擬薄水鋁石( Pseudo Boehmite) ，又名假一水軟鋁石( AlOOH·nH₂O，n = 0. 08~0. 62)，是一類結晶不完全的水和氧化鋁。擬薄水鋁石具有許多特殊性能，如空間網狀結構，孔隙較大，比表面積較高，在酸性條件下轉變成粘性膠體等。這些特性使擬薄水鋁石被廣泛用于催化領域，如催化劑粘結劑和催化劑載體。石化等行業中應用最廣泛的催化劑載體之一是氧化鋁，在實際應用中，通常根據用途不同將其制成不同粒徑、形狀、比表面積、表面性質的活性氧化鋁材料，其中球形氧化鋁載體具有高滾動性、高堆密度、低磨耗等優勢在化工生產中的固定床、流化床工藝中廣泛應用。

球形活性氧化鋁

目前，以擬薄水鋁石為鋁源制備球形氧化鋁的成型方法主要包括油氨柱成型法、熱油柱成型法、水柱成型法、轉動成型法等，所制備球形氧化鋁因成型方式的不同，性能有較大差異。有些催化劑往往由于抗壓強度差而破碎、粉化，或因耐磨性能差而磨損，從而堵塞管道，影響操作正常進行。對于移動床工藝，為了有利于催化劑的循環，減少其機械磨損，必須將載體制成內徑為1~2mm的小球；對于固液流化床工藝，為了有利于催化劑的流化，須將載體制成內徑為0.5～1mm的小球。

1. 油注成型法

（1）油氨柱成型法

油氨柱成型法是將混合凝膠逐滴加入上層油相，下層氨水相的成型柱內，界面張力使凝膠液滴在油中呈球狀，進入氨水層后固化，使凝膠依次通過兩種介質進行成型，進一步老化后取出，經洗滌、干燥、焙燒得到氧化鋁小球。

這種方法的對于混合凝膠的制備方式比較多樣，通常將擬薄水鋁石粉體混合溶劑、膠黏劑等制備為擬薄水鋁石懸濁液或鋁溶膠，過程中加入無機酸促進膠溶，膠溶溫度和水熱時間對所得氧化鋁的比表面積、孔徑、孔體積、堆密度和強度等性質有一定的影響。

該成型方法可制得孔容較大、大小均勻的球型載體，但產生的氨氣會對環境造成污染。

（2）熱油柱成型法

熱油柱成型法的原料主要為鋁溶膠，在恒溫的熱油柱中與促凝劑作用凝膠化，形成具有固定形狀的小球，隨后經過老化、洗滌、烘干、焙燒，制得球形氧化鋁。油柱成型根據成球顆粒在礦物油中移動方式分為滴下式成球與上浮式成球。

熱油柱成型原理圖

熱油柱成型是對溶膠-乳液-凝膠成球法工藝上的進一步改進，其具有污染較小、操作簡單、成球較圓整且強度高等特點，但這種方法需要保證物料凝膠化過程中熱油柱的恒溫，因而須消耗較大量熱能。

典型熱油柱成型法工藝流程

兩種方法對比：

油氨柱成球基本原理與熱油柱成型相同，兩種方法制得氧化鋁載體均可用于固定床、移動床工業生產中。但油氨柱成球是將混合溶膠的成型、固化分別于油層和氨水層中進行，因而會與成型、固化同時進行的熱油柱成球在產品比表面、孔容等表征結果上存在一定差異。

成球過程方面，油氨柱成型需要氨水和油兩種成球介質，氨水具有一定的揮發性，同時也無法保證油中完全不溶解氨類成分，這就導致氨水的pH值及油的餾分等性質發生無法精確分析的變化，以致影響成球效果。另一方面，原料漿液的液滴從接觸相間界面到穿過界面完全進入成球介質這一過程需要克服氨水的界面阻力，這就導致液滴不同部位的固化存在一定的時間差，因而使成球的圓整度遭到破壞。而熱油柱成球法成球介質物化性質穩定，相間界面對成球過程的影響可通過成球介質的優化盡量減輕，另外其溫度條件也更有利于漿液的固化。綜上，熱油柱成球法操作更加簡便，過程更加可控，一些生產條件更優于油氨柱成型。

2.水柱成型法

水柱成型法是通過混合氧化鋁前驅體（擬薄水鋁石）和有機添加劑，滴入金屬陽離子溶液中，生成具有一定空間結構的氫氧化鋁-有機添加劑復合小球，最后經烘干、焙燒，制備球形氧化鋁。

