Оксид алюминия и гидроксид: Соединения алюминия — урок. Химия, 9 класс.

Гидроксохлорид алюминия (ГОХА)

Гидроксохлорид алюминия (ГОХА)

Гидроксид алюминия — химическое вещество, которое представляет собой соединение оксида алюминия с водой. Может пребывать в жидком и твердом состояниях. Жидкий гидроксид является желеподобным прозрачным веществом, которое очень плохо растворяется в воде. Твердый гидроксид представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, которое обладает пассивными химическими свойствами и не реагирует практически ни с одним другим элементом или соединением.

ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Применение гидроксида в промышленности связано с получением чистого алюминия. Технологический процесс начинается с обработки руды, содержащей оксид алюминия, который по завершению процесса переходит в гидроксид. Выход продукции в данной реакции достаточно высок, так что после завершения остается практически голая порода. Далее проводится операция разложения гидроксида алюминия.

Процедура не требует специальных условий, так как вещество хорошо разлагается при нагревании до температуры свыше 180 градусов по Цельсию. Этот этап позволяет выделить оксид алюминия. Это соединение является базовым или вспомогательным материалом для изготовления большого количества промышленных и бытовых изделий. При необходимости получения чистого алюминия используют процесс электролиза с добавлением в раствор криолита натрия. Катализатор забирает из оксида кислород, и чистый алюминий оседает на катоде.

 

Наименование параметров

Норма

Низкоосновный 1/3 ГОХА

Среднеосновный 2/3 ГОХА

Массовая доля оксида алюминия (Al2O3)

7,5-8,5

7,5-8,5

Плотность, г/см3, не менее

1,20

1,22

рН

1,8-2,5

2,5-3,5

Массовая доля железа в пересчете на оксид железа (Fe2O3),не более

0,2

0,2

Массовая доля мышьяка в пересчете на оксид мышьяка (As2O3), не более

0,002

0,002

Массовая доля нерастворимого в воде остатка, не более

1,0

1,0

Массовая доля хлора (Cl-)

12-16

10-14

 

Оптимизация процесса электролиза при получении оксида алюминия высокой чистоты с использованием электрохимического метода окисления алюминия

Journals →  Цветные металлы →  2017 →  #1 →  Back

Легкие металлы, углеродные материалы
ArticleNameОптимизация процесса электролиза при получении оксида алюминия высокой чистоты с использованием электрохимического метода окисления алюминия
DOI10. 17580/tsm.2017.01.05
ArticleAuthorЛысенко А. П., Наливайко А. Ю.
ArticleAuthorData

Кафедра цветных металлов и золота, Национальный исследовательский университет «МИСиС», Москва,
Россия:

А. П. Лысенко

, доцент, эл. почта: [email protected]
А. Ю. Наливайко, ведущий инженер-электроник, эл. почта: [email protected]

Abstract

 

Изучен ключевой процесс технологии получения оксида алюминия высокой чистоты. При этом использован электрохимический метод окисления. Исследование процесса электролиза проводили на лабораторной установке для проведения поляризационных измерений с использованием потенциостата PARSTAT 4000, а также на укрупненном электролизере, входящем в состав экспериментального образца установки получения -оксида алюминия высокой чистоты. В качестве исходного сырья был использован алюминий с содержанием основного компонента не менее 99,99 % (мас. ). Для определения оптимальной плотности тока провели ряд электрохимических экспериментов, в ходе которых были построены поляризационные кривые. На полученных поляризационных кривых анодного растворения алюминия были выявлены три участка с выраженными электрохимическими процессами: образование одно- и трехвалентных ионов алюминия; пассивация анода с образованием труднопроницаемых оксидов; разряд гидроксид-анионов воды. С целью определения режима подачи тока был проведен ряд экспериментов, основной целью которых являлся подбор минимального интервала смены полярности электродов для обеспечения постоянного напряжения на ванне. Построена зависимость напряжения от продолжительности периода смены полярности электродов. Согласно полученной зависимости, при использовании интервала смены полярности электродов длительностью более 1 мин напряжение на ванне постепенно увеличивается за счет увеличения толщины пленки гидроксида алюминия на аноде. Определены оптимальные параметры режима подачи тока и плотности тока.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что полученные оптимальные параметры процесса электролиза могут быть использованы при масштабировании технологии получения оксида алюминия высокой чистоты с использованием электрохимического метода окисления алюминия.

