介绍铝酸钠是一种重要的商业无机化学。它被用作有效的氢氧化铝来源很多应用程序。纯铝酸钠(无水)是一种白色晶体有一个公式分别作为NaAlO2,Na2艾尔阿2O3或Na2艾尔2O4。 商业的重要性铝酸钠将其技术应用的多功能性。在水处理系统作为兼职软水系统,作为混凝剂移除水中的悬浮固体,一些金属(铬、Ba、铜),以及消除溶解二氧化硅。在施工工艺,铝酸钠是用来加速混凝土的凝固,主要工作时寒冷的时期[1 - 3]。也用于造纸工业,耐火砖生产和氧化铝生产[4 - 5],等等。此外,它是作为一种中间生产洗涤剂的沸石分子筛吸附剂和催化剂(6 - 8)。 开发了几种方法准备固体铝酸钠。在大多数方法,铝酸钠水溶液是准备的第一步。然后,铝酸钠溶液是为了获得干固相。典型过程为生产水铝酸钠是由溶解铝氢氧化物在烧碱溶液[9]。在这种情况下,准备一个暂停氢氧化铝与过量的氢氧化钠。然后,悬架通过加热反应管和由此产生的铝酸钠溶液喷雾干燥。这个过程是NaAlO的产物2,NaAlO2∙1.5 h2O或NaAlO2∙xH2O。在另一个进程,铝酸钠是由固态氢氧化钠反应和细分铝水合物,在烧碱的温度高于熔点但低于600°C [10]。据报道,可以从铝酸钠钠片钠铝石在石油页岩[11]。在这种情况下,铝酸钠反应得到的均匀混合氧化钠和铝氧化物、热分解过程中生成钠片钠铝石。 在目前的工作中,铝酸钠的制备研究用基本的硫酸铝(BAS)作为前体。后者化合物均匀沉淀得到的硫酸铝使用亚硫酸氢铵溶液作为沉淀剂,报道[12]。在下一步的过程中,钠的制备片钠铝石是调查治疗BAS与碳酸钠水溶液。最后,后一种化合物在不同加热温度来确定铝酸钠的形成温度。 实验的程序这项工作中使用的基本的硫酸铝沉淀得到的齐次解通过加热硫酸铝和亚硫酸氢铵的水溶液中。后一种解决方案是通过二氧化硫穿过一个氢氧化铵的解决方案,直到溶液pH值4。1M碳酸钠溶液制备活性年级碳酸钠j·t·贝克。 研究了钠片钠铝石的形成通过添加硫酸铝1.5 g的基本每一个一系列的100米l厄伦美厄烧瓶。然后不同数量的1米纳2有限公司3解决方案(1、2、3、4、…。17米l)被添加到每个瓶。每个解决方案被稀释至25米l与水。烧瓶在室温下72小时。经过这一次,每个解决方案的pH值是衡量和溶液过滤减压。最后,固体在80°C干了18小时前分析。 确定温度对结晶的影响钠片钠铝石,一系列的解决方案是在100米l厄伦美厄烧瓶。然后1.5 g的BAS和15米l(1)米纳2有限公司3被添加到每个瓶和稀释25米l与水。接下来,烧瓶加热在每个温度各个不同的时期。烧瓶加热后,从浴缸取出,冷却到环境温度,过滤解决方案。固体用热水洗净,干在84°C分析前18个小时。 确定热分解过程和铝酸钠的结晶温度,几个一克钠片钠铝石的样本在不同加热温度的范围500 - 1100°C, 30分钟。固体加热后,通过x射线衍射测量(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)。 解决方案的pH值是衡量电位滴定(型号420 a、猎户座贝弗利,妈,美国)。XRD (d - 500模型、西门子、德国)进行了使用Ni-filtered CuKα辐射。红外分析使用KBr丸和样本运行在红外光谱谱仪(型号1600系列红外光谱,珀金埃尔默,诺沃克,康涅狄格,美国)。示差热分析(DTA)、热重分析(TGA)样本,通过加热20毫克样品1300°C, 10°C /分钟的速度在空气中(TA仪器模型SDT 2960年,新的城堡,特拉华州)。粒子的形态是由扫描电子显微镜(SEM)(模型j欧洲杯猜球平台sm-35C Jeol,东京,日本)。 结果与讨论结构eBAS的涡旋f津津有味的年代讨厌carbonatec中央直属BAS的红外光谱谱图1所示。它显示了广泛地延伸乐队在3000到3700厘米1范围和高峰在1655厘米的吸收带1[13],表明固体水合物。强和宽频带集中在1135厘米1并在998厘米的小肩膀1可以分配给硫酸吸收(ν吗3)和(ν1)分别[14]。强大和广泛吸收带集中在613厘米1可能导致硫酸吸收的(ν相结合4),Al-O伸展振动和Al-OH摇水分子的振动模式。因此,这种化合物水合硫酸铝基本对应。 
