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氢氧化铝
氢氧化铝（Aluminium hydroxide），化学式Al（OH）3，是铝的氢氧化物。是一种碱，由于又显一定的酸性，所以又可称之为铝酸（H3AlO3），但实际水溶液中与碱反应时生成的是四羟基合铝酸盐Al（OH）4-。按用途分为工业级和医药级两种。
工业级简介
　　分子式：Al（OH）3，Al2O3?3H2O 或 H3AlO3
　　分子量：78
　　别名：一水氧化铝，二水氧化铝，无水氧化铝，三水铝矿，水铝石
　　CAS No.：21645-51-2
　　EINECS号：244-492-7
　　HS NO:28183000
1、 技术指标
　　化学成分 AL（OH）3
　　不小于 灼减
　　不大于 杂质含量不大于
　　SiO2 Fe2O3 NA2O
　　AH-1 64.5 35 0.02 0.02 0.4
　　AH-2 64.0 35 0.04 0.03 0.5
　　AH-3 63.5 35 0.08 0.05 0.6
　　注：
　　1、AL2O3含量为100%减去灼减和表所列杂质的实质含量之差。
　　2、 表中化学成份按在110±5℃温度下烘干2h的干基计算。
　　3、 表中杂质成份按GB8170数字修约规则处理。
　　物理特性
　　氢氧化铝主要有325目、800目、1250目、5000目四个规格。白色粉末状固体。
2、用途
　　氢氧化铝是用量和应用*广的无机阻燃添加剂。氢氧化铝作为阻燃剂不仅能阻燃，而且可以防止发烟、不产生滴下物、不产生有毒气体，因此，获得较广泛的应用，使用量也在逐年增加。使用范围：热固性塑料、热塑性塑料、合成橡胶、涂料及建材等行业。
3、 包装、贮运
　　包装：内塑外编覆膜袋，每袋净重25kg或40kg。
　　运输：该品为非危险品，运输过程中防止受潮、雨淋和包装破损。
　　贮存：贮存在干燥通风的库房内。
特点
　　抗酸作用慢、持久、较强，有收敛作用，有粘膜保护作用，导致便秘，不产生CO2（二氧化碳），无酸反跳，无碱血症。
　　氢氧化铝与酸反应：Al（OH）3+3HCl→AlCl3+3H2O　3OH-+3H+=3H2O
　　氢氧化铝与碱反应：Al（OH）3+NaOH→Na[Al（OH）4]氢氧化铝在碱性环境中异构反应：Al（OH）3→H3AlO3（铝酸）
　　Al（OH）3+OH-→AlO2-+2H2O
　　氢氧化铝受热分解：2Al（OH）3—加热→Al2O3+3H2O
　　氢氧化铝水中两种电离：
　　1、Al（OH）3→Al3+ + 3OH-（碱式电离）
　　2、Al（OH）3+H2O→Al（OH）4]-+H+（酸式电离）
　　其中的=[Al（OH）4]-中学上习惯写成AlO2-，但是实际上这是错误的。
氢氧化铝属两性氢氧化物
　　由于其存在两种量中电离形式，既是弱酸，可以有酸式化学式H3AlO3，又是弱碱，可以有碱式化学式Al（OH）3。氢氧化铝具有两性，既能与酸反应又能与碱反应。
　　氢氧化铝的酸性在于它是路易斯酸可以加合OH-，从而体现碱性
　　Al（OH）3由于两种电离的存在，可以产生两种盐：铝元素两种盐：
　　⒈铝盐：Al3+ AlCl3,KAl（SO4）2?12H2O（明矾）。它们的水溶液因Al3+的水解而显酸性 分别滴加AgNO3和稀硝酸，产生白色沉淀的为Cl-；产生浅黄色沉淀的为Br-；产生黄色沉淀的为I-2.偏铝酸盐，AlO2- NaAlO2,KAlO2.它们的水溶液呈碱性：AlO2- + 2H2O → Al（OH）3 + OH- 当两类盐混合时，即发生双水解反应，生成 Al（OH）3 Al3+ + 3 AlO2- + 6H2O == 4Al（OH）3↓
氢氧化铝实验室制法
　　化学方程式：2Al+3H2SO4（稀）=Al2（SO4）3+3H2↑
　　2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
　　Al2（SO4）3+6NaAlO2+12H2O=8Al（OH）3↓+3Na2（SO4）
　　或Al2（SO4）3+6NH3.H2O=2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4
　　离子方程式：2Al+6H=2Al+3H2↑
　　2Al+2OH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
　　Al+3AlO2+6H2O=4Al（OH）3↓
　　或2Al+6NH3?H2O=2Al（OH）3↓+6NH4+
　　①Al（OH）3是两性氢氧化物，在常温下它既能与强酸，又能与强碱反应：
　　Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O