Работа проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения обязательств по Соглашению о предоставлении субсидии от 23 октября 2014 г. № 14.578.21.0072 (уникальный идентификатор соглашения RFMEFI57814X0072).

 

keywordsОксид алюминия, высокая чистота, корунд, лейкосапфир, алюминий, гидроксид алюминия, электролиз, выход по току, плотность тока, сила тока, электрохимический метод
References

1. Cote M., Caudron G., Tanguay J. High-purity alumina (HPA) market potential and Orbite’s competitive advantages [Electronic resource].

Orbite. 2012. — 20 р. — Режим доступа : https://ru.scribd.com/document/269953722/Hpa-Version-0
2. Qin W., Peng Ch., Ming Lv., Jianqing W. Preparation and properties of high-purity porous alumina support at low sintering temperature // Ceramics International. 2014. Vol. 40, No. 8, part B. P. 13741–13746.
3. Fujiwara S., Tamura Ya., Maki H., Azuma N., Takeuchi Y. Development of New High-Purity Alumina / Sumitomo Chemical. 2007 [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://www.sumitomo-chem.co.jp/english/rd/report/theses/docs/20070102_fth.pdf
4. Москвитин В. И., Николаев А. В., Фомин Б. А. Металлургия легких металлов. — М. : Интермет Инжиниринг, 2005. — 416 с.
5. Пат. 2126364 РФ. Способ получения порошка альфа-окиси алюминия (варианты) / Мохри М., Утида Йо., Савабе Йо. ; заявл. 29.06.1994 ; опубл. 20.02.1999.
6. Park N., Choi H., Kim D. Purification of Al(OH)3 synthesized by Bayer process for preparation of high purity alumina as sapphire raw material // Journal of crystal growth. 2013. Vol. 373. P. 88–91.
7. Романова Р. Г., Дресвянников А. Ф., Березина Т. Н. Электрохимические методы получения высокочистых неорганических материалов // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 11. С. 243–248.
8. Vlaskin M. S., Shkolnikov E. I., Bersh A. V. An experimental aluminum–fueled power plant // Journal of Power Source. 2011. Vol. 196, No. 20. P. 8828–8835.
9. Yia J., Sun Y., Goa J. Synthesis of crystalline γ-Al2O3 with high purity // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009. Vol. 19, No. 5. P. 1237–1242.
10. Наливайко А. Ю., Лысенко А. П. Сравнительный ана лиз гидротермального и электрохимического спосо бов получения Al2O3 высокой чистоты из алюминия марки «АВЧ» // Цветная металлургия. 2015. № 5. С. 22, 23.
11. Герасимов В. В. Коррозия алюминия и его сплавов. — М. : Металлургия, 1967. — 114 с.
12. Серёдкин Ю. Г., Лысенко А. П. Разработка технологии получения тонкодисперсного гидроксида алюминия электролитическим способом // Цветные металлы. 2013. № 5. С. 49–56.
13. Schlueter H., Zuechner H., Braun R. Diffusion of Hydrogen in Aluminium // Zeitschrift fuer Physikalische Chemie. 1993. Vol. 181, No. 1/2. P. 103–110.
14. Беляев А. И., Фирсанова Л. А. Одновалентный алюминий в металлургических процессах. — М. : Металлургиздат, 1959. — 142 с.
15. Snizhkova L. O., Yerokhin A. L., Pilkington A. etc. Anodic processes in plasma electrolytic oxidation of aluminium in alkaline solutions // Electrochimica Acta. 2004. Vol. 49, No. 13. P. 2085–2095.
16. Лысенко А. П., Наливайко А. Ю. Механизм получения гидроксида алюминия в электролизере и коагуляция мелких частиц во время седиментации в токопроводящих солевых растворах // Цветные металлы. 2015. № 1. С. 49–53.