图1所示。红外光谱谱对应于基本的硫酸铝。 BAS的化学转换成钠片钠铝石在室温下(28°C)可以看到如图2所示。的红外光谱谱获得的固体用碳酸钠溶液治疗BAS表明,固体逐渐失去了硫酸,它成为非晶的碱式碳酸铝pH值区间4.3 - -10.1。在图2中,可以看到从光谱的吸收峰对应于硫酸1135厘米1在强度逐渐下降,与此同时,相对应的峰值碳酸盐的分解吸收带ν3在1521厘米1和1413厘米1[15],增加大小。最后,在pH值10.1固体显示主要是吸收的红外光谱谱带对应地在3000到3700厘米1和1655厘米1和碳酸盐在1521厘米1和1413厘米1。广泛吸收峰,固体表明形成无定形水合碱式碳酸铝的pH值10.1。 
图2。红外光谱谱获得的固体用碳酸钠溶液治疗BAS: (a) pH值8.8;(b) pH值9.7;和(c) pH值10.1。 第一个跟踪的水晶片钠铝石钠固体被红外光谱观察到pH值10.3,吸收峰的强度显著增加,pH值范围10.3 10 - 6,如图3所示。吸收峰的强度对应于钠片钠铝石,据Frueh戈莱特利[16],保持不变在碳酸钠的浓度越高,表明碳钠铝石结晶在pH值为10.6的最大数量。 
图3。红外光谱谱获得的固体用碳酸钠溶液治疗BAS: (a) pH值10.3;(b) pH值10.5;和(c) pH值10.6。 获得的非晶态固体的结构在pH值为4 - 10.1范围由XRD证实。这些样本对应的衍射图表明,非晶态固体,如图4所示。另一方面,XRD分析获得的固体的pH值10.6显示了衍射峰对应于钠片钠铝石NaAl(哦)2有限公司3[17]。因此,钠片钠铝石的形成发生在pH值10.6治疗BAS与碳酸钠。这个结果同意这张等人报道了热水地合成钠片钠铝石[18]。 
图4。x射线衍射模式获得的固体:(a)酸碱4 - 10.1 (b) 10.6。 化学composition的年代臭的作为f津津有味的年代讨厌carbonatec中央直属通过热重分析研究了固体。在图5中,TG曲线对应于BAS和获得的固体酸碱10.1和10.6所示。后面这两个固体的曲线对应于预期无定形碱式碳酸铝和钠片钠铝石分别由红外光谱。 
图5。TG曲线对应于:(a) BAS;在pH值为10.1 (b)获得的固体;,在pH值为10.6 (c)获得的固体。 如图5所示,BAS展品的TG曲线两种重量损失温度范围的25 - 671°C和671 - 1100°C。这些重量损失可以归因于水消除(38.6%)和三氧化硫(18.0%)。根据TG数据对应BAS,氧化铝含量可以作为43.4 wt. %和计算BAS的经验公式可以表示为1.92O3∙所以3∙9.5 H2O。 获得的固体在pH值10.1礼物两个重量损失温度范围为25 - 600°C和700 - 900°C。第一个减肥对应消除水和二氧化碳,而第二个是由于三氧化硫解放。重要的是要注意,这个示例中的硫酸盐含量减少到6.7%。这个结果同意红外光谱的结果对于此示例(图2 c),因为它的红外光谱谱显示弱硫酸吸收峰。 获得的样本在pH值10.6只显示一个减肥温度范围25 - 400°C。红外光谱和X理查德·道金斯数据表明,固体钠片钠铝石,所以这个减肥可以分配给消除固体的水和二氧化碳,根据反应: 
然而,应该注意到,样品加热在400°C仍然含有少量的二氧化碳,碳酸盐,这种化合物是消除后加热固体在800°C。 作为比较,表1中固体的热分析数据准备在pH值10.6和钠片钠铝石理论组成。从表1中数据可以看出,有一个小的区别这些化合物的重量损失,这可以归因于存在很少量的一些无定形氢氧化铝在获得的固体pH值10.6。因此,可以得出结论:钠片钠铝石是主要的组成固体的pH值10.6。 表1。比较热分析数据对应于钠片钠铝石的理论构成和钠片钠铝石pH值10.6。
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钠片钠铝石 |
吸热 |
43.1 (H2O和有限公司2消除) |
56.9 |
获得的固体在pH值10.6 |
吸热 |
41.7 (H2O和有限公司2消除) |
58.5 |
