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，不适用2艾尔阿2O3.或Na2艾尔2O4． 铝酸钠的商业重要性在于其技术应用的多样性。在水处理系统中，它被用作水软化系统的附属物，作为混凝剂去除悬浮固体和一些金属（Cr、Ba、Cu），并去除溶解的二氧化硅。在施工技术中，采用铝酸钠加速混凝土的凝固，主要是在冻结期间工作[1-3]。它也用于造纸工业，用于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，在第一步骤中制备铝酸钠水溶液。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,，制备氢氧化铝铝铝，具有过量的NaOH。然后，悬浮液通过加热的反应管，得到的铝酸钠溶液被喷雾干燥。这个过程的产物是NaAlO2，Naalo.2∙1.5h.2O或NaAlO2∙xH2O。在另一种工艺中，在高于烧碱熔点但低于600°C的温度下，通过氢氧化钠和氢氧化铝的固态反应制备铝酸钠[10]。据报道，铝酸钠可以从与石油和石头结合的Dawsonite中回收，[11]。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。 在本作工作中，使用碱性硫酸铝（Bas）作为前体研究了铝酸钠的制备。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]。在该方法的下一步中，通过用碳酸钠水溶液处理碱来研究Dawsonite的制备。最后，在不同温度下加热后一种化合物，以确定铝酸钠的形成温度。 实验的程序通过加热硫酸铝和亚硫酸铵水溶液，通过均匀溶液中沉淀获得该工作的基本硫酸铝。后一种溶液是通过使二氧化硫通过氢氧化铵溶液直到获得pH值为4的溶液来获得的。1M碳酸钠溶液由来自J.T.Baker的反应性级碳酸钠制备。 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。然后是不同数量的1玛娜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 ml用水。烧瓶在室温下放置72小时。在此之后，测量每个溶液的pH值，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Dawsonite钠结晶时间的影响，在100米中组成了一系列溶液l厄伦美厄烧瓶。再加入1.5 g BAS和15 ml(1)玛娜2有限公司3.加入每个烧瓶并稀释至25 ml用水。接下来，将烧瓶在每个温度下加热各个时间。加热后，从槽中取出烧瓶，冷却至环境温度，过滤溶液。用热水洗涤固体，并在84℃下在分析之前在84℃下干燥18小时。 为了确定铝酸钠的热分解过程和结晶温度，在500-1100°C范围内的不同温度下，将数个1g片钠铝石样品加热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。 通过电位测量（模型420A，ORION，BEVERLY，MA，USA）测量溶液的pH。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)。样品的差热分析（DTA）和热重分析（TGA）通过在空气中以10°C/min的速率将20 mg样品加热至1300°C获得（型号SDT 2960，TA仪器，特拉华州纽卡斯尔）。用扫描电子显微镜(SEM) (jsm-35C yabo214Jeol, 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功能年代憎恶c碳酸盐c浓缩BAS的FTIR光谱如图1所示。它显示了3000到3700厘米宽的O-H拉伸带－1范围和在1655 cm处达到峰值的吸收带－1[13],表明固体是水合物。强大而宽的乐队以1135厘米为中心－1还有998厘米的小肩膀－1可指定为硫酸盐吸收（ν3.)和（ν）1)分别为[14]。强大宽的吸收带以613厘米为中心－1可能是由于硫酸盐的联合吸收(ν4)水分子的Al-O伸缩振动和Al-OH摆动振动模式。因此，该化合物相当于水合碱性硫酸铝。 
图1所示。FTIR光谱对应于硫酸铝基铝。 BAS在室温(28°C)下化学转化为钠片钠土如图2所示。通过用碳酸钠溶液处理碱而获得的固体的FTIR光谱表明，固体逐渐丧失硫酸盐，并且它在pH间隔4.3-10.1中成为无定形的碱性碳酸铝。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厘米处－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．通过该固体表现出的宽吸收峰表明，在pH10.1处形成了无定形水合碱性碳酸铝。 
图2。用碳酸钠溶液处理BAS所得固体的FTIR光谱：（a）pH 8.8；（b） pH值9.7；和（c）pH值为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。Frueh和Golightly[16]报告的片钠铝石钠对应的吸收峰强度在较高浓度的碳酸钠下保持不变，表明最大数量的片钠铝石已在pH 10.6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。 通过XRD确认在pH4-10.1范围内获得的固体的无定形结构。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。 