Language of full-textrussian
Full contentBuy

Back  

6.

8: Оксиды, гидроксиды и гидратированные оксиды алюминия
  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    212884
  • Многие формы оксидов и гидроксидов алюминия связаны сложными структурными взаимосвязями. Бокситы имеют формулу Al x (OH) 3-2x (0 < x < 1) и, таким образом, представляет собой смесь Al 2 O 3 (α-оксид алюминия), Al(OH) 3 (гиббсит) и AlO(OH) (бемит). Последний представляет собой промышленно важное соединение, которое используется в виде геля в качестве прекерамики при производстве волокон и покрытий, а также в качестве антипирена в пластмассах.

    Знание эволюции микроструктуры керамических систем важно для определения их конечного применения. В связи с этим глинозем был предметом многих исследований, в которых фаза, морфология, пористость и кристалличность контролировались физической и химической обработкой. Превращение бемита [γ-Al(O)(OH)] в корунд (α-Al 2 O 3 ) хорошо охарактеризован и, как известно, проходит через следующую последовательность:

    \[ \gamma\text{-Al(O)(OH)} \xrightarrow{\приблизительно\text{500 °C}} \gamma\text{-Al}_2\text{O}_3 \xrightarrow{\приблизительно \text{1000 °C}} \theta\text{-Al}_2\text{O}_3 \xrightarrow{\text{>1100 °C}} \alpha\text{-Al}_2\text{O}_3 \]

    Известно, что фазовые переходы от бемита к θ-Al 2 O 3 являются топотактическими (т.е. изменения кристаллической структуры совершаются без изменения кристаллической морфологии), однако каждое фазовое превращение сопровождается изменением пористости . θ- к α-Al 2 O 3 фазовый переход происходит путем зарождения и роста кристаллитов θ-Al 2 O 3 . Температура фазового перехода α-Al 2 O 3 может быть изменена добавлением определенных добавок. Например, поскольку фаза α-Al 2 O 3 возникает путем зародышеобразования, добавление небольших затравочных кристаллов может снизить температуру перехода между 100 и 200 °C. Было также показано, что добавление некоторых переходных металлов (хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и меди) снижает температуру перехода, в то время как лантан или редкоземельные металлы имеют тенденцию повышать температуру. Наконец, добавление оксидов металлов также влияет на скорость роста α-Al 2 О 3 .

    Третья форма Al 2 O 3 образуется на поверхности чистого металлического алюминия (6.8.2). Эта оксидная пленка быстро самовосстанавливается из-за большой теплоты ее образования (ΔH = 3351 кДж/моль). Тонкий, прочный, прозрачный оксидный слой является причиной большой полезности алюминия.

    \[ \text{4 Al + 3 O}_2 \rightarrow \text{2 Al}_2\text{O}_3 \]

    • К. Веферс и К. Мисра, Оксиды и гидроксиды алюминия , Лаборатории Алкоа (1987).
    • H.L. Wen and F.S. Yen, J. Cryst. Рост , 2000, 208 , 696.
    • Г. К. Прия, П. Падмаджа, К. Г. К. Уорриер, А. Д. Дамодаран и Г. Арулдхас, J. Mater. науч. лат. , 1997, 16 , 1584.
    • E. Prouzet, D. Fargeot и J. F. Baumard, J. Mater. науч. лат. , 1990, 9 , 779.

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Лицензия
        СС BY
        Версия лицензии
        1,0
        Показать страницу TOC
        № на стр.
      2. Теги
          На этой странице нет тегов.

