活性氧化鋁

氧化鋁，俗稱礬土，化學式為Al₂O₃。白色粉末，密度3.9～4.0g/cm³，熔點2050℃，沸點2980℃。其不溶於水，能緩慢溶於濃硫酸。其可用於煉製金屬鋁，也是制坩堝、瓷器、耐火材料和人造寶石的原料。用作吸附劑、催化劑及催化劑載體的氧化鋁稱為“活性氧化鋁”，其具有多孔性、高分散度和大的比表而積等特性，廣泛用於石油化工、精細化工、生物以及製藥等領域。

活性氧化鋁一般由氫氧化鋁加熱脱水製得。氫氧化鋁也稱水合氧化鋁，其化學組成為Al₂O₃·nH₂O，通常按所含結晶水數目不同，可分為三水氧化鋁和一水氧化鋁。氫氧化鋁加熱脱水後，可以得到γ-Al₂O₃。即通常所講的活性氧化鋁。 ^{[1]  [2]} 

活性氧化鋁屬於化學品氧化鋁範疇，主要用於吸附劑、淨水劑、催化劑及催化劑載體。活性氧化鋁對氣體、水蒸氣和某些液體的水分有選擇吸附本領。吸附飽和後可在約175～315℃加熱除去水而復活。吸附和復活可進行多次。除用作乾燥劑外，還可從污染的氧、氫、二氧化碳、天然氣等中吸附潤滑油的蒸氣。並可用作催化劑和催化劑載體和色層分析載體。可用作高氟飲水的除氟劑（除氟容量大）、烷基苯生產中循環烷烴的脱氟劑、變壓器油的脱酸再生劑、用作製氧工業、紡織工業、電子行業氣體乾燥，自動化儀表風的乾燥以及在化肥、石油化工乾燥等行業作乾燥劑、淨化劑（露點可達-40℃）、在空分行業變壓吸附露點可達-55℃。是一種微量水深度乾燥的高效乾燥劑。非常適用於無熱再生裝置。 ^[1] 

活性氧化鋁生產原料有兩種，一種是由三水鋁石或拜耳石生產的“快脱粉”，另一種是由鋁酸鹽或鋁鹽或二者同時生產的擬薄水鋁石。

x-ρ氧化鋁是生產活性氧化鋁球的主要原料，國外簡稱FCA，在國內因其是用快速脱水法生產的氧化鋁粉，所以稱為“快脱粉”。“快脱粉“”是x-氧化鋁和ρ - 氧化鋁的混合物，因生產條件的差別，含量各不相同。

天然或人工生產的一水氧化鋁和三水氧化鋁，因比表面積低、孔容小、活性低，不能用來做乾燥劑、吸附劑、催化劑和催化劑載體。必須將一水氧化鋁或三水氧化鋁加工成擬薄水鋁石。擬薄水鋁石具有高比表面積、大孔容、大孔徑、高活性，適合於作乾燥劑、吸附劑及石油化工、化肥及尾氣等領域的催化劑和催化劑載體等。 ^[2] 

中華人民共和國化工部標準：HG/T 3927-2007

（1）顆粒粒徑：粒徑越小，吸附容量越高，但粒徑越小，顆粒強度越低，影響其使用壽命。

（2）原水pH值：當pH值大於5時，pH值越低，活性氧化鋁吸附容量越高。

（3）原水初始氟濃度：初始氟濃度越高，吸附容量較大。

（4）原水鹼度：原水中重碳酸根濃度高，吸附容量將降低。

（5）氯離子和硫酸根離子。

（6）砷的影響：活性氧化鋁對水中的砷有吸附作用，砷在活性氧化鋁上的積聚造成對氟離子吸附容量的下降，且使再生時洗脱砷離子比較困難。 ^[3] 

