介绍铝酸钠是一种重要的商用无机化工产品。在许多应用中，它已被用作氢氧化铝的有效来源。纯铝酸钠(无水)是一种白色结晶固体，其分子式不同，称为NaAlO2，na2艾尔阿2O3.或Na2艾尔2O4． 铝酸钠的商业重要性是由于其技术应用的多功能性。在水处理系统中，它用作水软化系统的辅助剂，作为除去悬浮固体的凝结剂和一些金属（Cr，Ba，Cu），并除去溶解二氧化硅。在施工工艺中，采用铝酸钠加速混凝土凝固，主要是在霜冻期施工[1-3]。它还用于造纸工业，耐火砖生产和氧化铝生产[4-5]等。此外，它还被用作生产洗涤剂、分子筛、吸附剂和催化剂的分子筛的中间体[6-8]。 研究了几种制备固体铝酸钠的方法。在大多数方法中，第一步制备铝酸钠水溶液。然后，干燥铝酸钠溶液以获得固相。生产铝酸钠的典型工艺是将氢氧化铝溶解在烧碱溶液[9]中。在这种情况下，制备了含有过量氢氧化钠的氢氧化铝悬浮液。然后，通过加热的反应管通过悬浮液，并将所得铝酸钠溶液喷雾干燥。这个过程的产物是NaAlO2, NaAlO2∙1.5 h2O或NaAlO2∙xH2O。在另一个方法中，铝酸钠通过氢氧化钠和细分的铝水合物的固态反应制备，在高于苛性钠的熔点但低于600℃的温度下进行。据报道，与油页岩[11]伴生的钠片钠土可回收铝酸钠。在这种情况下，钠钠钠钠热分解产生的氧化钠和氧化铝均匀混合反应得到铝酸钠。 本文研究了以碱性硫酸铝(BAS)为前驱体制备铝酸钠的方法。后一种化合物是用亚硫酸氢铵作为沉淀剂，通过硫酸铝水溶液的均匀沉淀法得到的，在其他地方报道过[12]。在下一步的工艺中，研究了用碳酸钠水溶液处理BAS制备钠钠片钠土的工艺。最后，将后一种化合物在不同的温度下加热以确定铝酸钠的形成温度。 实验的程序本工作中使用的碱性硫酸铝是通过加热硫酸铝和亚硫酸氢铵的水溶液在均相溶液中沉淀得到的。通过通过氢氧化铵溶液将二氧化硫通过直至得到溶液pH 4来获得后一种溶液。1以j.t. Baker公司生产的活性级碳酸钠为原料，制备了M碳酸钠溶液。 对钠片钠土的形成进行了研究，在每一个100 m的系列中加入1.5 g碱性硫酸铝l厄伦美厄烧瓶。然后是不同的1m na.2有限公司3.解(1 2 3 4，....17米l)添加到每个烧瓶中。将每种溶液稀释至25米l与水。将烧瓶在室温下放置72小时。在此之后，测量每种溶液的pH并在减压下过滤溶液。最后，固体在80°C下干燥18小时，然后进行分析。 为了确定温度对钠片钠石结晶时间的影响，在100 m内配制一系列溶液l厄伦美厄烧瓶。再加入1.5 g BAS和15 ml(1)m na.2有限公司3.加入每个烧瓶并稀释至25 ml与水。接下来，在不同温度下对烧瓶进行不同时间的加热。加热后，将烧瓶从浴中取出，冷却至环境温度，并过滤溶液。在分析前，用热水清洗固体并在84°C下干燥18小时。 为了确定铝酸钠的热分解方法和结晶温度，在500-1100℃的不同温度下在500-1100℃的不同温度下加热几克，将几克Dawsonite样品加热30分钟。固体加热后，用x射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外(FTIR)对其进行表征。 溶液的pH值采用电位测定法(型号420A, Orion, Beverly, MA, USA)。采用ni过滤CuK进行XRD(德国西门子D-500型)α辐射。使用KBr颗粒进行红外分析，样品使用FTIR光谱仪(Perkin Elmer, Norwalk, Connecticut, USA, 1600系列FTIR)。通过在空气中以10℃/ min的速率加热20mg样品，在空气中加热20mg样品，获得样品的差分热分析（DTA）和热重分析（TGA）。（型号SDT 2960，TA仪器，新城堡，特拉华州）。用扫描电子显微镜(SEM) (jsm-35C 欧洲杯猜球平台Jeol, Tokyo, Japan)测定了颗粒的形貌。 结果与讨论结构的eBAS作为a的卷积f发射年代讨厌c烤省c匿名BAS的FTIR光谱如图1所示。它显示了3000至3700厘米的广泛O-H拉伸带－１范围和吸收带，达到1655厘米的峰值－１[13],表明固体是水合物。强而宽的频带集中在1135厘米处－１和998厘米的小肩部－１可以归结为硫酸盐吸收(ν3.（ν1）分别[14]。强而宽的吸收带集中在613厘米处－１可能是由于硫酸盐的联合吸收(ν4），伸展振动和横磨的分子水的Al-OH脉冲振动模式。因此，该化合物对应于水合碱性硫酸铝。 