图形4．在（a）pH 4-10.1和（b）pH 10.6下获得的固体的X射线衍射图。 化学c合成年代奥利兹f功能年代憎恶c碳酸盐c浓缩通过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。TG曲线对应于：（a）BAS；（b）pH值为10.1时获得的固体；（c）pH值为10.6时获得的固体。 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。这些重量损失分别归因于水分消除（38.6%）和三氧化硫（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的经验公式可表示为1.9 Al2O3.∙所以3.∙9.5小时2O。 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。第一重量损失对应于消除水和二氧化碳，而第二则是由于三氧化硫释放。值得注意的是，该样品中的硫酸盐含量已降至6.7%。该结果与该样品的FTIR结果一致（图2c），因为其FTIR光谱显示出微弱的硫酸盐吸收峰。 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: 
但是，应注意，在400°C下加热的样品仍含有少量二氧化碳，如碳酸盐，在800°C下加热固体后，该化合物被消除。 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 |
吸热的 |
43.1（H）2o和co.2消除) |
56.9 |
在pH1.6获得固体 |
吸热的 |
41.7（H.2o和co.2消除) |
58.5 |
粒子尺寸和米orphology的年代憎恶d硬钠铝石通过SEM测定了BAS和钠片钠铝石的粒度和形态，显微照片如图6所示。如图6a所示，BAS由大小约为1μm的球形颗粒的团聚体形成。yabo214另一方面，在pH 10.6下获得的Dawsonite通过小于0.2μm的小针颗粒的附聚物形成。yabo214已经报道了[19]，天然道甘蓝岩的颗粒形态是针状的，因此在pH106的样品中观察到的小针状颗粒非常可能对应于道森酸钠晶体。yabo214 
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crystallizationtIME年代憎恶d硬钠铝石一旦建立了DAWSonite结晶的碳酸钠所需量，测定了温度和反应时间对道森石结晶时间的影响。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，钠铝石的结晶时间越短。图7显示了在50°C下加热的固体化学结构的演变，如FTIR所确定。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。对应于在加热后在50℃下获得的固体的FTIR光谱：（a）4小时，（b）6小时和（c）8小时。 应当注意，在高反应温度，例如80℃和94℃，固体容易进化到Dawsonite和伪泡沫的混合物。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如图8所示，对于在94°C下加热的样品，随着反应时间的增加，其强度更高。另一方面，在94℃下加热的样品的XRD分析2小时表明固体含有一些无定形氢铝，假胶质铝矿和Dawsonite钠，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。加热（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。加热两小时后在94°C下获得的固体对应的X射线粉末衍射图。 T赫尔默decomposition的年代憎恶d硬钠铝石在60℃下获得的Dawsonite的Tg和DTA曲线如图10所示。根据热分析曲线（Tg和DTA），在100-500℃的温度范围内观察到与300℃下的吸热峰相关的36.27％相对应的重量损失。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%，可归因于从样品中去除了二氧化碳和水。另一方面，DTA迹线显示出在828℃的非常小的放热峰，其可以将其分配给铝酸钠结晶。对这种假设的支持将在不同温度加热的Dawsonite钠分析中发现。 
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。他们在合成片钠铝石的DTA曲线中观察到以650℃为中心的小放热峰的出现，并通过XRD在700℃和800℃加热的样品中检测到铝酸钠的存在。Harris研究的钠钠片钠中铝酸钠的结晶温度差异等在此获得的Dawsonite与样品的微晶尺寸和结晶度的差异可能是由于样品的差异。 为了确定形成铝酸钠的温度，将数个片钠铝石样品在500℃、600℃、800℃、900℃和1000℃下加热30分钟，并通过FTIR和XRD分析所得固体。 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℃的温度范围内，光谱在1407cm处显示出两个吸收带－1和1524厘米－1对应于碳酸盐，在样品制备期间，其可能由固体吸收。此外，光谱在450-1000 cm处还表现出另外两个宽吸收带－1范围，这与伽马氧化铝相[21]显示的范围非常相似。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，急剧吸收峰为559厘米－1，711厘米－1和883厘米－1和1450cm的碳酸盐拉伸带对应的吸收峰值－1出现。随着温度的升高，吸收强度在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。注意这一点很重要在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对应于阿尔法氧化铝，可通过铝酸钠在高温下热分解产生，如Zvezdinskaya等。[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，在1000°C下加热的样品光谱中可以观察到与α-氧化铝相对应的间距。因此，FTIR数据与对应于加热样品的XRD图案，允许提出以下方案，以便为道森石钠分解：