粒子大小和米orphology的年代讨厌dawsoniteBAS的形貌和粒径大小和钠片钠铝石是由扫描电镜和显微图如图6所示。从图6可以看出,BAS的团聚体形成或多或少的球形颗粒,其大小大约是1μm。欧洲杯猜球平台另一方面,钠片钠铝石获得10.6 pH值是由聚结的小针状颗粒小于0.2μm大小。欧洲杯猜球平台据报道[19]的粒子形态自然钠片钠铝石是针状,所以小针状粒子观测样本获得10.6 pH值很有可能对应于钠片钠铝石晶体。欧洲杯猜球平台 
图6。BAS SEM显微图对应:(a)和(b)钠片钠铝石pH值10.6。
的影响t温度在crystallizationt输入法的年代讨厌dawsonite一旦所需数量的建立了碳钠铝石钠结晶碳酸钠、温度和反应时间对结晶的影响时间片钠铝石的决心。为了实现这个目标,15米l(1)M碳酸钠溶液中添加了几个1 BAS的样本。然后,样本在不同加热温度和时间如表2所示。 表2。结晶温度和反应时间对测定钠片钠铝石。
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94年 |
1、2 |
80年 |
1、2 |
70年 |
1、2、4 |
60 |
2、4、6 |
50 |
4,6,8 |
加热温度越高,结晶越低钠片钠铝石。固体加热的化学结构的进化在50°C是呈现在图7中,由红外光谱。相对应的峰值钠片钠铝石8小时后达到最大强度,表明钠片钠铝石的结晶过程已经完成。当温度在60°C, 70°C和80°C,片钠铝石的结晶时间减少到4小时,2小时和1小时。 
图7。红外光谱谱对应获得的固体加热后50°C: (a) 4小时,(b)和(C) 6小时8小时。 应该注意的是,在高反应温度等80°C和94°C,固体容易发展钠片钠铝石和pseudoboehmite的混合物。片钠铝石的吸收峰较低而psedoboehmite的吸收峰强度在3079.8厘米1高强度随着反应时间的增加,如图8所示,样品加热在94°C。另一方面,XRD分析样品加热在94°C 2小时表明固体包含一些无定形氢氧化铝,pseudoboehmite和钠片钠铝石,如图9所示。pseudoboehmite自成立以来在温度高于70°C和反应时间更大的温度低于60°C,那么60°C和4个小时的反应时间可以被认为是制备钠片钠铝石的最佳实验条件,这种方法。 
图8。红外光谱谱对应获得的固体加热后在94°C: 60分钟(a)和(b) 120分钟。 
图9。x射线粉末衍射模式对应于在94°C两小时后获得的固体加热时间。 T对应的decomposition的年代讨厌dawsonite钠片钠铝石的TG和DTA曲线获得60°C图10所示。根据热分析曲线(TG和DTA),减肥的吸热峰对应于36.27%与300°C的温度范围在100 - 500°C。此外,一个小减肥对应于1.35%发生在500 - 800°C的温度范围。减肥总额37.62%,可以归因于消除二氧化碳和水的样本。另一方面,DTA跟踪显示一个非常小的放热峰集中在828°C,可以分配给铝酸钠结晶。将发现支持这一假说的XRD分析钠片钠铝石在不同温度加热。 
图10。热分析钠片钠铝石获得60°C。 哈里斯等人报道中一个小的放热效应的热分析研究合成钠片钠铝石[20]。他们观察到一个小的发生放热峰集中在650°C的DTA曲线合成碳钠铝石和XRD检测铝酸钠的存在的样本加热在700°C和800°C。铝酸钠的结晶温度的差异,观察到的钠片钠铝石研究了哈里斯et al。与钠片钠铝石这里获得可能是由于不同的微晶尺寸和样品的结晶度。 确定温度铝酸钠形成,几片钠铝石的样本被加热在500°C, 600°C, 800°C, 900°C和1000°C 30分钟,用红外光谱、x射线衍射等分析了由此产生的固体。 在图11中显示相对应的红外光谱谱获得的固体加热后钠片钠铝石在500°C和700°C。的温度范围500 - 700°C的吸收光谱显示两个乐队在1407厘米1和1524厘米1相应的碳酸盐,这可能是吸收空气中的固体样品制备。此外,吸收光谱表现出其他两大乐队在450 - 1000厘米1范围,这非常类似于所表现出的伽马氧化铝阶段[21]。因此,在这个温度范围内钠片钠铝石分解形成的氧化铝和氧化钠,据m . Szczepanik和r . Rudnicki [22]。加热固体时暴露在空气中很长一段时间,中包含的氧化钠固体与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠,红外光谱中观察到。 