图1所示。红外光谱与碱性硫酸铝相对应。 BAS在室温(28°C)下化学转化为钠片钠土如图2所示。用碳酸钠溶液处理BAS得到的固体的傅里叶变换红外光谱表明，在pH值4.3-10.1范围内，固体逐渐失去硫酸盐，变成无定形的碱式碳酸铝。从图2的光谱可以看出，1135 cm处的吸收峰对应于硫酸盐－１强度逐渐减小，与此同时，对应碳酸盐吸收带ν的峰发生裂解3.在1521厘米－１和1413厘米－１[15]，增大尺寸。最后，在pH为10.1时，固体的FTIR光谱主要表现为3000 ~ 3700 cm的O-H吸收带－１和1655厘米－１， 1521厘米处为碳酸盐－１和1413厘米－１．该固体所表现出的宽阔的吸收峰表明，在pH 10.1时形成了无定形水合碱式碳酸铝。 
图2。通过用碳酸钠溶液在：（a）pH 8.8中通过用碳酸钠溶液治疗固体的FTIR光谱;(b) pH值9.7;(c) pH 10.1。 FTIR在pH为10.3时观察到固体中出现了第一道晶态钠片钠石，在pH为10.3-10-6时，吸收峰强度显著增加，如图3所示。由Frueh和Golightly [16]报道的，与Dawsonite相对应的吸收峰的强度保持恒定的碳酸钠浓度较高，表明Dawsonite的最大量在pH106下结晶。 
图3。用碳酸钠溶液处理BAS得到的固体的红外光谱:(a) pH 10.3;(b) pH值10.5;(c) pH 10.6。 在pH 4-10.1范围内得到的固体的非晶态结构被XRD证实。这些样品对应的衍射图表明，固体是非晶态的，如图4所示。另一方面，对pH 10.6下得到的固体进行XRD分析，发现衍射峰对应于钠铝钠(NaAl(OH))2有限公司3.[17]。因此，在pH 10.6条件下，用碳酸钠处理BAS时，钠钠片钠石形成。这一结果与Zhang等报道的水热法合成钠片钠[18]的结果一致。 
数字4．获得的固体的X射线衍射图案：（a）pH 4-10.1和（b）pH10.6。 化学c讨论年代Olids作为A.f发射年代讨厌c烤省c匿名用热重分析对固体进行了研究。图5给出了BAS和pH 10.1和pH 10.6下固体的TG曲线。后两种固体的曲线分别符合非晶态碱式碳酸铝和钠片钠土的预期，由FTIR测定。 
图5。对应于以下的TG曲线：（a）bas;（b）在pH10.1获得的固体;（c）在pH10.6获得固体。 如图5a所示，BAS的TG曲线在25-671°C和671-1100°C温度范围内出现了两次失重。这些重量损失可归因于水的消除(38.6%)和三氧化二硫(18.0%)。根据BAS对应的TG数据，可计算出氧化铝含量为43.4% wt.%BAS的经验公式可以表示为1.9 al2O3.∙所以3.∙9.5 H2O。 在pH 10.1获得的固体在25-600°C和700-900°C的温度范围内出现两次重量损失。第一个失重是由于水和二氧化碳的消除，而第二个失重是由于三氧化二硫的释放。重要的是要注意，该样品中的硫酸盐含量降低至6.7％。该结果同意通过FTIR获得该样品（图2C）获得的结果，因为其FTIR光谱显示弱硫酸盐吸收峰。 在pH 10.6下获得的样品在25-400°C的温度范围内只有一次失重。红外光谱和X理查德·道金斯数据表明，固体是钠钠片钠石，所以重量的损失可以归因于从固体中消除水和二氧化碳，根据反应: 
然而，应该注意到，在400℃下加热的样品仍然含有少量二氧化碳，如碳酸盐，并且在800℃下加热固体后消除该化合物。 作为对比，表1给出了pH 10.6条件下制备的固体与理论组成的钠片硅藻土的热分析数据。从表1的数据可以看出，这些化合物的重量损失之间有一个小的差异，这可以归因于在pH 10.6得到的固体中存在非常少量的无定形的氢氧化铝。由此可见，钠片钠土是pH 10.6条件下所得固体的主要成分。 表格1．将理论组成的钠片钠土的热分析数据与pH为10.6的钠片钠土的热分析数据进行比较。
