什么 是 活性铝土矿？
顾名思义，这些小球主要由氧化铝（Al₂O₃）组成。在生产过程中，原材料 铝土矿 被加工成 氢氧化铝粉, 然后被压制成球体并 加热到温度 在400°C到600°C之间. 强烈的热量使水分迅速蒸发，留下无数微小的孔隙和坚固的内部腔体。
这些孔隙创造了每克材料的表面积高达 330平方米 – 相当于 超过一个完整的网球场 压缩在一个指尖上。这个表面积允许各种分子，如水或污染物，附着在材料上。
得益于这些独特的特性，活性铝土矿被用于多种 工业应用. 例如，作为一种强效干燥剂，作为捕获酸性气体等物质的吸附剂，或作为催化剂载体。
Bauxit
氢氧化铝粉
活性铝土矿
如何 吸附分子？
吸附
= 物理相互作用
分子渗透到表面的孔隙中，在那里通过物理相互作用（物理吸附）被固定。
极性水分子，特别是，形成一个 临时键 与极性表面由于静电吸引。
由于这是一个物理过程 – 像一种磁性键 – 通过提供能量可以逆转。先前吸附的分子可以被驱逐，从而允许颗粒被重复使用。
典型的 应用 于活性铝土矿
活性铝土矿是一种多功能干燥剂，在许多工业过程中不可或缺。它可靠地防止由于 不必要的湿气 同时充当 过滤介质 通过选择性吸附特定分子。
作为 干燥剂.
活性铝土矿具有良好的吸湿性，但在标准干燥剂类别中略显不足。由于其强大的特性，它主要用于 工业环境 进行气体干燥或在吸附干燥机中使用，珠子必须承受苛刻的工艺条件。
性质 | 粘土（膨润土） | 氯化钙 | 硅胶 | 分子筛 | 活性铝土矿 |
|---|---|---|---|---|---|
应用 | 除湿 | 除湿 | 除湿 | 选择性吸附，深度干燥 | 选择性吸附，强大特性，深度干燥 |
吸湿性 | Moderat (~20%) | 非常高（~200%） | 高（~35%） | Moderat (~25%) | Moderat (~20%) |
在吸附过程中形成 | 膨胀 | 液化 | 不变 | 不变 | 不变 |
与其他物质的反应 | 形成化合物 | 形成化合物 | 化学惰性 | 化学惰性 | 化学惰性 |
可重复使用 | 可再生 | 否 | 可再生 | 可再生 | 可再生 |
一个 概述 细节。
H₂O 吸附能力 （25 °C）
相对湿度 = 30% 11%
相对湿度 = 60% 22%
相对湿度 = 80% 30%
再生
Temperatur 200 – 220 °C
Dauer 2–4 小时
规格
孔体积 0.5 ml/g
比表面积 330 m²/g
抗压强度 160 N/件
作为 吸附剂.
当您想去除对其表面化学和孔结构有强亲和力的特定溶解或气体污染物时，选择活性铝土矿。
表面化学
其表面覆盖有羟基（–OH），可以与某些离子和极性分子反应或结合。
孔结构
它具有微孔、中孔和大孔的混合，允许分子良好进入，同时提供大量的表面积供其附着。
哪些物质被吸附？
Fluoride (F⁻)
Arsenic (As(V), pentavalent)
Phosphate
Oxyanions
Sulfur compounds
Polar organics
Why these? Because they are either:
- Charged or highly polar, so they interact strongly with the polar, hydroxylated alumina surface
- Small enough to enter the mesopores and reach the active sites.
在水/液相中 | ||
氟化物 | F⁻ | 饮用水 |
砷酸盐 | H₂AsO₄⁻, HAsO₄²⁻ | 饮用水 |
亚砷酸盐 | As(III) | 饮用水 |
磷酸盐 | PO₄³⁻及相关物质 | 雨水、工业废水 |
铬酸盐 | CrO₄²⁻, HCrO₄⁻ | 工业废水 |
在气相中 | ||
水 | H₂O | 工业干燥 |
硫化氢 | H₂S | 废气、天然气脱硫、炼油厂废气 |
二氧化硫 | SO₂ | 废气、烟气、工艺气 |
氟化氢 | HF | 烷基化单元、氟化学、H₂O₂生产 |
氯化氢 | HCl | 重整、炼油、工艺气 |
氧化物 | 醇、醛等 | 气流 |
硫醇 | R–SH | 天然气、炼油流 |
它们与 分子筛?
这两种材料都用作 吸附剂, 但在它们可以吸附的分子类型和方式上有所不同。
活性铝土矿 = “化学磁铁”，用于某些极性/离子物质，具有海绵状的孔隙网络。
分子筛 = “分子守门人”，具有精确大小的门，仅允许某些分子进入。
活性铝土矿 | 分子筛 | |
|---|---|---|
孔结构 | 微孔、中孔和大孔的广泛分布 | 均匀、严格定义的孔径 （例如3Å、4Å、5Å、10Å） |
选择性 | 表面化学（极性和离子物质） | 基于尺寸的分离 |
水亲和力 | 在中到高湿度下效果最佳 | 在非常低的湿度水平下效果最佳（深度干燥） |
机械性能 | 高机械强度 | 较低的机械强度 |
热性能 | 可使用至 150 °C | 可使用至 250 °C |
作为 催化剂载体.
在许多工业催化剂中，活性成分昂贵，仅需作为薄且高度分散的层。 该载体（支撑）是固体骨架，能够：
保持活性相在位
将其分布在内部表面上
提供机械强度和热稳定性
活性铝土矿是最常见的载体之一，正是出于这些原因。
为什么会被使用？
高表面积
高达 400 m² 的表面积提供微孔、中孔和大孔，在浸渍过程中为金属前驱体提供许多锚定位点。
良好的热和机械稳定性
在 700 – 800 °C 的温度下保持其结构和表面积，同时比其他氧化物更好地抵抗烧结。
它的机械强度足以承受高压降、振动、热循环和磨损。
可调的表面化学性质
γ-铝土矿的表面具有酸性和碱性位点。因此，它可以与活性相相互作用，并稳定某些氧化态或分散体。
它也可以被修改以调节特定反应的酸度/碱度。
与许多活性相兼容
活性铝土矿与：贵金属（Pt、Pd、Rh、Ru）、基础金属（Ni、Co、Mo、W、Cu）和金属氧化物（TiO₂、V₂O₅、CeO₂等）配合良好
特殊 浸渍.
与其作为催化剂载体的应用类似，活性铝土矿可以浸渍 高锰酸钾 (KMnO₄)，它作为氧化剂。
这些颗粒提供了一个多孔结构，具有高表面积，可以使高锰酸钾附着。它 与许多还原性和易氧化气体发生化学反应.
紫色
新鲜颗粒，随时准备氧化不需要的物质。
棕色
所有高锰酸钾都已发生化学反应，颗粒需要更换。
吸附
乙烯、甲醛、H₂S、硫醇、SO₂及某些挥发性有机化合物（VOCs）等污染物扩散进入氧化铝微珠的孔隙，并吸附在其内表面上。
这些物质在水果的冷藏、室内空气净化或工业废气系统中是相关的。
高锰酸钾的氧化
一旦污染物靠近高锰酸盐，就会发生 化学氧化反应。
高锰酸钾被还原，而污染物被氧化为较少有害的产品。
固体/无害产品的形成
还原的锰主要以棕色的二氧化锰（MnO₂）形式存在。
其他产品通常是 二氧化碳（CO₂）, 水（H₂O）, 以及一些 钾盐.