　　Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O
　　②Al（OH）3受热易分解成Al2O3：2Al（OH）3==Al2O3+3H2O（规律：不溶性碱受热均会分解）
　　③Al（OH）3的制备：
　　a、溶性铝盐和氨水反应来制备Al（OH）3
　　AlCl3+3NH3?H2O=Al（OH）3↓+3NH4Cl （Al3++3NH3?H2O=Al（OH）3↓+3NH4+）
　　Al2（SO4）3+6NH3?H2O=2 Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4 （Al3++3NH3?H2O=Al（OH）3↓+3NH4+）　
　　因为强碱（如NaOH）易与Al（OH）3反应，所以实验室不用强碱制备Al（OH）3，而用氨水
　　b、偏铝酸钠与过量二氧化碳反应
　　NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al（OH）3↓
　　过量的碳酸不与氢氧化铝反应，保证Al全部生成氢氧化铝
药物分析
　　方法名称：
　　氢氧化铝凝胶—氢氧化铝的测定—中和滴定法
　　应用范围：
　　该方法采用滴定法测定氢氧化铝凝胶中氢氧化铝的含量。
　　该方法适用于氢氧化铝凝胶。
　　方法原理：
　　供试品加盐酸和水加热使溶解，放冷，滤过，取续滤液加氨试液中和至恰析出沉淀，再滴加稀盐酸至沉淀恰溶解为止，加醋酸-醋酸铵缓冲液（pH6.0），再精密加入加乙二胺四醋酸二钠滴定液，并煮沸3-5分钟，放冷，加二甲酚橙指示液，用锌滴定液滴定至溶液由黄色转变为红色。读出锌滴定液使用量，计算氢氧化铝的含量。
　　试剂：
　　⒈ 水（新沸放置至室温）
　　⒉ 乙二胺四醋酸二钠滴定液（0.05mol/L）
　　⒊锌滴定液（0.05mol/L）
　　⒋ 氢氧化钠试液
　　⒌无水硫酸钠
　　⒍ 基准氧化锌
　　⒎ 稀盐酸
　　⒏ 铬黑T指示剂
　　⒐ 二甲酚橙指示液
　　⒑ 氨试液
　　⒒ 醋酸-醋酸铵缓冲液（pH6.0）
　　仪器设备：
　　试样制备：
　　⒈ 乙二胺四醋酸二钠滴定液（0.05mol/L）
　　配制：取乙二胺四醋酸二钠19g，加新沸过的冷水使成1000mL，摇匀。
　　标定：取于800℃灼烧至恒重的基准氧化锌0.12g，精密称定，加稀盐酸3mL使溶解，加水25mL，加0.025%甲基红的乙醇溶液1滴，滴加氨试液至溶液显微黄色，加水25mL与氨-氯化铵缓冲液（pH10.0）10mL，再加铬黑T指示剂少量，用本液滴定至溶液由紫色变为纯蓝色，并将滴定结果用空白试验校正。每1mL乙二胺四醋酸二钠滴定液（0.05mol/L）相当于4.069mg的氧化锌。根据本液的消耗量与氧化锌的取用量，算出本液的浓度。
　　贮藏：置玻璃塞瓶中，避免与橡皮塞、橡皮管等接触。
　　⒉锌滴定液（0.05mol/L）
　　配制：取硫酸锌15g（相当于锌约3.3g）加稀盐酸10mL与水适量是溶解成1000mL，摇匀。
　　标定：精密量取本液25mL，加0.025%甲基红的乙醇溶液1滴，滴加氨试液至溶液显微黄色，加水25mL，氨-氯化铵缓冲液（pH10.0）与铬黑T指示剂少量，用乙二胺四醋酸二钠滴定液（0.05mol/L）滴定至溶液由紫色变为纯蓝色，并将滴定的结果用空白试验校正。根据乙二胺四醋酸二钠滴定液的消耗量，计算出本液的浓度，即得。
　　⒊ 氢氧化钠试液
　　取氢氧化钠4.3g，加水溶解成100mL，即得。该品应临用新制。
　　⒋ 稀盐酸
　　取盐酸234mL，加水稀释至1000mL，即得。本液含HCl应为9.5-10.5%。
　　⒌ 铬黑T指示剂
　　取铬黑T 0.1g，加氯化纳10g，研磨均匀，即得。
　　⒍ 二甲酚橙指示液
　　取二甲酚橙0.2g，加水100mL使溶解，即得。
　　⒎ 氨试液
　　取浓氨溶液400mL，加水使成1000mL，即得。
　　⒏醋酸-醋酸铵缓冲液（pH6.0）
　　取醋酸铵100g，加水300mL使溶
　　操作步骤：
　　取该品约8g，精密称定，加盐酸与水各10mL加热使溶解，放冷，滤过，取滤液置250mL量瓶中，滤器用水洗涤并入量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀；精密量取25mL，加氨试液中和至恰析出沉淀，再滴加稀盐酸至沉淀恰溶解为止，加醋酸-醋酸铵缓冲液（pH6.0）10mL，再精密加入加乙二胺四醋酸二钠滴定液（0.05mol/L）25mL，并煮沸3-5分钟，放冷，加二甲酚橙指示液1mL，用锌滴定液（0.05mol/L）滴定至溶液由黄色转变为红色，并将滴定的结果用空白试验校正。每1mL乙二胺四醋酸二钠滴定液（0.05mol/L）相当于2.549mg的Al2O3。
　　注1：“精密称取”系指称取重量应准确至所称取重量的千分，“精密量取”系指量取体积的准确度应符合国家标准中对该体积移液管的精度要求。
