Aktiveret aluminiumoxid er et effektivt tørremiddel til industrielle gasrensningsapplikationer, hvor det absorberer fugt og andre flygtige urenheder fra gasstrømme for at forhindre korrosion af rørledninger og procesudstyr.
Temperatur, tid og urenheder under aktivering bestemmer porestrukturen af en aluminiumoxidadsorbens porøse struktur; dermed tillader produktion med forskellige overfladearealer og porøsiteter til specifikke applikationer.
Højt forhold mellem overfladeareal og vægt
Aktiveret aluminiumoxid er et ekstremt porøst materiale med et areal over 200 kvadratmeter per gram overfladeareal per gram, prale mere end 200 tunneler inden for dens struktur og består af aluminiumoxid (Al2O3) –det samme kemiske element, der findes i diamanter og rubiner, der giver deres farver.
Aluminiumoxids høje specifikke overfladeareal bidrager væsentligt til dets imponerende adsorptionsegenskaber. I et eksperiment, doteret med tre slags svagsyre ammoniumsalte viste sig at fjerne natriumurenheder, hvilket signifikant øgede både specifikt overfladeareal og porevolumen betydeligt, og til sidst kunne kuldioxid adsorberes ved lavere temperaturer med sure pH-forhold.
Knusningsstyrke af aluminiumoxid er en anden nøgleegenskab, der bestemmer dets anvendelse som katalysatorunderstøtning, og aktiveret aluminiumoxid anvendes ofte til olieraffinering, petrokemiske fremstillingsprocesser og kemiske fremstillingsfaciliteter som en forstærker af katalytisk effektivitet og stabilitet. Desuden, aktiveret aluminiumoxid er også afgørende i svovlgenvindingsenheder, som omdanner svovlbrintegasser til elementært svovl for at reducere skadelige industrielle emissioner.
Aluminiumoxid kan binde en lang række gasser og væsker, gør den velegnet til mange applikationer. Aluminiumoxid anvendes ofte i luftrensningssystemer til at adsorbere flygtige organiske forbindelser eller skadelige gasser samt vandfiltrering for at fjerne forurenende stoffer og forbedre drikkevandsforsyningen. Desuden, dens polære adsorptionsevne har adskillige anvendelser inden for kromatografiske separationsteknikker.
Selektiv adsorption
Aktiveret aluminiumoxids store overfladeareal og komplekse netværk af porer gør det i stand til at blive indstillet til at tiltrække specifikke opløste stoffer gennem manipulation af brugsbetingelser. Som et alsidigt luftbehandlingsværktøj, dens alsidighed i adsorption gør aktiveret aluminiumoxid til et uvurderligt aktiv. Adsorberer skadelige kemikalier og flygtige organiske forbindelser (VOC'er), det reducerer indendørs forurening, der kan udgøre luftvejssundhedsproblemer, samtidig med at det hjælper med at kontrollere fugtigheden i bygninger til forebyggelse af mug/mug.
Men i modsætning til deres stabile krystallinske modstykker, som typisk udviser meget lave BET-områder, overgangsformer for aluminiumoxid såsom gamma- og beta-aluminiumoxider har høje overfladearealer, der gør dem til fremragende tørremidler. Deres store tørremiddelkapacitet skyldes den porøse natur af deres porøse overflader, som har diskrete boehmitkrystallitter adskilt af større porer.
Fugtens skadelige indvirkning på forskellige processer i den kemiske industri nødvendiggør dehydrering af processtrømme. Mens silicagel absorberer fugtmolekyler, indtil ligevægt er nået og skal udskiftes, aluminiumoxid virker som en molekylsigte, bortfiltrering af vandmolekyler fra vandløb, samtidig med at kritiske komponenter beskyttes mod nedbrydning eller svigt på grund af for meget vandindhold.
