比表面積對活性氧化鋁蒽醌再生能力的影響

皮國民

(江西理工大學(xué)南昌校區(qū),江西南昌 330013)

比表面積對活性氧化鋁蒽醌再生能力的影響

皮國民

(江西理工大學(xué)南昌校區(qū),江西南昌 330013)

活性氧化鋁的蒽醌再生量直接影響雙氧水的生產(chǎn)及雙氧水的價(jià)格。通過研究發(fā)現(xiàn),活性氧化鋁的比表面積對蒽醌降解物再生活性有顯著影響。比表面積小于160 m2/g,蒽醌再生量偏低,但很穩(wěn)定;比表面積大于260 m2/g,活性氧化鋁主要起吸附作用,不能用于蒽醌降解物的再生;比表面積在170～190 m2/g之間,蒽醌再生量較高且穩(wěn)定。

蒽醌降解物;活性氧化鋁;比表面積;蒽醌再生量

雙氧水是一種用途廣泛的基礎(chǔ)化工原料,可用做漂白劑、無機(jī)或有機(jī)過氧化物的原料、殺菌劑、消毒劑、防腐劑等。在雙氧水生產(chǎn)流程中,活性氧化鋁除吸附后處理工序的工作液中夾帶的堿液、水分、分解殘余雙氧水以外,最重要的作用是其對蒽醌降解物有很強(qiáng)的再生能力,可將氫化反應(yīng)、氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的的降解物轉(zhuǎn)化成有效蒽醌,保證了總有效蒽醌量的穩(wěn)定,減少了蒽醌的添加量,節(jié)約了雙氧水生產(chǎn)的運(yùn)行成本。因此研究不同指標(biāo)的活性氧化鋁對蒽醌降解物的再生活性的影響對于雙氧水的生產(chǎn)尤為重要?；钚匝趸X的強(qiáng)度、堆比重、比表面積、化學(xué)成分等指標(biāo)均對活性氧化鋁的蒽醌降解物再生活性均有一定影響,而其中影響最為突出的是比表面積指標(biāo)。這是因?yàn)榛钚匝趸X是一種多孔性物質(zhì),其孔直徑分布大約在10?至2 000?之間,利用這些孔隙,活性氧化鋁能吸附蒽醌降解物,蒽醌降解物在活性氧化鋁合適的孔內(nèi)分散成分子,從而促進(jìn)蒽醌降解物再生成蒽醌,起到催化反應(yīng)的作用。而與活性氧化鋁的微孔對應(yīng)的主要宏觀指標(biāo)之一即為比表面積。因而,研究活性氧化鋁的最佳再生性能的比表面積范圍,對于蒽醌再生用活性氧化鋁的生產(chǎn)、雙氧水廠家選用合適活性氧化鋁以及進(jìn)一步研究蒽醌降解物再生反應(yīng)的機(jī)理及再生劑的發(fā)展方向都有一定作用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品制備

活性氧化鋁原粉經(jīng)過成型、水化處理、活化焙燒,制備出直徑Φ3～5 mm的不同比表面積的球形活性氧化鋁樣品,比表面積采用氮吸附法檢測。

本實(shí)驗(yàn)所用氧化鋁原粉粒度為12μm,氧化鋁含量為91.5%、氧化硅含量為0.01%、氧化鐵含量為0.01%、氧化鈉含量為0.38%、灼減8.1%。

所用蒽醌工作液為雙氧水生產(chǎn)廠家已經(jīng)使用過一段時(shí)間的工作液,生產(chǎn)廠家原配置的蒽醌工作液中蒽醌總含量為150 g/L,部分降解后蒽醌總含量為138 g/L。工作液溶劑由75%的重芳烴、25%的磷酸三辛脂構(gòu)成。

1.2 樣品處理

將制備好的不同比表面積的活性氧化鋁各20 g浸泡于50 mL蒽醌工作液中,靜置于40℃恒溫箱中,浸泡時(shí)間為24 h,每6 h搖勻。

1.3 蒽醌再生量測定

采用成都儀器廠的J P-303型極譜分析儀進(jìn)行測定,所用甲醇、氯化鋰試劑均為分析純。

2 結(jié)果與討論

2.1 大比表面積活性氧化鋁的蒽醌再生效果

將比表面積為240 m2/g、260 m2/g、280 m2/g、300 m2/g左右的樣品,經(jīng)過蒽醌工作液處理12 h,檢測其蒽醌再生量,結(jié)果列于表1。

表1 大比表面積樣品的蒽醌再生量

由表1可知,活性氧化鋁的比表面積越高,蒽醌再生量越低,活性越差,當(dāng)比表面積達(dá)到260 m2/g以上時(shí),蒽醌再生量為負(fù)值,這是由于蒽醌降解物沒有再生成蒽醌,而有效蒽醌反而被活性氧化鋁吸附所致。

2.2 適中比表面積活性氧化鋁的蒽醌再生效果

將比表面積為170 m2/g、190 m2/g、210 m2/g、230 m2/g左右的樣品各兩個(gè),經(jīng)過蒽醌工作液處理12 h,檢測其蒽醌再生量列于表2。