图11。红外光谱谱对应获得的固体加热后钠片钠铝石:(一)500°C和(b) 700°C。 样品的红外光谱谱加热在800°C, 900°C和1100°C图12所示。在这种情况下,尖锐的吸收峰在559厘米1,711厘米1和883厘米1碳酸和吸收峰对应的拉伸乐队在1450厘米1出现。当温度提高,吸收峰的强度在559厘米1,711厘米1和1100厘米1增加强度,表明晶铝酸钠开始形成在800°C。它的重要通知样品加热在1100°C展品尖锐的吸收峰在456厘米1,594厘米1和649厘米1对应于α氧化铝,这可能是由铝酸钠的热分解产生高温报道Zvezdinskaya et al。[23]。 钠片钠铝石的XRD模式加热在600°C, 800°C, 900°和1000°C给出如图13所示。在600°C, XRD模式对应于过渡氧化铝(γ/ eta)。在更高的温度下如800°C和900°C,相对应的间距更水晶铝酸钠可以被识别。最后,间距相应α氧化铝可以观察到样品的光谱加热在1000°C。因此,红外光谱数据与x射线衍射模式对应于加热样品,让下面的方案提出了钠片钠铝石的分解:
图12。红外光谱谱获得的固体加热后钠片钠铝石:(一)800°C, 900°C (b)和(C) 1100°C。 
图13。XRD谱对应钠片钠铝石在不同的温度下加热30分钟。 应该提到这个计划同意之前报道的埃尔南德斯和Ulibarri钠片钠铝石由热液过程[24]。 结论铝酸钠制备使用基本的硫酸铝为原料。在第一步的过程中,钠片钠铝石是通过治疗基本硫酸铝与碳酸钠水溶液为4小时60°C。加热温度过高引起pseudoboehmite的形成以及钠片钠铝石的样本。片钠铝石钠的结晶固体发生通过形成一种无形的碱式碳酸铝作为中间体。片钠铝石粉是由高度凝聚针状颗粒,其大小从0.1 - -0.2μm不等。欧洲杯猜球平台为了获得铝酸钠,钠片钠铝石是在不同的温度下加热30分钟和相变序列测定。XRD模式的基础上获得的固体碳钠铝石钠在不同温度加热后,可以确定相序的钠片钠铝石、无定形、过渡氧化铝(γ/ eta)和水晶铝酸钠。通过这种方法,晶体可以通过加热铝酸钠钠片钠铝石在900°C 30分钟。 确认作者想表达他们的感谢Juan Jose尤雅娜。,Director of the Centro de Investigaciones en Química Inorgánica for his permission to publish this paper.尤兰达之一,戴安娜门多萨和胡安Balderas承认感激地对仪器数据解释和技术援助。 引用1。h .勇”,高度铁粉sulfate-type混凝剂对水净化”,中国专利,1473770(2004年11月02)。 2。即Heihichi和g . s . Kyoku“控制气味的气相或液相重金属吸附剂去除”,日本专利,47023383(1972年11月12日)。 3所示。m . Wakasugi h .神安藤和t . Kitora”方法对湿喷超快硬水泥砂浆和混凝土的应用”,日本专利,2003080515(2003年3月19日)。 4所示。t . Ploetz和l . Scheuring”的应用年代讨厌一个luminate在papermaking。二世。影响retention由一个luminum年代ulfate和年代讨厌一个luminate一个ddition,当total艾尔2O3是keptconstant”,纸(宾根、德国)10 (1956)183 - 189。 5。g .剑锋x春燕,w .总裁w .九份和直接z Yuanyi。p赔偿的high-purityγ-alumina从年代讨厌一个luminate”,化工学报(中文版),54 [12](2003)1783 - 1786。 6。h . Shemin”方法准备metaaluminate钠沸石的合成和硬水铝石”解决方案,中国的专利,401577号(2003年3月12日)。 