偏鋁酸鈉
偏鋁酸鈉是一種無(wú)機(jī)物，化學(xué)式為NaAlO2，白色、無(wú)臭、無(wú)味，呈強(qiáng)堿性的固體。在土木工程，石油化工，水處理等多個(gè)方面有廣泛應(yīng)用。
基本信息 編輯本段
中文名稱：偏鋁酸鈉
英文名稱：Sodium Aluminate
英文別名：Sodium metaaluminate;Aluminum sodium oxide Sodium aluminum oxide;SODIUM ALUMINATE;
PSA：34.14000
EINECS:215-100-1
分子式:NaAlO2
相對(duì)分子質(zhì)量:81.97
物理性質(zhì) 編輯本段
化學(xué)性質(zhì) 編輯本段
1.與強(qiáng)酸（如鹽酸）反應(yīng)。反應(yīng)先生成白色沉淀，后沉淀消失，反應(yīng)方程式如下：
NaAlO+HCl+HO=Al(OH)↓+NaCl
Al(OH)+3HCl=AlCl+3HO
離子方程式為：AlO +H +HO=Al(OH)↓
Al(OH)+3H ==Al +3HO
2.與弱酸（例子為CO）反應(yīng)生成Al(OH)沉淀：
①CO過(guò)量：AlO +CO+2HO=Al(OH)↓+HCO
②CO少量：2AlO +CO+3HO=2Al(OH)↓+CO
計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù) 編輯本段
1.疏水參數(shù)計(jì)算參考值（XlogP）:無(wú)
2.氫鍵供體數(shù)量:0
3.氫鍵受體數(shù)量:2
4.可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量:0
5.互變異構(gòu)體數(shù)量：無(wú)
6.拓?fù)浞肿訕O性表面積40.1
7.重原子數(shù)量:4
8.表面電荷:0
9.復(fù)雜度:13.5
10.同位素原子數(shù)量:0
11.確定原子立構(gòu)中心數(shù)量:0
12.不確定原子立構(gòu)中心數(shù)量:0
13.確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量:0
14.不確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量:0
15.共價(jià)鍵單元數(shù)量:2
制取方法 編輯本段
1.鋁單質(zhì)與氫氧化鈉反應(yīng)，放出氫氣：
2NaOH+2Al+2HO=2NaAlO+3H↑
2.氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)：
AlO+2NaOH=2NaAlO+HO
（此為高中階段要求方程式，附上人教版原文：嚴(yán)格地說(shuō)，該反應(yīng)生成的化合物為Na[Al(OH)]，寫(xiě)為NaAlO只是為了表達(dá)方便而采用的簡(jiǎn)寫(xiě)形式）
合成方法 編輯本段
1.拜耳法以鋁礬土為原料，礬土中氧化鋁和氧化硅的質(zhì)量比值大于8，將鋁礬土粉碎，球磨使粒度85%通過(guò)220目，然后與堿液混合濕磨，使苛化系數(shù)達(dá)到1.65±0.02，在150℃以上加熱2～3h，進(jìn)行高壓溶出，使鋁礬土中氧化鋁以鋁酸鈉形式轉(zhuǎn)入溶液，用水稀釋雜質(zhì)氧化硅、氧化鐵、氧化鈣成為赤泥，經(jīng)沉降分離，粗液再經(jīng)過(guò)濾、蒸發(fā)至干，制得鋁酸鈉成品。
偏鋁酸鈉的生產(chǎn)方法主要有：