表2 適中比表面積樣品的蒽醌再生量

由表2可知,適中的比表面積有利于蒽醌降解物的再生,蒽醌再生量除8#、10#兩個(gè)樣品外,均達(dá)到5 g/L以上,最高的達(dá)到9 g/L左右,顯示活性氧化鋁的良好的再生活性。同時(shí),表2也顯示,比表面積偏高的樣品,其蒽醌再生量波動(dòng)大、不穩(wěn)定。而比表面積在170～200 m2/g之間,蒽醌再生量高且穩(wěn)定。

2.3 低比表面積活性氧化鋁的蒽醌再生效果

將比表面積為140 m2/g、150 m2/g、160 m2/g左右的樣品各兩個(gè),經(jīng)過蒽醌工作液處理12 h,檢測其蒽醌再生量,結(jié)果列于表3。

表3 低比表面積樣品的蒽醌再生量

由表3可知,隨著比表面積的降低,相近比表面積樣品的再生量更加穩(wěn)定,而活性氧化鋁的蒽醌再生量逐步降低。

2.4 活性氧化鋁在雙氧水生產(chǎn)中的應(yīng)用

根據(jù)上述研究成果,生產(chǎn)實(shí)踐中將活性氧化鋁的比表面積控制在170～200 m2/g之間,2005年底,中鋁山東分公司研究院生產(chǎn)了300 t產(chǎn)品,提供高密、焦作、青州等地用戶進(jìn)行雙氧水的生產(chǎn),現(xiàn)將產(chǎn)品數(shù)據(jù)及用戶反饋的再生量數(shù)據(jù)列于表4。

表4 活性氧化鋁產(chǎn)品在雙氧水生產(chǎn)中相關(guān)數(shù)據(jù)

由表4可知,一方面,活性氧化鋁產(chǎn)品在雙氧水的生產(chǎn)中,蒽醌再生量均達(dá)到5 g/L以上,達(dá)到雙氧水公司的要求,最高的達(dá)到7.7 g/L,平均再生量達(dá)到6.93 g/L,具有良好的再生性能;另一方面,實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)明顯高于用戶實(shí)際生產(chǎn)過程中所測數(shù)據(jù),其原因在于,蒽醌再生量的影響因素很多,比如降解物的含量、接觸效果、再生溫度、工作液堿度等等。例如在雙氧水進(jìn)行一段時(shí)間后,降解物含量在工作液中的含量提高,這時(shí)所測的蒽醌再生量甚至?xí)_(dá)到10 g/L以上,而雙氧水生產(chǎn)初期,蒽醌降解物含量低,蒽醌再生量達(dá)到5 g/L以上,就說明活性氧化鋁的再生能力良好,這一點(diǎn)是在進(jìn)行活性氧化鋁活性評價(jià)過程中要注意的事項(xiàng)。

3 結(jié) 語

1.活性氧化鋁的各項(xiàng)指標(biāo)均對蒽醌再生量有一定的影響,單從比表面積來看,比表面積控制在170～190 m2/g,活性氧化鋁再生活性高、蒽醌再生量穩(wěn)定,是活性氧化鋁的生產(chǎn)與選用最佳區(qū)間;而對于比表面積在190～230 m2/g的活性氧化鋁,如果能做到活性高、質(zhì)量穩(wěn)定,也是較好的產(chǎn)品。

2.對于比表面積高于260 m2/g以上的活性氧化鋁,其主要作用是吸附作用,不能用于雙氧水生產(chǎn)中的蒽醌降解物的再生,當(dāng)然要是僅僅用活性氧化鋁來吸附工作液中夾帶的堿液、水分、分解殘余雙氧水,是可以用的,但是目前國內(nèi)技術(shù)已經(jīng)不單獨(dú)用吸附劑床層,而是吸附與再生在相同床層進(jìn)行。

3.對于比表面積小于160 m2/g的活性氧化鋁,由于蒽醌再生量明顯偏低,不宜選用。

[1] 黃培財(cái).國內(nèi)外雙氧水生產(chǎn)及技術(shù)進(jìn)展[J].廣東化工,2002, (2):2-10.

[2] 李亞東,張文兵,余光元.活性氧化鋁在雙氧水生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料,2003,1(5):48-49.

Effect of Specific Surface Area on the Anthraquinone Regeneration Capacity of Activated Alumina

PI Guo-min
(Nanchang Campus of Jiangxi University of Science and Technology,Nanchang330013,China)

The anthraquinone regeneration capacity of activated alumina direct impacts on the production of hydrogen peroxide and hydrogen peroxide prices.Through scientific research we found that the specific surface area of activated alumina has a significant impact on anthraquinone degradation of regenerative activity.When the specific surface area of activated alumina is less than 160 m2/g,the amount of anthraquinone regeneration is low,but stable.When it is greater than 260 m2/g,the main role of activated alumina is adsorotion effect,and can’t be used for anthraquinone regeneration of degradation products.If the surface area is between 170 m2/g to 190 m2/g,the anthraquinone regeneration capacity is high and stable.

anthraquinone degradation products;activated alumina;specific surface area;anthraquinone regeneration capacity

TF111.14

A

1003-5540(2011)06-0024-02

皮國民(1965-),男,副教授,主要從事有色金屬冶金教學(xué)與科研工作。

2011-09-10