7所示。w .沂蒙,z, Xingtian和h .茗”过程合成分子筛(MCM-22)特殊晶体结构”,中国专利,1296913(2001年5月30日)。 8。k . s .钟旭k b和化学即Heishichi。utilization的dawsonite。二世。的准备catalystsnickel-alumina,cobalt-alumina,chromium-alumina,从年代进行dawsonite及其characteristicproperties”, Kogyo Kagaku Zasshi 74 [10] (1971) 1987 - 1992。 9。d·赫尔穆特·h·沃尔夫冈和h·迪特马尔”过程和仪器制造铝酸钠”,欧洲专利,387492号(1990年9月19日)。 10。r·l·戴维斯“铝酸钠”,美国专利,2159843(1939年5月23日)。 11。油页岩Corp .)“从碳钠铝石铝酸钠的复苏”,英国专利,1166785(1969年10月8日)。 12。美国杉,c . a .孔特雷拉斯h .华雷斯,a·阿奎莱拉和j . Serrato”均匀precipitation和t对应的p哈泽t转化的米ulliteceramicprecursor”、国际无机材料学报,3 (2001)625 - 632。欧洲杯足球竞彩 13。k . Nakamoto“无机和协调化合物的红外和拉曼光谱”,艾德。威利,纽约,(1978年)103 - 110页。 14。c . j . Serna j·l .白色和s . l .哼哼,“氢氧化Anion-Aluminum互动”,土壤科学。Soc。点。J。,42(1977) 1009-1013. 15。c . j . Serna j·l .白色和s . l .哼哼,“结构性碳酸盐含抗酸药”的调查中,医药科学学报,67 [3](1978)324 - 327。欧洲杯线上买球 16。j . Frueh和j . P。戈莱特利”,片钠铝石的晶体结构”,加拿大矿物学家,(1966)51-56 8月。 17所示。j . Serna j·l·怀特和s . l .哼哼“水解Aluminum-Tri——(Sec-Butoxide)离子和非离子媒体”,粘土和粘土矿物,25 (1977)384 - 391。 18岁。z, w . Zhaoyin x Xiaote和l . Zugiang”,片钠铝石类型化合物的水热合成和热力学分析”,固态化学学报,177 (2004)849 - 855。 19所示。e . s . Dana“达纳矿物学的教科书”,第四版,艾德。约翰威利& Sons,纽约,(1976年)p。529。 20.l·A·哈里斯,w·恩斯特和v . j . Tennery“高温x光和热分析研究合成碳钠铝石”,美国矿物学家,56岁,5月- 6月(1971)111 - 1114。 21。j·a·加兹登“矿物质和相关的无机化合物红外光谱”,艾德。巴特沃斯,英国,(1975年)43页。 22。m . Szczepanic和r . Rudnicki热分解合成碳钠铝石,波兰化学学报,55 (1981)1483 - 1489。 23。l . v . Zvezdinskaya诉惨败和i s Delitsin“Thermal-x-ray衍射片钠铝石的研究”,Izvestiya研究Akademii SSSR, Seriya Geologicheskaya, 10 (1986) 137 - 141。 24。m·j·埃尔南德斯和m . a . Ulibarri“铝与单价阳离子Hydroxycarbonates热稳定性”,Thermochimica学报,94 (1985)257 - 266。 详细联系方式
塞萨尔a .孔特雷拉斯Satoshi杉和Esthela拉莫斯
CIQI,瓜大学。
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瓜、矩形脉冲断开。
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