/02 (22) 23.02,90 (46) 15.06.92, Бюл,¹22 (71) Институт общей и неорганической химии АН БССР (72) Т.Ф.Кузнецова и Е,Н,Баркатина (53) 661.862.22 (088.8) (56) AppL Catal., 1988, v.36 N 1 — 2, р, 249—

258.

Enlargement and Compaction of

ParticUlate Solids, London, 1983, р.161.

Известия АН СССР. Сер,химич,наук, 1974, N 1, с.9 — 14. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДСОРБЕНТА

НА ОСНОВЕ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к технологии соединений алюминия, преимущественно, к способам получения адсовбента на основе оксида алюминия.

Известен способ получения механически прочного алюмосиликагеля, включающий осаждение гидрогеля в присутствии порорегулирующих веществ (формиат аммония, полиэтиленгликоль-200, 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 мезоповами, 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

ЯЛ 1740318 А1 (я)л С 01 F 7/02, В 01 J 20/08 (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 результате разрушения макропор понижается от

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 ствчктчоы образцов при прессовании.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения оксида алюминия. включающий осаждение гидроксида алюминия из растворов соли алюминия и гидро1740318 ксида аммония при рН 7,5, его старение в присутствии моноалкилового эфира полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов (препарат ОС-20), 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 /r и 5,4 нм соответстз венно, а величина механической прочности, характеризуемая антибатно связанным с ней индексом механического износа k, 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 Mонтмориллонита, 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-20" и соответствует химической формуле CnH2n+10(C2H40)m<, где п=18, m=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 поверхно5

55 стное натяжение воды и устраняется процесс усадки гидрогеля при удалении из него жидкой фазы so время сушки, Пример 1, В емкость, снабженную мешалкой и электродами иономера универсального 3В-74, 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 CI в промывной жидкости. Отделенный осадок выдерживают в 4000 мл водного раствора, содержащего 40,0 г препарата ОС-20, 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 k, средний радиус пор гэф, сорбционный объем пор Vs полученного продукта 84/, 6,1 нм, 0,59 см /г соответственно, Пример 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, средз ний 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 r адсорбента образцы сохраняют механическую прочность при.мерно на одинаковом уровне, т.е. около 40/ механического износа, однако значения Т ф

1740318 и Чэ падают. Уменьшение содержания монтмориллонита менее 20,0 г/100 г адсорбента приводит к резкому снижению механической прочности образцов.

Таким образом, концентрация монтмо- 5 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-20, можно получить адсор- 15 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- 20 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 и формы 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 юшийся тем, что, с целью повышения качества продукта за счет увеличения механи.ческой прочности и среднего радиуса пор, осаждение и старение гидроксида алюминия ведут в присутствии монтмориллонита.

2, Способ по п,1, отличающийся тем, что монтмориллонит берут в количестве

20 — 25 г на 100 г адсорбента;