      T3DB: gamma-Aluminum oxide hydroxide

      5 гидроксид алюминия50166
      Record Information
      Version 2.0
      Creation Date 2009-06-19 21:58:58 UTC
      Update Date 2014-12-24 20:24:14 UTC
      Accession Number T3D1568
      Identification
      Common Name gamma-Aluminum oxide hydroxide
      Class Small Molecule
      Description gamma-Aluminum oxide hydroxide is химическое соединение алюминия. Алюминий является наиболее распространенным металлом в земной коре и всегда встречается в сочетании с другими элементами, такими как кислород, кремний и фтор. (5, 6)
      Тип компаунда
      • Алюминиевый компаунд
      • Бытовой токсин
      • Промышленный/рабочий токсин
      • Неорганическое соединение
      • Synthetic Compound
      Chemical Structure
      Synonyms
      Synonym
      Aluminum oxyhydroxide
      Boehmite
      Boehmite (al(oh)o)
      g-Aluminum oxide hydroxide
      γ-Aluminum oxide hydroxide
      Chemical Formula AlHO 2
      Average Molecular Mass 59.988 g/mol
      Масса моноизотопа 59,979 г/моль
      Регистрационный номер CAS 1318-23-6
      Название IUPAC
      Традиционное название Алюминий (3+) ионный гидроксид оксидандид
      Улыбки [OH-]. [O-]. /Al.h3O.O/h;1h3;/q+3;;-2/p-1
      Ключ ИнЧИ принадлежит к классу неорганических соединений, известных как гидроксиды постпереходных металлов. Это неорганические соединения, в которых самым большим оксоанионом является гидроксид, а самым тяжелым атомом, не входящим в оксоанион, является постпереходный металл.
      Kingdom Inorganic compounds
      Super Class Mixed metal/non-metal compounds
      Class Post-transition metal oxoanionic compounds
      Sub Class Post-transition metal hydroxides
      Прямая исходная Гидроксиды металлов после перехода
      Альтернативные родители
      • Соли металлов после перехода
      • Неорганические соли
      • Оксиды неорганические
      • Неорганические гидриды
      Заместители
      • Гидроксид постпереходного металла
      • Неорганическая соль постпереходного металла
      • Неорганический гидрид
      • Неорганический оксид
      • Неорганическая соль
      Молекулярный каркас Недоступно
      Внешние дескрипторы Недоступно
      Biological Properties
      Status Detected and Not Quantified
      Origin Exogenous
      Cellular Locations
      • Cytoplasm
      • Внеклеточный
      Биофлюиды Недоступно
      Тканевые локации Недоступно
      9 Недоступно 9 Пути0166
      Applications Not Available
      Biological Roles Not Available
      Chemical Roles Not Available
      Physical Properties
      State Solid
      Appearance Белый порошок.
      Экспериментальные свойства
      Свойство Значение
      Melting Point Not Available
      Boiling Point Not Available
      Solubility Not Available
      LogP Not Available
      Predicted Properties Пять из 6 6 6
      5 Yes
      Свойство Значение Источник
      logP -0,65 ChemAxon
      pKa (Strongest Acidic) 15.7 ChemAxon
      pKa (Strongest Basic) -1.8 ChemAxon
      Physiological Charge 0 ChemAxon
      Количество акцепторов водорода 1 ChemAxon
      Количество доноров водорода 1 ChemAxon
      Площадь полярной поверхности0166 0 Ų ChemAxon
      Rotatable Bond Count 0 ChemAxon
      Refractivity 13. 91 m³·mol⁻¹ ChemAxon
      Polarizability 1.19 ų ChemAxon
      Количество колец 0 ChemAxon
      Биодоступность 1 ChemAxon
      ChemAxon
      Ghose Filter Yes ChemAxon
      Veber’s Rule Yes ChemAxon
      MDDR-like Rule Yes ChemAxon
      Spectra
      Spectra60600242. 000000000-8cfe47c7fbe15b80eb0f
      Тип спектра Описание Клавиша заставки Вид
      Predicted LC-MS/MS Predicted LC-MS/MS Spectrum — 10V, Positive splash20-03di-