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钠片钠铝石 |
吸热 |
43.1（H.2O和有限公司2消除) |
56.9 |
pH为10.6的固体 |
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d噢通过SEM测定Bas和Dawsonite的粒度和形态，显微照片如图6所示。从图6A中可以看出，BAS由或多或少的球形颗粒的附聚物形成，其尺寸约为1μm。欧洲杯猜球平台在pH 10.6条件下，钠钠片钠石由小于0.2 μm的针状小颗粒凝聚而成。欧洲杯猜球平台据报道，天然片钠钠的颗粒形态是针状的，因此在pH 10.6下获得的样品中观察到的小针状颗粒很可能与片钠钠晶体相对应。欧洲杯猜球平台 
图6。SEM显微图对应于:(a) BAS和(b) pH为10.6的钠片钠土。
的影响t温度在crystallizationt输入法的年代讨厌d噢一旦确定了钠片铝石结晶所需的碳酸钠用量，就确定了温度和反应时间对钠片铝石结晶时间的影响。为了实现这一目标，15米l(1)将M碳酸钠水溶液加入到数个1克的BAS样品中。然后对样品进行不同温度和次数的加热，如表2所示。 表2。测定片钠钠结晶时间的温度和反应时间。
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94 |
1、2 |
80 |
1、2 |
70 |
1、2、4 |
60. |
2、4、6 |
50. |
4, 6, 8 |
加热温度越高，道森石钠的结晶时间越低。通过FTIR测定，在50℃下加热在50℃下加热的固体的化学结构的进化。片钠铝石对应的峰在8 h后达到最大强度，说明此时片钠铝石的结晶过程已经完成。当温度分别提高到60℃、70℃和80℃时，片钠铝石的结晶时间分别缩短到4小时、2小时和1小时。 
图7。(a) 4小时，(b) 6小时和(C) 8小时后，在50°C下获得的固体对应的FTIR光谱。 值得注意的是，在80°C和94°C这样的高温下，固体很容易演变成钠片钠石和假薄水铝石的混合物。片钠铝石的吸收峰强度较低，而拟薄铝石的吸收峰在3079.8 cm处－１强度较高，因为反应时间增加，如图8所示，对于在94℃下加热的样品。另一方面，对94℃加热2h的样品进行XRD分析，固体中含有一些无定形的氢氧化铝、拟薄水铝石和钠片钠石，如图9所示。由于拟薄水铝石是在高于70℃的温度下形成的，而在低于60℃的温度下反应时间较大，因此可以认为60℃和4小时的反应时间是该方法制备钠片钠铝石的最佳实验条件。 
图8。(a) 60分钟和(b) 120分钟后，在94°C下获得的固体对应的FTIR光谱。 
图9。X射线粉末衍射图对应于在加热时间的两小时后在94℃下获得的固体。 T赫尔曼decomposition的年代讨厌d噢图10为钠片钠在60℃下的TG和DTA曲线。根据热分析曲线(TG和DTA)，在100-500℃的温度范围内，在300℃出现吸热峰，失重为36.27%。在500-800°C的温度范围内，出现了1.35%的小失重。总重量损失为37.62％，可归因于消除样品中的二氧化碳和水。另一方面，DTA显示出一个很小的放热峰，集中在828°C，可以认为是铝酸钠结晶。在不同温度下加热的片钠土的XRD分析中可以发现支持这一假设的证据。 