（1）拜耳法。將鋁礬土破碎、磨細(xì)，然后與苛性鈉溶液混合，送入高壓釜內(nèi)用高溫高壓，使鋁礬土中的氧化鋁變成鋁酸鈉而轉(zhuǎn)入溶液中，分離后得鋁酸鈉溶液，經(jīng)蒸發(fā)后即得產(chǎn)品。近年來(lái)堿液的高壓溶出過(guò)程已由間斷式發(fā)展到連續(xù)式，管道化溶出已開(kāi)始用于拜耳法生產(chǎn)中。
（2）燒結(jié)法。將鋁礬土、純堿、石灰石磨細(xì)混合，在1200℃以上的高溫下燒結(jié)，熟料用水浸取，浸取后的鋁酸鈉溶液經(jīng)過(guò)除硅后得到精制的鋁酸鈉溶液，蒸發(fā)至干即得產(chǎn)品，燒結(jié)法又分為干料燒結(jié)法與濕料燒結(jié)法，目前濕料燒結(jié)法基本上已取代了干料燒結(jié)法。
（3）聯(lián)合法。所謂聯(lián)合法是指拜耳法、燒結(jié)法同時(shí)并用的生產(chǎn)方法。在生產(chǎn)中若以拜耳法為主，燒結(jié)法為輔，將高硅鋁礬土應(yīng)用拜耳法處理，然后將所得赤泥用燒結(jié)法處理，這叫串聯(lián)聯(lián)合法。如果將低硅鋁礬土礦用拜耳法處理，高硅鋁礬土用燒結(jié)法處理，在生產(chǎn)過(guò)程中兩種方法同時(shí)進(jìn)行，然后將兩種方法所得粗液合并，這叫并聯(lián)聯(lián)合法，得到的鋁酸鈉溶液經(jīng)蒸發(fā)后即得產(chǎn)品。
（4）氫氧化鋁堿解法。在氫氧化鈉溶液中于50～80℃溫度下加入粗氫氧化鋁升溫至110℃，保溫3h，得鋁酸鈉溶液，蒸發(fā)至干即得產(chǎn)品。
拜耳法適宜于含硅低的鋁礬土，工藝過(guò)程比燒結(jié)法簡(jiǎn)單，投資少，成本較低，產(chǎn)品質(zhì)量高，但是當(dāng)所處理的鋁土礦品位較低時(shí)，它在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性也隨之降低。燒結(jié)法適宜于以高硅鋁礬土為原料，其流程較拜耳法復(fù)雜，投資較大，成本高，產(chǎn)品質(zhì)量也差，但氧化鋁總回收率較高。聯(lián)合法具有上述兩法的特點(diǎn)，既可用高硅鋁礬土，也可用低硅鋁礬土。
主要制法流程簡(jiǎn)述。
（1）拜耳法以鋁礬土為原料，要求其氧化鋁含量為40%～70%，二氧化硅4%～20%，氧化鐵1%～20%，并且要求鋁礬土中氧化鋁和氧化硅的質(zhì)量比大于8。將鋁礬土粉碎、球磨使粒度達(dá)到85%通過(guò)220目，然后與堿液混合濕磨，進(jìn)行高壓溶出，在150℃以上加熱2～3h，鋁礬土中氧化鋁以鋁酸鈉形式轉(zhuǎn)入溶液，而氧化硅、氧化鐵、氧化鈣等雜質(zhì)則成為赤泥而沉淀。為了使鋁酸鈉溶液易于和赤泥分離，并加強(qiáng)脫硅，可將溶出液稀釋至氧化鋁含量由250～300g/L降低為100～120g/L。
在多層沉降槽中分離鋁酸鈉溶液與赤泥，然后將鋁酸鈉溶液蒸發(fā)至干，即得成品。
（2）燒結(jié)法將鋁硅比為3～6的鋁礬土破碎，和石灰石混合，按比例在球磨機(jī)中進(jìn)行濕磨，同時(shí)加入純堿溶液。磨細(xì)后的料漿按一定比例加以混合調(diào)配。調(diào)配好的料漿以12～15kg/cm的壓力噴射至轉(zhuǎn)窯中，在1200～1250℃的溫度下進(jìn)行燒結(jié)。料漿經(jīng)燒結(jié)后的熟料與赤泥洗液等調(diào)整液一起在圓錐球磨機(jī)中進(jìn)行濕磨溶出，使氧化鋁變成鋁酸鈉溶液，氧化硅、氧化鐵等雜質(zhì)變成固體赤泥。