      00000-8cfe47c7fbe15b80eb0f

      JSpectraViewer
      Predicted LC-MS/MS Predicted LC- Спектр MS/MS-20 В, положительный SPLASH20-03DI-

      00000-8CFE47C7FBE15B80EB0F

      JSpectraviewer
      Spected LC-MS/MS
      JSpectraViewer
      Predicted LC-MS/MS Predicted LC-MS/MS Spectrum — 10V, Negative splash20-03di-

      00000-424c9fc3d6a756f8efca

      JSpectraViewer
      Predicted LC-MS/ MS Прогнозируемый спектр LC-MS/MS-20 В, отрицательный SPLASH20-03DI-

      00000-424C9FC3D6A756F8EFCA

      JPECTRAVERVER
      GEPECTRAVEREER
      .0166 SPLASH20-03DI-

      00000-424C9FC3D6A756F8EFCA

      JSpectraviewer
      . ДОЛЖЕНИЯ669
      . ДЕЙСТВИЯ669
      . вдыхание (5)
      Механизм токсичности Основными органами-мишенями алюминия являются центральная нервная система и кости. Алюминий связывается с пищевым фосфором и ухудшает всасывание фосфора в желудочно-кишечном тракте. Снижение содержания фосфатов в организме приводит к остеомаляции (размягчению костей из-за нарушения минерализации костей) и рахиту. Считается, что нейротоксичность алюминия связана с несколькими механизмами. Одной из причин считается изменение функций белков цитоскелета в результате измененного фосфорилирования, протеолиза, транспорта и синтеза. Алюминий может вызывать нейроповеденческие эффекты, влияя на проницаемость гематоэнцефалического барьера, холинергическую активность, пути передачи сигналов, перекисное окисление липидов и нарушая нейрональный путь глутамата оксида азота-циклического ГМФ, а также вмешиваться в метаболизм основных микроэлементов из-за аналогичной координации. химии и последующих конкурентных взаимодействий. Было высказано предположение, что взаимодействие алюминия с рецепторами эстрогена увеличивает экспрессию генов, связанных с эстрогеном, и тем самым способствует прогрессированию рака молочной железы (1), но исследования не смогли установить четкую связь между алюминием и повышенным риском рака молочной железы. (3). Некоторые соли алюминия вызывают иммунный ответ, активируя инфламмасомы. (5, 1, 2)
      Метаболизм Алюминий плохо всасывается при пероральном или ингаляционном воздействии и практически не всасывается через кожу. Биодоступность алюминия сильно зависит от соединения алюминия и присутствия пищевых компонентов, которые могут образовывать комплексы с алюминием и усиливать или подавлять его абсорбцию. Алюминий связывается с различными лигандами в крови и распределяется по всем органам, причем самые высокие концентрации обнаруживаются в тканях костей и легких. Считается, что в живых организмах алюминий существует в четырех различных формах: в виде свободных ионов, в виде низкомолекулярных комплексов, в виде физически связанных макромолекулярных комплексов и в виде ковалентно связанных макромолекулярных комплексов. Абсорбированный алюминий выводится в основном с мочой и в меньшей степени с желчью, тогда как неабсорбированный алюминий выводится с фекалиями. (5)
      Значения токсичности Недоступно
      Смертельная доза Недоступно
      Канцерогенность (Классификация IARC)0 9 Нет. IARC классифицировал производство алюминия как канцерогенное для человека (группа 1), но не причислял сам алюминий к канцерогенам для человека. (7) Была предложена связь между использованием алюминийсодержащих антиперспирантов и повышенным риском рака молочной железы (1), но исследования не смогли установить четкую связь (3).
      Применение/Источники Недоступно
      Минимальный уровень риска Промежуточный Перорально: 1,0 мг/кг/день (4) Хроническая пероральная доза: 1,0 мг/кг/день (4)