图10。钠片硅藻土的热分析在60°C获得。 Harris等人报道了合成片钠钠[20]的热分析研究中出现的小放热效应。他们观察到在合成的道森矿石的DTA曲线中以650℃为中心的小放热峰的发生，并在700℃和800℃下在加热的样品中检测到XRD的XRD钠的存在。Harris研究的钠钠片钠中铝酸钠的结晶温度差异等等。与钠片钠土相比，这里得到的可能是由于样品的晶体大小和结晶度的不同。 为了确定铝酸钠的形成温度，将片钠铝石的几个样品分别在500℃、600℃、800℃、900℃和1000℃下加热30分钟，通过FTIR和XRD对生成的固体进行分析。 图11为钠片钠石在500℃和700℃加热后得到的固体对应的FTIR谱图。在500-700°C的温度范围内，光谱显示在1407厘米处的两个吸收带－１和1524厘米－１对应于碳酸盐，可能是在样品制备过程中被固体从空气中吸收的。此外，光谱在450-1000 cm处还表现出另外两个宽吸收带－１范围，与γ氧化铝阶段呈现的那些非常相似[21]。因此，根据M. Szczepanik和R. Rudnicki[22]的报道，在这个温度范围内钠钠片钠石分解产生氧化铝和氧化钠的混合物。当被加热的固体长时间暴露在空气中，固体中含有的氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠，这在FTIR光谱中可以观察到。 
图11。在(a) 500°C和(b) 700°C加热片钠铝石后得到的固体对应的FTIR光谱。 在800°C、900°C和1100°C下加热样品的FTIR光谱如图12所示。在这种情况下，在559厘米处有明显的吸收峰－１, 711厘米－１和883厘米－１吸收峰对应于碳酸盐拉伸带在1450 cm处－１出现。随着温度提高，吸收的强度在559厘米处达到峰值－１, 711厘米－１和1100厘米－１强度增大，说明铝酸钠晶体在800℃时开始形成。重要的是要注意到在1100°C下加热的样品在456 cm处有明显的吸收峰－１, 594厘米－１和649厘米－１对应于α氧化铝，其可以通过在高温下的铝酸钠的热分解如上所述Zvezdinskaya et al。[23]。 图13为片钠土在600℃、800℃、900℃和1000℃加热后的XRD谱图。在600℃时，XRD图谱对应于过渡氧化铝(gamma/eta)。在更高的温度下，如800°C和900°C，可以识别出与更结晶的铝酸钠相对应的间隔。最后，可以在1000℃加热的样品的光谱中观察到对应于α氧化铝的间距。因此，根据FTIR数据和加热样品对应的XRD谱图，可以对片钠土的分解提出以下方案:
图12。(a) 800°C， (b) 900°C和(C) 1100°C加热片钠铝石后获得的固体的FTIR光谱。 
图13．不同温度下加热30min后的XRD谱图。 值得一提的是，该方案与Hernández和Ulibarri先前报道的水热法制备钠片钠石的方案一致。 结论以碱性硫酸铝为原料，制备了铝酸钠。在该方法的第一步中，通过在60℃下用碳酸钠水溶液用碳酸钠水溶液将碱性硫酸铝硫酸铝含有4小时来获得Dawsonite。较高的加热温度导致试样中拟薄水铝石和钠片铝石的形成。片钠钠在固体中的结晶是通过形成无定形的碱式碳酸铝作为中间化合物而实现的。通过高凝聚的针状颗粒形成Dawsonite粉末，其尺寸范围为0.1-0.2μm。欧洲杯猜球平台为了获得铝酸钠，在不同温度下加热Dawsonite钠30分钟，测定相变序列。根据不同温度加热钠铝硅土所得固体的XRD谱图，确定了钠铝硅土、非晶态、过渡氧化铝(gamma/eta)和晶态铝酸钠的相序列。采用这种方法，在900°C下加热片硅藻土钠30分钟，可得到结晶铝酸钠。 致谢作者希望对调查中心(Centro de Investigaciones en Química Inorgánica)主任胡安José Guzmán A.表示感谢，感谢他允许发表这篇论文。感谢Yolanda Gallaga、Diana Mendoza和Juan Balderas提供的仪器数据解释和技术援助。 参考文献1.杨辉，“水净化用高浓度聚硫酸铁型混凝剂”，中国专利，美国专利号1473770（2004年11月02日）。 2.即Heihichi和G. S. Kyoku，“气相气味控制或液相重金属去除吸附剂”，日本专利，美国专利47023383（1972年11月12日）。 3。M.若杉，H. Sakakibara, S. Ando和T. Kitora，“超快硬化水泥砂浆和混凝土的湿喷应用方法”，日本专利，美国专利号2003080515（2003年3月19日）。 4。