溶出后的泥漿經(jīng)靜置沉降、真空抽濾將溶液和殘?jiān)蛛x。赤泥殘?jiān)脽崴聪蛳礈焖拇危礈煲悍祷厝ト艹鍪炝稀７蛛x得到的鋁酸鈉溶液每升約含氧化鋁100～110g，含二氧化硅2.5～4g/L。將粗液送到壓煮器內(nèi)用蒸汽直接加熱，在5～6atm存在石灰乳的條件下進(jìn)行脫硅，溶液經(jīng)過(guò)2h左右的攪拌壓煮后，大部分硅以不溶性鋁硅酸鈉除去。料漿經(jīng)沉降、葉片過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，分離除去硅渣后，經(jīng)蒸發(fā)至干，即得成品。
主要用途 編輯本段
1.廣泛用于工業(yè)用水和自來(lái)水的凈化，能降低水的硬度和加快懸浮固體的沉降。與硅酸鹽化合能改進(jìn)分子篩結(jié)晶，用作石油烴轉(zhuǎn)化的催化劑和載體，制造無(wú)定形氧化鋁催化劑及穩(wěn)定硅膠溶液的原料。用作玻璃和陶瓷蝕刻用的堿洗滌溶液抑制劑，造紙工業(yè)用的填充劑，減少油井水黏度及鋼表面處理用的保護(hù)劑，土壤硬化劑和用于肥皂，染料等工業(yè)。
2.用作采油酸化壓裂液增稠劑、堵水-調(diào)剖劑的交聯(lián)劑，與聚合物一起配合使用。并用作中性紙施膠劑、土壤硬化劑、水泥混合劑及催化劑。
3.用于玻璃和陶瓷蝕刻用的堿洗滌溶液抑制劑，造紙工業(yè)上用作填充劑，用于減小油井水黏度以及作為鋼表面處理的保護(hù)劑。也用作為土壤硬化劑和用于肥皂，染料等工業(yè)。
無(wú)水制取 編輯本段
偏鋁酸鈉不在溶液中存在，固態(tài)高溫反應(yīng)可生成偏鋁酸鈉
金屬鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的化合物曾被認(rèn)為是NaAlO，但科學(xué)研究證明該產(chǎn)物實(shí)際上是Na[Al(OH)]（四羥基合鋁酸鈉），屬于配位化合物。
要制備分子式為NaAlO的偏鋁酸鈉，方法是將活性氧化鋁加入到熔融的氫氧化鈉中，產(chǎn)物是偏鋁酸鈉和水，水以氣體的形式揮發(fā)，方程式為：
AlO+2NaOH=高溫=2NaAlO+HO(g)↑（水蒸氣）
干燥的氧化鋁與碳酸鈉共熔融時(shí)，即有偏鋁酸鈉形成。反應(yīng)方程式如下：
AlO+NaCO=2NaAlO+CO
水合氧化鋁與碳酸鈉加熱至950℃，即有偏鋁酸鈉和鋁酸鈉形成(a)
(a) 2AlO·HO+2NaCO→NaAlO+NaAlO+AlO+2HO↑+2CO↑;
后者當(dāng)加熱至1200℃時(shí)，即生成偏鋁酸鈉(b)。
(b) NaAlO+NaAlO+AlO═4NaAlO
性質(zhì)穩(wěn)定 編輯本段
1.如果遵照規(guī)格使用和儲(chǔ)存則不會(huì)分解，未有已知危險(xiǎn)反應(yīng)，避免酸、二氧化碳、水分/潮濕。
2.高溫熔融產(chǎn)物為白色粉末，易溶于水，在水中溶解后析出氫氧化鋁沉淀，水溶液呈堿性，pH值為12.3。不溶于乙醇，在空氣中易吸收水分和二氧化碳。
溶于水，不溶于醇。有吸濕性。水溶液呈強(qiáng)堿性，能漸漸吸收水分而成氫氧化鋁，加入堿或帶氫氧根多的有機(jī)物則較穩(wěn)定。與酸類發(fā)生劇烈反應(yīng)，與鐵鹽發(fā)生反應(yīng)釋出氫氣。溶于水，不溶于醇。水溶液呈強(qiáng)堿性，能漸漸吸收水分而分解生成氫氧化鋁，加入堿或帶氫氧根多的有機(jī)物則較穩(wěn)定。
貯存方法 編輯本段
應(yīng)貯存于通風(fēng)、干燥的庫(kù)房中。
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