способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия и оксида алюминия на его основе

Классы МПК:C01F7/02 оксид алюминия; гидроксид алюминия; алюминаты 
C25B1/00 Электролитические способы получения неорганических соединений или неметаллов
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"(ФГБОУ ВПО "КНИТУ") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-11-09
публикация патента:

Изобретение относится к области химии. Золь гидроксида алюминия обрабатывают в коаксиальном электролизере при анодной плотности тока 300-500 А/м2. Площадь анода электролизера превышает площадь катода не менее чем на два порядка. В качестве анода используют титан марки ВТ 1-0 с окисно-рутениевым-титановым покрытием, а в качестве катода - сталь Х18Н10Т. Полученный осадок выдерживают в маточном растворе. Из полученного высокодисперсного гидроксида алюминия путем термической обработки при 500-550°С получают оксид алюминия. Изобретение позволяет упростить процесс, получить высокодисперсный гидроксид алюминия с монофазной байеритовой структурой и оксид алюминия из него с размером частиц не более 500 нм. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 3 пр.

Рисунки к патенту РФ 2465205

способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия и оксида   алюминия на его основе, патент № 2465205

Изобретение относится к области получения гидроксида алюминия и оксида алюминия на его основе, которые могут быть использованы в качестве модифицирующих добавок для полимерных материалов, строительных материалов, особо прочных и огнеупорных керамических изделий, композиционных материалов и антипиренов.

Обширная область применения обусловлена уникальными свойствами модификаций гидроксида алюминия в виде байерита, получаемых синтетическим путем.

Известен способ получения высокодисперсого гидроксида алюминия, включающий смешение щелочного алюминатного и нейтрализующего растворов, в качестве нейтрализующего раствора используют водный раствор, содержащий бикарбонаты и карбонаты щелочных металлов, см. RU Патент № 2335457, МПК 7 C01F 7/34, 2006 г.

Недостатками способа являются: использование алюминатного раствора, приводящего к загрязнению конечного продукта катионами натрия, создание высокощелочной среды при формировании золя и, как следствие, необходимость долговременной отмывки водой конечного продукта; способ не позволяет получать высокодисперсные частицы (средний медианный размер частиц 800-4000 нм), что значительно сужает область использования.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия и оксида алюминия на его основе, включающий обработку золя гидроксида алюминия, представляющего собой гидраргиллит и гидратацию продуктов активации гидраргиллита, в котором обработку золя гидроксида алюминия проводят терморазложением под действием центробежных сил при рН 7-11, соотношении жидкость к твердому 1-10:1, температуре 10-80°С при постоянном перемешивании в течение 6-168 ч.

Оксид алюминия на основе высокодисперсного гидроксида алюминия получают путем термической обработки, которую проводят при температуре 300-800°С, см. RU Патент № 2237018, МПК 7 C01F 7/02, 2003 г.

Указанный способ имеет ряд недостатков, препятствующих его широкому использованию в промышленном производстве, а именно сложность осуществления технологического процесса и высокие энергетические затраты на активацию гидраргиллита и гидратацию продуктов активации, поддержание высокой температуры и перемешивание, а также сложность регулирования режимных условий процесса, влияющих на характеристики конечного продукта.

Задачей изобретения является упрощение способа получения высокодисперсного гидроксида алюминия постоянного состава с монофазной байеритовой структурой и оксида алюминия на его основе с размером частиц не более 500 нм.

Техническая задача решается способом получения гидроксида алюминия, включающим обработку золя гидроксида алюминия, в котором обработку золя гидроксида алюминия ведут в коаксиальном электролизере, площадь анода превышает площадь катода не менее чем на два порядка, в качестве анода используют титан марки ВТ 1-0 с окисно-рутениевым-титановым покрытием, в качестве катода сталь Х18Н10Т, при анодной плотности тока 300-500 А/м2, с последующей выдержкой осадка в маточном растворе.

Техническая задача решается также способом получения оксида алюминия на основе высокодисперсного гидроксида алюминия, включающим термическую обработку, в котором термическую обработку ведут при температуре 500-550°С.

Заявляемый способ по сравнению с прототипом может найти широкое использование в промышленном производстве за счет простоты осуществления технологического процесса, т.е. отсутствия нагревания, регулирования рН и перемешивания.

Решение технической задачи позволяет получать высокодисперсный монофазный с байеритовой структурой гидроксид алюминия и высокодисперсный оксид алюминия на его основе с диапазоном размеров частиц 10-500 нм по упрощенной технологии.

Электролизер для обработки водных растворов, используемый в заявляемом способе, содержит корпус с размещенными в нем коаксиально установленными цилиндрическими электродами, см. SU Авторское свидетельство № 1597344, МПК C02F 1/46, 1990.

Указанный коаксиальный электролизер используют в прикладной электрохимии для обработки водных растворов в гальваническом производстве с целью получения растворов с повышенным содержанием ионов водорода и гидроксида.

Устройство содержит корпус 1 (камеру), крышку 2, внешний электрод 3, внутренний электрод 4, входные клеммы электродов 5, см. фиг.1.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.