      Воздействие на здоровье Алюминий воздействует на нервную систему и вызывает снижение работоспособности нервной системы и связан с изменением функции гематоэнцефалического барьера. Накопление алюминия в организме может вызвать заболевания костей или головного мозга. Высокий уровень алюминия связывают с болезнью Альцгеймера. Небольшой процент людей имеет аллергию на алюминий и испытывает контактный дерматит, расстройства пищеварения, рвоту или другие симптомы при контакте или проглатывании продуктов, содержащих алюминий. (5, 6)
      Симптомы Вдыхание алюминиевой пыли вызывает кашель и ненормальные рентгенограммы грудной клетки. Небольшой процент людей имеет аллергию на алюминий и испытывает контактный дерматит, расстройства пищеварения, рвоту или другие симптомы при контакте или проглатывании продуктов, содержащих алюминий. (5, 6)
      Лечение ГЛАЗА: промывать открытые глаза в течение нескольких минут под проточной водой. ПРОГЛАТЫВАНИЕ: не вызывать рвоту. Прополоскать рот водой (никогда ничего не давать в рот человеку, находящемуся без сознания). Немедленно обратитесь за медицинской помощью. КОЖА: следует немедленно обработать путем промывания пораженных участков холодной проточной водой в течение не менее 15 минут с последующим тщательным мытьем водой с мылом. При необходимости человек должен принять душ и сменить загрязненную одежду и обувь, а затем обратиться за медицинской помощью. ВДЫХАНИЕ: приток свежего воздуха. При необходимости обеспечить искусственное дыхание.
      Normal Concentrations
      Not Available
      Abnormal Concentrations
      Not Available
      External Links
      DrugBank ID Not Available
      HMDB ID Недоступно
      Идентификатор соединения PubChem 73982
      Идентификатор CheMBL Недоступно
      ChemSpider ID 66610
      KEGG ID Not Available
      UniProt ID Not Available
      OMIM ID
      ChEBI ID 30189
      BioCyc ID Недоступно
      CTD ID Недоступно
      Идентификатор стежка Гидроксид алюминия, гамма-
      PDB ID Not Available
      ACToR ID 15918
      Wikipedia Link Not Available
      References
      Synthesis Reference Not Available
      MSDS Not Доступен
      Общие ссылки
      1. Darbre PD: Металлоэстрогены: развивающийся класс неорганических ксеноэстрогенов с потенциалом увеличения эстрогенной нагрузки на грудь человека. J Appl Toxicol. 2006 май-июнь;26(3):191-7. [16489580]
      2. Aimanianda V, Haensler J, Lacroix-Desmazes S, Kaveri SV, Bayry J: Новые клеточные и молекулярные механизмы индукции иммунных ответов алюминиевыми адъювантами. Trends Pharmacol Sci. 2009 июнь; 30 (6): 287-95. doi: 10.1016/j.tips.2009.03.005. Epub 2009 May 11. [19439372 ]
      3. Willhite CC, Karyakina NA, Yokel RA, Yenugadhati N, Wisniewski TM, Arnold IM, Momoli F, Krewski D: Систематический обзор потенциальных рисков для здоровья, связанных с фармацевтическим, профессиональным и потребительским воздействием металлических и наноразмерный алюминий, оксиды алюминия, гидроксид алюминия и его растворимые соли. Критический преподобный Toxicol. 2014 окт;44 Приложение 4:1-80. дои: 10.3109/10408444.2014.934439. [25233067]
      4. ATSDR — Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний (2001 г.). Минимальные уровни риска (MRL) для опасных веществ. Служба общественного здравоохранения США в сотрудничестве с Агентством по охране окружающей среды США (EPA).

        Добавить комментарий

        Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *