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聚乙二醇对离子膜电解铝酸钠溶液制备超细氢氧化铝的影响

来源期刊:中国有色金属学报2008年增刊第1期

论文作者:董觉 陈启元 尹周澜

文章页码:32 - 35

关键词:离子膜电解;超细氢氧化铝;铝酸钠;添加剂

Key words:ion-exchange membrane electrolysis; superfine aluminum hydroxide; sodium aluminate; additive

摘    要:研究在铝酸钠溶液离子膜电解制备超细氢氧化铝过程中,添加剂聚乙二醇对产品的影响。结果表明:聚乙二醇能有效抑制氢氧化铝颗粒间的附聚,相对分子质量较高的聚乙二醇(PEG 4 000)的作用效果更好,最佳添加浓度为0.175 g/L。扫描电镜照片显示,聚乙二醇对氢氧化铝的形貌有一定程度的影响。X射线衍射分析表明,离子膜电解种分的产品为拜耳型氢氧化铝。

Abstract: The influence of polyethylene glycol on the aluminum hydroxide product in the process of ion-exchange membrane electrolysis was studied. The results show that the agglomeration among aluminum hydroxide particles could be effectively inhibited by polyethylene glycol. The higher the relative molecular mass of additives, the better the effectiveness. And the optimal concentration of the additive is 0.175 g/L. The SEM images of aluminum hydroxide show that polyethylene glycol could affect the morphology of aluminum hydroxide. The product of ion-exchange membrane electrolysis from Bayer liquor is Bayerite according to the pattern of X-ray diffraction.

基金信息:国家重点基础研究发展计划资助项目



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文章编号:1004-0609(2008)S1-0032-04

聚乙二醇对离子膜电解铝酸钠溶液制备超细氢氧化铝的影响

董  觉,陈启元,尹周澜

(中南大学 化学化工学院,长沙 410083)

摘  要: 研究在铝酸钠溶液离子膜电解制备超细氢氧化铝过程中,添加剂聚乙二醇对产品的影响。结果表明:聚乙二醇能有效抑制氢氧化铝颗粒间的附聚,相对分子质量较高的聚乙二醇(PEG 4 000)的作用效果更好,最佳添加浓度为0.175 g/L。扫描电镜照片显示,聚乙二醇对氢氧化铝的形貌有一定程度的影响。X射线衍射分析表明,离子膜电解种分的产品为拜耳型氢氧化铝。

关键词:离子膜电解;超细氢氧化铝;铝酸钠;添加剂

中图分类号:TF 111.3       文献标识码:A

Influence of polyethylene glycol on superfine aluminum hydroxide prepared by ion-exchange membrane electrolysis method

DONG Jue, CHEN Qi-yuan, YIN Zhou-lan

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract: The influence of polyethylene glycol on the aluminum hydroxide product in the process of ion-exchange membrane electrolysis was studied. The results show that the agglomeration among aluminum hydroxide particles could be effectively inhibited by polyethylene glycol. The higher the relative molecular mass of additives, the better the effectiveness. And the optimal concentration of the additive is 0.175 g/L. The SEM images of aluminum hydroxide show that polyethylene glycol could affect the morphology of aluminum hydroxide. The product of ion-exchange membrane electrolysis from Bayer liquor is Bayerite according to the pattern of X-ray diffraction.

Key words: ion-exchange membrane electrolysis; superfine aluminum hydroxide; sodium aluminate; additive

                    

氢氧化铝超细粉体具有化学稳定性高、无毒无味、白度好、不产生二次污染等优点,在阻燃剂、填料涂料、化工等领域有广泛的应用。氢氧化铝的工业生产方法一般是铝酸钠溶液种分法和碳分法。利用晶种分解方法[1-3]加入超细晶种可以制得1 μm左右的超细氢氧化铝。碳分法制得的氢氧化铝可达纳米级[4],王子云等[5]和张鹏远等[6]利用超重力碳分法制得150 nm左右的六角片状氢氧化铝。利用水热法[7]、溶胶-凝胶  法[8]、室温固相法[9]等可以制得纳米级的氢氧化铝,但尚存在实验条件苛刻、原料昂贵、工艺不成熟等问题。

陶涛等[10-11]研究离子膜电解种分铝酸钠溶液时发现,电解后的铝酸钠溶液在不添加晶种和通入二氧化碳的情况下,能够迅速分解生成氢氧化铝,且分解率高。离子膜电解铝酸钠溶液时,在电场和离子膜的作用下,Na+由阳极迁移至阴极。阴极室析出H2;阳极室生成O2,铝酸钠溶液不断酸化,氢氧化铝快速成核析出。

由于离子膜电解铝酸钠溶液制备氢氧化铝的过程相比传统种分法和碳分法,流程更为简单、分解速度快,本文作者通过加入不同相对分子质量的非离子型表面活性剂聚乙二醇,控制溶液中氢氧化铝颗粒的附聚,以制备粒度较细的氢氧化铝微粉。

1  实验

1.1  主要原料及仪器设备

主要原料:NaAl(OH)4溶液,采用工业Al(OH)3和分析纯NaOH煮制而成;聚乙二醇(相对分子质量为  4 000),聚乙二醇(相对分子质量为1 000),均为分析纯。

主体设备:自制离子膜电解槽,自制不锈钢夹套种分槽,精密增力电动搅拌器,超级恒温水浴槽(控温精度为±0.05 ℃),Mastersizer 2000 型激光粒度测试仪。

1.2  实验方法

电解槽阳极室装入一定温度、苛性碱浓度为150 g/L的铝酸钠溶液,阴极室装入相近浓度的氢氧化钠溶液,接通电源开始电解。电解结束后,放出阳极液送种分槽在35 ℃下进行分解。分解结束后,取部分浆液过滤,将沉淀洗涤至中性,在80 ℃恒温下烘干。

2  结果与讨论

2.1  聚乙二醇对氢氧化铝粒度的影响

为防止氢氧化铝在溶液中的附聚,实验选择相对分子质量为4 000(PEG 4 000)和1 000(PEG 1 000) 的聚乙二醇作添加剂。图1所示为不同添加剂添加浓度下铝酸钠溶液离子膜电解产品氢氧化铝的平均粒径。表1所列为氢氧化铝的粒度分布情况。

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