Пример 1

Способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия осуществляют в коаксиальном электролизере с источником постоянного тока, вместимостью рабочей камеры 400 см3 . Катод электролизера изготовлен из стали Х18Н10Т, а анод титан марки ВТ 1-0 с окисно-рутениевым-титановым покрытием. В рабочую камеру электролизера заливают 200 см3 раствора сульфата алюминия с концентрацией 0,2 моль/л и 100 см3 раствора гидроксида натрия с концентрацией 3,0 моль/л, включают источник постоянного тока, анодная плотность тока составляет 500 А/м 2. Обработку электрически полем проводят в течение 30 минут, после чего осадок выдерживают в маточном растворе, а затем его отмывают и высушивают при температуре 80-100°С до постоянной массы.

Оксид алюминия на основе высокодисперсного гидроксида алюминия получают путем термической обработки гидроксида алюминия, полученного по вышеизложенному способу, при температуре 500-550°С.

Данные по составу гидроксида алюминия приведены в таблице.

Получение оксида алюминия проводят путем термообработки гидроксида алюминия при температуре 500-550°С.

Пример 2-3 осуществляют при других режимных условиях аналогично примеру 1, см. таблицу 1.

Результаты по примерам 1-3 приведены в таблице 2.

Таблица 1
Режимные условия Пример 1Пример 2Пример 3
Концентрация соли алюминия, моль/л, 0,50,2 0,8
Анодная плотность тока, А/м2 500300 400
Время выдержки в растворе электролита, час 4648 24

Таблица 2
Показатели Данные по составу
Пример 1Пример 2Пример 3
Размеры частиц получаемого гидроксида алюминия частицы игольчатой формы и средним размером 10×70 нм, тонкозернистые частицы с размером 10-20 нм частицы прямоугольной формы с линейными размерами 200÷500 нм и частицы изометричного габитуса со средним размером ~50 нм
Структура гидроксида алюминия байеритовая
Размеры частиц получаемого оксида алюминия пластинчатые частицы, размеры варьируются в пределах 100×250÷300×500 нмизометричные наночастицы размером 10-30 нм и частицы размером способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия и оксида   алюминия на его основе, патент № 2465205 300 нмчастицы игольчатой формы шириной способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия и оксида   алюминия на его основе, патент № 2465205 10 нм, длиной до 100 нм

Таким образом, заявляемый способ позволяет получать наноразмерные частицы гидроксида алюминия постоянного состава с монофазной байеритовой структурой и оксида алюминия на его основе с диапазоном размеров частиц 10-500 нм по упрощенной технологии по сравнению с прототипом.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия, включающий обработку золя гидроксида алюминия, отличающийся тем, что обработку золя гидроксида алюминия ведут в коаксиальном электролизере, в котором площадь анода превышает площадь катода не менее чем на два порядка, в качестве анода используют титан марки ВТ1-0 с окисно-рутениевым-титановым покрытием, а в качестве катода - сталь Х18Н10Т при анодной плотности тока 300-500 А/м2 с последующей выдержкой осадка в маточном растворе.

2. Способ получения оксида алюминия на основе высокодисперсного гидроксида алюминия по п.1, включающий термическую обработку, отличающийся тем, что термическую обработку ведут при температуре 500-550°С.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2465205

patent-2465205.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C01F7/02 оксид алюминия; гидроксид алюминия; алюминаты 

Патенты РФ в классе C01F7/02:
способ получения альфа-фазы оксида алюминия -  патент 2528979 (20.09.2014)
корундовая микропленка и способ ее получения /варианты/ -  патент 2516823 (20.05.2014)
способ синтеза композиционного металлооксида и композиционный металлооксид, полученный этим способом -  патент 2515430 (10.05.2014)
способ получения металлургического глинозема с применением летучей золы, образующейся в кипящем слое -  патент 2510365 (27.03.2014)
способ получения гранулированного сорбента -  патент 2503619 (10.01.2014)
катализатор селективного гидрирования и способ его получения -  патент 2490060 (20.08.2013)
способ получения широкопористого гамма-оксида алюминия -  патент 2482061 (20.05.2013)
способ переработки красных шламов глиноземного производства -  патент 2480412 (27.04.2013)
способ получения активного оксида алюминия -  патент 2473468 (27.01.2013)
керамический порошковый материал (варианты) и способ его изготовления -  патент 2462416 (27.09.2012)

Класс C25B1/00 Электролитические способы получения неорганических соединений или неметаллов

Патенты РФ в классе C25B1/00:
способ получения йодирующего агента -  патент 2528402 (20.09.2014)
способ получения жидкого средства для очистки воды -  патент 2528381 (20.09.2014)
способ получения нановискерных структур оксидных вольфрамовых бронз на угольном материале -  патент 2525543 (20.08.2014)
бортовая электролизная установка космического аппарата -  патент 2525350 (10.08.2014)
способ получения магнетита -  патент 2524609 (27.07.2014)
способ электролиза водных растворов хлористого водорода или хлорида щелочного металла в электролизере и установка для реализации данного способа -  патент 2521971 (10.07.2014)
способы получения водорода из воды и преобразования частоты, устройство для осуществления первого способа (водородная ячейка) -  патент 2521868 (10.07.2014)
способ и устройство для получения водорода из воды -  патент 2520490 (27.06.2014)
способ преобразования солнечной энергии в химическую и аккумулирование ее в водородсодержащих продуктах -  патент 2520475 (27.06.2014)
активация катода -  патент 2518899 (10.06.2014)


Наверх