Batchadsorptionseksperimenter ved brug af ægte industrielt spildevandsspildevand er blevet udført for at undersøge ydeevnen af aluminiumoxidnanopartikler som farveadsorbenter til farvning af spildevand. Resultater afslører, at adsorptionseffektiviteten stiger med temperaturen og den initiale farvestofkoncentration stiger, mens kapaciteten forbliver nogenlunde konstant. Et EDX-spektrum viser nitrogen- og svovlioner på overfladen, som sandsynligvis er forårsaget af farveabsorption, detekteres ved inspektion efter farvestofsorption af en aluminiumoxidprøve efter farveadsorption har fundet sted.
Katalytisk aktivitet
Aktiveret aluminiumoxid udviser katalytisk aktivitet gennem sin evne til at absorbere organiske molekyler og urenheder. Denne egenskab gør aktiveret aluminiumoxid ideel til brug i luftrensningssystemer, hvor flygtige organiske forbindelser eller skadelige gasser fjernes, fører til forbedret indendørs luftkvalitet. Desuden, aktiveret aluminiumoxid er blevet meget brugt som katalysatorstøtte i olieraffinering og petrokemiske industrier til forskellige kemiske reaktioner, såsom svovlgenvindingsenheder, der omdanner svovlbrinte til elementært svovl for reducerede emissioner.
TEM-analyse blev anvendt til at fastslå de morfologiske egenskaber og partikelstørrelsesfordelingen af aluminiumoxidnanopartikler, med resultater, der viser, at de havde en agglomereret tilstand og diametre mellem 30-40 nm. Desuden, disse partikler viste fremragende reaktivitet over for ioner såsom fluorid og chlorioner fundet i gasfase.
Aluminiumoxidadsorbent blev undersøgt ved brug af BET overfladeareal og porestørrelsesanalyse ved anvendelse af nitrogenadsorption-desorption (N2 adsorption-desorption isoterm). Alumina har en stor overflade, mens dens porøse natur primært skyldes pseudoboehmit-krystallitdannelse omgivet af mesoporer med lille porediameter.
Som en del af aldringsprocessen, BET-arealet stiger på grund af opløsning af aluminiumhydroxid. Mesoporstørrelse bestemmes af pH-betingelser: når det udsættes for basiske opløsninger, bliver aluminiumoxid negativt ladet gennem deprotonering, hvilket forhindrer adsorption af anioniske farvestoffer, mens sure opløsninger resulterer i positivt ladet aluminiumoxid, som forbedrer adsorptionshastigheden for anioniske farveioner..
Alsidighed
Aktiveret aluminiumoxids kemisk snarere end fysisk baserede design gør det mere fleksibelt til at håndtere fugt på tværs af forskellige miljøer og anvendelser end silicagel, giver bedre muligheder for fugtstyring i forskellige omgivelser og situationer.
Industrielle omgivelser, der er stærkt afhængige af luftbåren fugt for at nedbryde komponenter eller forårsage korrosion, kan drage fordel af denne teknik. Trykluftdehydreringssystemer fjerner også vanddamp, der opbygges under kompressordrift, hjælper med at bevare produktkvaliteten og samtidig forhindre nedetid på grund af fugtrelaterede udstyrsfejl. Endelig, dehydrering fungerer for naturgasrørledninger, da det effektivt eliminerer forurenende stoffer, der forårsager korrosion langs deres veje.
Ligeså, det har en række anvendelser i farmaceutiske og sundhedsmæssige miljøer, hvor dets anvendelse i kromatografi til at isolere og oprense lægemiddelforbindelser kan være uvurderlig. Desuden, det kan også findes i vandbehandlingsanlæg for at fjerne fluor og arsen fra kommunale drikkevarer, dermed beskytte folkesundheden og samtidig give adgang til rent drikkevand.
Som en del af hydroprocessenheder på raffinaderier, aluminium kan også tjene som en integreret støtte til katalytiske reaktioner. På grund af dens høje knusestyrke og modstandsdygtighed over for giftstoffer såsom svovlforbindelser, aluminium fungerer som en pålidelig base for konverteringsprocesser, samtidig med at det hjælper med at maksimere produktionseffektiviteten, samtidig med at strenge renhedsstandarder opretholdes i kritiske industrielle processer.