Осадження Al(OH)3 в процесі нейтралізації кислого розчину відбувається при рН = 4,5 і при низьких температурах одержують продукт аморфної структури.

Одержаний при осадженні з гарячих розчинів продукт при рентенівських дослідженнях показує наявність кристалічної структури.

Мікрокристалічну структуру мають і осади складу Al(OH)3, що одержані з лужних розчинів. При дуже повільному виділенні з таких розчинів, кристалики Al(OH)3 досягають значних розмірів, так що стають видимі в мікроскопі [4].

Головним чином Al(OH)3 одержується у вигляді діаспора (HAlO2), беміту [AlO(OH)] і гідраргілліту [Al(OH)3], тоді як у всіх відомих покладах бокситів він знаходиться переважно у вигляді гіббситу – б-тригідрату окису алюмінію (Al2O3 • 3H2O).

Ці особливості дуже важливі при одержанні пігментних та каталітичних форм продукту, де саме каталітичний продукт з регульованими розмірами (а не тригідрат) переважно і застосовується [5, 6].

В якості вихідних хімічних продуктів найчастіше використовуються сульфати або хлориди алюмінію, які легко одержують з відходів алюмінію дією сульфатної чи хлорводневої кислот. Причому трихлористий алюміній, як більш летка сполука, що легко сублімується дозволяє реалізувати технологічний процес гідролізу у воднево – кисневому полум’ї з одержанням як чистого аморфного Al2O3, так і змішаних оксидних систем на його основі, що добре зарекомендували себе в каталізі [9].

Давно помічено [10], що існує специфічна спорідненість між оксидами алюмінію і силіцію. З цієї позиції відзначимо лише декілька експериментальних спостережень відносно взаємодії Al3+ з мономером Si(OH)4. Першими на це звернули увагу Гото, Мураі, Окура [8], показавши, що мономерний кремнезем вступає в реакцію з іонами Al3+ і ефективно осаджується при рН = 9.

Якщо виразити концентрації Al3+ (А) і SiO2 (С) відповідно у вагових частках на мільйон частин розчину, то зниження цих концентрацій в розчині досягне такого значення “С”, коли А•С = 300. Однак такий стан, очевидно, не є рівноважним.

Якщо реакція мономерного кремнезему Si(OH)4 з іонами Al3+ протікає при 25?С тривалий час, то утворюється силікат алюмінію в колоїдному стані з структурою галоізиту:

2 Si(OH)4 + 2 Al3+ + H2O = Al2Si2O5(OH)4 + 6 H+

В роботі [10] визначені константи такої взаємодії при 25?С:

[Al(OH)4?]2 • [Si(OH)4]2 • [H+]2 = 10?33.

Величина стандартної вільної енергії для такої сполуки складає 897 ± 1 Ккал/моль.

Важливо, що мономерний кремнезем сильно адсорбується на поверхні гідроксиду алюмінію і навпаки Al2O3 дуже добре адсорбується на колоїдному кремнеземі.

В результаті реакції між Si(OH)4 і Al(OH)3 на поверхні останнього утворюється декілька шарів нової твердої фази, причому рН суспензії знижується. Звичайно, перший шар нового оксиду формується дуже швидко, тоді як час формування наступних сповільнюється. Очевидно, з поверхні колоїдної частинки (гранули) повинна пройти дифузія іонів Al3+ або AlO2? з утворенням збагаченого кремнеземом алюмосиліката.

З курсу загальної неорганічної хімії відомо [1], що в середовищах з рН = 9-12 в розчині співіснують іони [Al(OH)4]?, [Al(OH)5]2?, [Al(OH)6]3?, тоді як при рН>13 переважають іони AlO2?.

Нашарування оксиду алюмінію на матриці дисперсного аморфного SiO2 можливе не тільки з розчину але й в полуменевій технології [13, 14], однак з огляду високих швидкостей перебігу основних реакцій, регулювати розміри частинок і їх структуру важче.

В умовах рідкофазного осадження чи спів осадження це можна здійснити легше. Так, при контакті г - Al2O3 з мономером Si(OH)4 залежно від рН, в межах рН = 9 ± 1 швидкість адсорбції пропорційна квадрату концентрації помноженій на [SiO2]1,5 •[H+] і основною реакційно здатною одиницею, як вважає Айлер [14], є іони HSiO3?. Позитивний вплив, на думку цього автора, мають амонієві основи. При обробці частин вихідного б -Al2O3 з Sпит.= 24 м2/г мономер ним кремнеземом тривалістю 24 години він не виявив взаємодії, тоді як в присутності NH4OH така взаємодія була результативною.

Отже, як на основі Al2O3, так і на підкладці у вигляді аморфного SiO2 можна нанести плівку з протилежної фази, за умови наявності відповідних іонів. Якщо ці процеси в часі поєднати, то можна одержати лінійну структуру (OH)3Si–OAl(OH)–OSi(OH)2–…, яка при стоянні за рахунок процесів поліконденсації переходить в просторову структуру:

OH OH OH OH OH

| | | | |

n HO – Si – O – Al – O – Si – OH HO – Si – O – Al – O – Si – O –…

| | | | |

OH OH O O O

| | |

… – O – Al – O – Si – O – Al – OH

|

OH

Автори роботи [12] пропонують спосіб одержання оксиду алюмінію шляхом розчинення солі алюмінію, його вакуумування до залишкового тиску, рівного пружності насичених парів води. Після чого розчин обробляють лужним агентом при рН = 7,0 - 8,0, одержаний осад гідроксиду алюмінію згущують, фільтрують, промивають, сушать і прокалюють при 500?С. У випадку використання сульфату алюмінію в якості вихідної речовини, одержують пористі препарати Al2O3 з сорбційною ємністю 0,76 см3/г і питомою поверхнею до 110 – 114 м2/г. Такі зразки автори цитованої роботи рекомендують для адсорбційних процесів.

В роботі [13] запропоновано використання відходів від промислової механічної обробки об’ємних кристалів сапфіру (б - Al2O3), причому процес проводять при нормальних умовах без термічної обробки. Спочатку вихідну сировину обробляють концентрованою H2SO4, потім відмивають від іонів SO42-, далі обробку ведуть концентрованою нітратною кислотою. Після відмивки від іонів – забруднювачів (NO3-)