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。 结论通过使用硫酸铝作为原料制备铝酸钠。在该工艺的第一步中，通过在60°C下用碳酸钠水溶液处理碱性硫酸铝4小时来获得钠铝石。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。片钠铝石粉末由高度团聚的针状颗粒形成，其尺寸范围为0.1-0.2μm。yabo214为了得到铝酸钠，片钠铝石钠在不同温度下加热30分钟，并确定相变顺序。基于在不同温度下加热Dawsonite后获得的固体的XRD图案，相序列可以被确定为Dawsonite，无定形，过渡氧化铝（γ/ Eta）和结晶铝酸钠。通过该方法，可以通过在900℃下加热Dawsonite 30分钟来获得结晶铝酸钠。 致谢提交人希望对Centro de Investigaciones enQuanJoséGuzmánA表示感谢Centro de InvestigacionesEnquímicaInorgánica的许可，他允许发布本文。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1.杨辉，“水净化用高浓度聚硫酸铁型混凝剂”，中国专利，第1473770号（2004年11月2日）。 2.I. 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，第47023383号（1972年11月12日）。 3.M.Wakasugi，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，第2003080515号（2003年3月19日）。 4.T. Ploetz.和L.Scheuring，“应用年代憎恶一个懒惰papermaking。2影响r恒星一个铝年代ulfate和年代憎恶一个luminate一个ddition，什么时候t奥塔尔2O3.是keptcOnstant“，Papier（Bingen，德国），10（1956）183-189。 5.G.建峰，X.春燕，W.建中，W.九分和Z. Yuanyi，“直接p赔偿的h高纯度γ-氧化铝年代憎恶一个《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.W. Yimeng，Z.Bin，S.兴田和H. Mingyuan，“特殊晶体结构分子筛(MCM-22)的合成方法”，中国专利，第1296913号（2001年5月30日）。 8.徐家善，何家彪和化学即Heishichi。u土地利用d奥索尼特。2的准备cAtalysts.nickel-alumina,cobalt-alumina，chromium-alumina,从年代进行dawsonite及其characteristicp《不动产》，Kogyo Kagaku Zasshi，74[10]（1971）1987-1992年。 9。D. Helmut，H. Wolfgang和H. Dietmar，“制造铝酸钠的过程和设备”，欧洲专利，美国专利387492（1990年9月19日）。 10.R. L. Davies，“铝酸钠”，美国专利，第2159843号（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，第1166785号（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沉淀法t赫尔默p哈泽t转化米ulliteceramicp无机材料学报，3(2001)625-632。亚博网站下载 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年）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。亚博老虎机网登录 16J.弗鲁厄和J.P.GOLIGLLY，“道森矿水晶结构”，加拿大矿物学家，8月（1966年）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L. Zugiang，“Dawsonite型化合物的水热合成和热力学分析”，固态化学杂志，177（2004）849-855。 19。E. S. Dana，“Dana的矿物质矿物学版物”，第四版，ED。纽约约翰瓦里和儿子，（1976年）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.J.A.Gadsden，“矿物质红外光谱和相关无机化合物”，ED。Butterworths，英格兰，（1975年）43页。 22.M.Szczepanic和R.Rudnicki，“合成片钠铝石的热分解”，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
慈济，瓜纳华托大学。
Noria Alta s/n, Noria Alta上校
瓜、矩形脉冲断开。
墨西哥。C.P.36050. 电邮：[受电子邮件保护] |
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