活性氧化鋁（分子式Al₂O_3-x(OH)_2x，0<x<0.8）是當前世界上大量使用的無機化工產品之一。由於活性氧化鋁具有多孔結構，高比表面積且處於不穩定的過渡態，因而具有較大的活性。在石油化工、化肥工業中，廣泛用作催化劑、催化劑載體。活性氧化鋁又具有吸附特性，因而用作氣體和液體的乾燥劑、氣體淨化的吸附劑、飲水除氟劑、工業污水的顏色和氣味消除劑等。當今得到的主要的工業活性氧化鋁產品都是靠快速脱水法生產的。活性氧化鋁是指經過充分細磨、以原晶尺寸大小1μm的α-Al₂O₃為基本組成（20%～90%）的煅燒氧化鋁。

再生劑採用氫氧化鈉溶液，也可採用硫酸鋁溶液。氫氧化鈉再生劑的溶液濃度採用0.75%～1%，氫氧化鈉消耗量可按每去除1g氟化物所需8～10g固體氫氧化鈉計算，再生液用量為濾料體積的3～6倍。硫酸鋁再生劑的溶液濃度採用2～3%，硫酸鋁的消耗量可按每去除1g氟化物需60～80g固體硫酸鋁計算。 ^[1] 

活性氧化鋁具有較大的比表面積、多種孔隙結構及孔徑分佈、豐富的表面性質，因此，在吸附劑、催化劑及催化劑載體方面有着廣泛的用途。

吸附劑及催化劑載體用氧化鋁是一種精細化學品，也是一種專用化學品。不同用途對物性結構的要求不同，這就是其專用性強、品種牌號多的緣故。據統計，用氧化鋁作催化劑及載體的數量，比分子篩、硅膠、活性炭、硅藻土及硅鋁膠的催化劑總用量還多。由此可見氧化鋁在催化劑及載體中的舉足輕重的地位。其中η-Al₂O₃和γ-Al₂O₃又是最重要的催化劑及載體，它們都是含有缺陷的尖晶石結構，兩者的區別是：四面體的晶體結構不同（γ>η），六方層的堆排規整性不同（γ>η）以及Al—O鍵距不同（η>γ，差值0.05～0.1nm）。

活性氧化鋁作為吸附劑的主要的工業應用包括氣體乾燥、液體乾燥、水質淨化、石油工業的選擇吸附以及色層分離工藝等。

由於活性氧化鋁對水有較強的親和力，因此在氣體乾燥中得到了廣泛應用。能夠用活性氧化鋁乾燥的氣體主要有：乙炔、裂解氣、焦爐氣、氫氣、氧氣、空氣、乙烷、氯化氫、丙烷、氨氣、乙烯、硫化氫、丙烯、氬氣、甲烷、二氧化硫、二氧化碳、天然氣、氦氣、氮氣、氯氣等。由於活性氧化鋁吸附水時放出大量的熱，因此，應用時要綜合乾燥能力、乾燥速度、換熱及再生方式等進行設計。

活性氧化鋁可以乾燥的液體主要有：芳香烴類、高分子烯烴類、汽油、煤油、環己烷、丙烯、丁烯以及許多鹵化烴類等。這些液體與氧化鋁接觸時，二者不會發生反應或聚合，同時，乾燥的液體中不含有容易吸附在氧化鋁表面並且再生時不易去掉的組分。

在水質淨化方面，活性氧化鋁除主要用於去除飲水中的氟化物外，對工業污水顏色及氣味的消除也很有效果。此外，活性氧化鋁在碳水化合物的回收和選擇性吸附及動力系統油的養護中也有普遍應用。

用作催化劑載體的氧化鋁按其物理化學性能及氧化鋁所起的作用，可歸納為以下幾種類型：

（1）高温氧化鋁載體。此類氧化鋁比表面積很小，具有耐高温性、耐化學性以及較高的機械強度，所以能耐惡劣的操作條件。由於氧化鋁的惰性，高温氧化鋁載體不會成為引起副反應和選擇性下降的潛在活性源，也不會成為催化劑體系的潛在毒害源。

（2）相互作用型載體。此類氧化鋁應用最廣泛，它能和催化劑活性組分相反應，使催化劑活性組分分散到載體中，為活性組分提供有效的比表面積和合適的孔結構，以提高催化劑的熱穩定性及抗毒性能。

（3）起協同作用或雙功能載體。此類氧化鋁除起到活性組分的骨架以外，還為催化劑的催化效應提供增益效果。 ^[4]