t . Ploetz和L. Scheing，“应用年代讨厌一个luminate在papermaking。2影响retention由一个Luminum.年代ulfate和年代讨厌一个luminate一个ddition,当tOtal al.2O3.是kept.c， paperier(宾根，德国)，10(1956)183-189。 5。G. Jianfeng，X. Chunyan，W. Jianzhong，W.Jiufen和直接z Yuanyi。p赔偿的h来自纯度γ-氧化铝年代讨厌一个《华工学报》中文版，54[12](2003) 1783-1786。 6。H. Shemin，“一水硬石合成沸石用偏铝酸钠溶液的制备方法”，中国专利，第401577号(2003年3月12日) 7。王一梦，郑斌，邢田和H. Mingyuan，“特殊晶体结构分子筛(MCM-22)的合成方法”，中国专利，美国专利No.1296913（2001年5月30日）。 8.徐家善，何家彪和化学即Heishichi。u倾斜d噢。2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.赫尔穆特，沃尔夫冈和H. Dietmar，“制造铝酸钠的过程和设备”，欧洲专利，第387492号(1990年9月19日)。 10.R. L. Davies，“铝酸钠”，美国专利，美国专利号2159843（1939年5月23日）。 11.油页岩公司，“从钠铝石中回收铝酸钠”，英国专利，美国专利号1166785（1969年10月8日）。 12.美国杉，孔特拉斯，华雷斯，阿奎莱拉和j . Serrato”均匀p救援和t赫尔曼p哈泽transformation米ulliteceramic.p无机材料学报，3(2001)625-632。欧洲杯足球竞彩 13.中本聪(K. Nakamoto)，“无机和配位化合物的红外和拉曼光谱”，编辑，威利，纽约（1978）103 - 110页。 14。林志强，“氢氧化铝与阴离子的相互作用”，土壤学报，2003,23(4):591 - 598。Soc。点。J.， 42(1977) 1009-1013。 15.陈志强，“含抗酸剂的碳酸盐岩的结构研究”，《中国药学杂志》，6[3](1978)234 -327。欧洲杯线上买球 16。J. Frueh.和J. p .戈莱特利，“钠铝石的晶体结构”，加拿大矿物学家，8月(1966)51-56。 17。王志强，“三丁醇铝在离子和非离子介质中的水解”，硅酸盐和粘土矿物，25(1977)284 -391。 18.向众，赵寅，肖特和刘志强，“水热法合成钠铝石类化合物的热力学分析”，固体化学学报，31(2004)，849-855。 19.E. S. Dana，《Dana的矿物学教科书》，第四版，John Wiley & Sons出版社，纽约，（1976）p。529。 20.L. A. Harris, W. Ernst和V. J. Tennery，“合成钠铝石的高温x射线和热分析研究”，美国矿物学家，56,5 - 6月(1971)111-1114。 21.王志强，“矿物及相关无机化合物的红外光谱”，中华民国化学研究所硕士论文。（1975）43页。 22.M. Szczepanic和R.Rudnicki，“合成道森矿的热分解”，波兰化学杂志，55（1981）1483-1489。 23.兹维兹丁斯卡娅，米特罗金和I. S. Delitsin，“片钠铝石的热x射线衍射研究”，《中国地质大学学报》，10(1986)137-141。 24.李志刚，“一价阳离子对羟基碳酸铝热稳定性的影响”，热化学学报，94(1985)257-266。 联系方式
César A. Contreras, Satoshi Sugita和estela Ramos
Ciqi，德国纳武纳大学。
Noria Alta s/n, Noria Alta上校
瓜、矩形脉冲断开。
墨西哥。C.P. 36050 电子邮件：(电子邮件保护) |
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