[發明專利]一種采用溶劑置換/共沸點蒸餾干燥法合成納米γ?Al2O3的方法及其應用

有效

• 申請號: 201310310408.4
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103395809B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 王趁義
• 申請（專利權）人: 寧波江東晟創工業產品設計有限公司;浙江萬里學院
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C02F1/52
• 代理公司: 寧波市天晟知識產權代理有限公司33219
• 代理人: 張文忠

技術領域

本發明涉及材料化學制備的技術領域，特別涉及納米γ-Al₂O₃的制備方法，尤其是一種采用溶劑置換/共沸點蒸餾干燥法合成納米γ-Al₂O₃的方法及其應用。

背景技術

隨著我國工農業生產的迅速發展和城鎮化進程的加快，大量生產性和生活污水產量劇增。特別是，由于追求經濟利益以及技術條件的限制，許多污水未經處理就直接排入環境中，導致越來越多的水體受到污染，引發了一系列的社會和環境問題。因此，新型高效水處理藥劑始終是水處理環保產業技術領域中重點發展的基礎產業，也是水工業與水污染治理工程技術創新發展的基礎產業。

絮凝技術是目前國內外普遍用來提高水質處理效果的一種既方便又經濟的水處理技術，其中的關鍵問題是絮凝劑的選擇。根據組成的不同，絮凝劑可分為無機絮凝劑、有機絮凝劑和微生物絮凝劑。

傳統應用的無機絮凝劑為低分子的鋁鹽和鐵鹽。鋁鹽主要有硫酸鋁、明礬、鋁酸鈉等。鐵鹽主要有三氯化鐵、硫酸亞鐵和硫酸鐵等。但無機絮凝劑的分子量不夠高，聚集體的吸附架橋能力不夠強，尤其是對膠體物質的吸附架橋能力比有機高分子差許多，并且存在投藥量較多、產生的污泥量較大、后處理困難等缺點。并且，低分子無機鹽腐蝕性強，脫色、除濁的效果不理想，藥劑投加量大，殘留量也大，已逐漸被無機高分子絮凝劑和有機高分子絮凝劑所取代。

有機高分子絮凝劑主要包括人工合成類和天然聚合物改性類兩種。與無機高分子絮凝劑比，有機高分子絮凝劑具有用量少、絮凝速度快，受共存鹽類、pH值影響小，生成污泥少、且易處理等優點，但它存在有毒性和價格昂貴的問題。

嚴格說來，微生物絮凝劑也屬于天然高分子有機物，是人們近年來利用生物技術開發出的一類由微生物在特定培養條件下生長代謝至一定階段產生的具有絮凝活性的產物。它是利用生物技術，通過微生物發酵提取、精制而得到的一種新型、高效、廉價的水處理劑。至今發現具有絮凝性的微生物已超過17種，包括霉菌、細菌、放線菌和酵母菌等，但絮凝劑產生菌的培養條件、萃取、純化復雜，工業化生產難度大。如何找到一種高效、經濟的水處理方法是水處理領域亟待解決的問題之一。

納米材料是一類應用前景廣闊的新型材料，被認為是21世紀的新材料。它的發展，為解決水污染問題提供了一種可能的途徑。納米微粒的尺寸范圍在1nm-100nm之間，由于其尺寸小，比表面大，表現出獨特的小尺寸效應、表面效應、量子效應和宏觀量子隧道效應等，使其物理、化學性質也相應發生了巨大的變化并出現許多“反常現象”：優良的力學性能、特殊的磁性能、高的導電率和擴散率，高的反應活性、吸附性和催化性能等，引起了世界各國科技界和產業界的廣泛關注。因此作為21世紀具有發展前途的功能材料和結構材料之一的納米氧化鋁粉體也一直是近年來納米材料研究領域的熱點。

γ-Al₂O₃屬立方晶系，尖晶石結構，其中氧原子呈面心立方堆積，鋁原子填充在空隙中。自80年代中期Gleiter等制得納米級Al₂O₃粉末以來，人們對這一高新材料的認識不斷加深并發現其中有許多特性，如高強度、高硬度、抗腐蝕、耐高溫、抗氧化性等特性，被廣泛用于傳統產業(輕工、化工、建材等)以及新材料、微電子、宇航工業等高科技領域，應用前景十分廣闊。且由于其比表面積大，顆粒表面有豐富的失配鍵和欠氧鍵，表面性活性高，吸附能力強，又被廣泛用作吸附劑，它對無機物、有機物及重金屬離子都有很好的吸附作用，可用于廢水的凈化處理，痕量金屬的富集和回收。

納米技術雖然在環境保護中的應用研究起步較晚。但發展迅速，前景廣闊，呈現出欣欣向榮的景象。目前，國內外已經有不少關于納米材料用于污水處理、殺菌消毒、凈化空氣、控制噪聲等報道。

到目前為止，人們已經發現了很多種制備各類納米粒子的方法。但目前尚無確切的科學分類標準。按照物質的原始狀態分類，相應的制備方法大致可分為：氣相法、固相法、液相化學反應法等。

氣相法是直接利用氣體或者通過等離子體、激光蒸發、電子束加熱、電弧加熱等方式將物質變成氣體，使之在氣體狀態下發生物理或化學反應，最后在冷卻過程中凝聚長大形成超細粉。其反應條件易控制、產物易精制，只要控制反應氣體和氣體的稀薄程度就可得到少團聚或不團聚的納米粉，顆粒分散性好、粒徑小、分布窄，但此法成本高、產出率低，難以實現工業化生產。