這種方法與油氨柱成型法的區別是將懸漿料滴入到由上層油相和下層多價金屬陽離子鹽溶液相組成的油水柱中形成復合球狀凝膠顆粒，其制備的氧化鋁小球大小一致，且生產過程綠色環保，是一種具有前景的氧化鋁成型方法。

3.轉動成型法

轉動成型法是將氧化鋁前驅體（擬薄水鋁石）和適量的粘結劑（或水）混合均勻，置于旋轉的圓盤中，通過連續滾轉動，物料相互粘附，逐漸長成球形氧化鋁顆粒。由于滾動盤的表面摩擦力和沖擊作用當顆粒尺寸滿足要求時，將其甩出轉動盤，精制后即得到成品。

滾動成型法具有處理量及運轉率較高，成本低廉，操作方法簡單，設備易控，生產負荷上限高的優點。但現階段不足之處為顆粒密度低，圓整度差，產品的強度不理想，且實際生產中不適合制取粒徑較小的顆粒，同時滾動過程易產生較大粉塵。黏結劑可通過改變毛細管負壓和界面張力對成球過程產生較大影響，因此黏結劑的選用是目前優化產品質量的主要方向。

轉動成球機

4.噴霧干燥法

除了上述3種氧化鋁載體制備方法外，噴霧干燥法也是制備微球形氧化鋁載體的一種常見制備方法，通常由料液制備、加熱、干燥及分離4個系統組成。

首先調節液料的酸堿度、溫度后成膠狀，可得到Al(OH)₃濾餅，膠溶成膠作為原料料液。經霧化系統在旋轉設備中形成球形液滴，熱風使液滴內部的水發生汽化作用，外殼逐步形成。因熱風溫度高于汽化溫度，不斷的熱風使液流不斷發生汽化，形成內部多空的氧化鋁球形載體。

該制備方法處理后的氧化鋁小球粒徑較小，但由于霧化后的汽化過程難以控制，因此成球效率不高制備的小球受磨損程度不可控。

利用噴霧分散-油柱成型法相結合的方式，對于噴霧分散制備的產品有一定的優化效果。

噴霧干燥機

目前，在以擬薄水鋁石為鋁源制備氧化鋁小球的生產中，采用油氨柱成型法和熱油柱成型法的偏多，兩種均為油中成型的方法，均可高效制備熱穩定性好、壓碎強度高的氧化鋁小球，但是設備能耗大，過程中產品需做脫油處理。相比之下，水柱成型過程綠色環保，轉動成型設備投資較少。但是這兩種工藝制備的球形氧化鋁分別存在雜離子含量偏高，粒徑偏大的問題。

幾種成型方法的優缺點對比

 總結

擬薄水鋁石因比表面積較高，以其為前驅體制備的γ-Al₂O₃小球也具有高比表面積的特性。從成型原理方面考慮，可針對不同成球制備方法進行優化。滾動成型法首先通過黏合劑的作用形成液橋，可通過改變黏合劑的性質和前驅物組分含量來對滾動成型法產品進行優化，也可通過除雜、改良實驗裝置等方法實現滾動成球法產品的優化；熱油柱法則須調整所用溶膠的性質，從而影響成球后凝膠小球固化階段的性質變化;油氨柱成型法可從活性劑的選擇及調配、優化焙燒工藝、改變水熱處理條件等方面入手，以得到性質更為符合工業生產為理想的產品；噴霧成球法是通過加入層狀前驅物、改變霧化角度、與油柱成型法相結合等方法對噴霧成球法產品進行優化，最終生產出合格的氧化鋁球形載體。

參考來源：

1.擬薄水鋁石為前驅體制備毫米級球形氧化鋁的成型研究進展，席笑迎、姚艷敏、劉暢飛、白立光、趙曉東（工業催化）；

2.球形Al₂O₃載體制備方法評述（四川蜀泰化工科技有限公司）；

3.鋁粉油柱法球形活性氧化鋁的制備及其應用，張云眾、姚艷敏、饒貴久、陳蘇婷（工業催化）；

4.膠溶條件對擬薄水鋁石酸分散性及成球性能的影響，劉建良、潘錦程、馬愛增（石油煉制與化工）；

5.擬薄水鋁石路徑熱油柱成型制備毫米級氧化鋁小球的研究，劉建良、馬愛增、潘錦程（石油煉制與化工）；

6.鋁溶膠的制備條件對其凝膠成球性能的影響，楊文建、王康、王希濤（化學工程）。

粉體圈小吉

本文為粉體圈原創作品，未經許可，不得轉載，也不得歪曲、篡改或復制本文內容，否則本公司將依法追究法律責任。