氢氧化铝焙烧工艺流程
　　氧化铝厂氢氧化铝焙烧设计（design of hydrate calcination for alumina refinery）
　　氢氧化铝经1000℃左右的高温焙烧，脱除水分，转变结晶，成为氧化铝的工艺设计。设计主要内容为：工艺流程、设备选择，设备配置和主要技术指标。
　　工艺流程
　　氢氧化铝焙烧一般在回转窑或流态化炉中进行。
　　⑴、用回转窑焙烧时，将洗净的湿氢氧化铝饲入窑内一端，从窑的另一端喷入重油或燃气，在窑内完成烘干、脱除结晶水和晶型转化等反应过程，出料，经冷却后即得氧化铝。
　　⑵、用流态化炉焙烧时，湿氢氧化铝先饲入干燥器，再送入流态化焙烧炉，喷入燃料焙烧成氧化铝，再经停留槽，多级旋风筒热交换装置和沸腾床冷却器冷却，即为*终产品。流态化炉焙烧系统，可充分利用燃烧废气和物料冷却散出的热量，来预热进入的冷料及燃烧所需燃气和空气，系统中物料均在流态化状态下与气体进行热交换，热效率高、热耗低，仅为回转窑装置的60%～70%。
　　两种工艺的燃烧废气，均经电收尘器净化后排入大气。
氢氧化铝工业生产方法
1、拜耳法
　　系奥地利拜耳（K.J.Bayer）于 1888年发明。其原理是用苛性钠（NaOH）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种，经长时间搅拌，铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净，并在950～1200℃温度下煅烧，便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液，蒸发浓缩后循环使用。
由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同，它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异，所以要提供不同的溶出条件，主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125～140℃下溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在240～260℃并添加石灰（3～7%）的条件下溶出。
现代拜耳法的主要进展在于：①设备的大型化和连续操作；②生产过程的自动化；③节省能量，例如高压强化溶出和流态化焙烧；④生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的工艺流程见图1。
　　拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低，者每吨氧化铝的能耗仅3×106千卡左右，碱耗一般为100公斤左右（以Na2CO3计）。
　　拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的Al2O3与SiO2含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中，SiO2转变成方钠石型的水合铝硅酸钠（Na2O?Al2O3?1.7SiO2?nH2O），随同赤泥排出。矿石中每公斤SiO2大约要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的损失。铝土矿的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差。直到70年代后期，拜耳法所处理的铝土矿的铝硅比均大于7～8。由于高品位三水铝石型铝土矿资源逐渐减少，如何利用其他类型的低品位铝矿资源和节能新工艺等问题，已是研究、开发的重要方向。
2、碱石灰烧结法
　　适用于处理高硅的铝土矿，将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料，在回转窑内烧结成由铝酸钠（Na2O?Al2O3）、铁酸钠（Na2O?Fe2O3、原硅酸钙（2CaO?SiO2）和钛酸钠（CaO?TiO2组成的熟料。然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠。此时铁酸钠水解得到的NaOH也进入溶液。如果溶出条件控制适当，原硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应，而与钛酸钙、Fe2O3?H2O 等组成赤泥排出。溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程，SiO2O形成水合铝硅酸钠（称为钠硅渣）或水化石榴石3CaO?Al2O3?xSiO2?（6－2x）H2O沉淀（其中x≈0.1），而使溶液提纯。把CO2气体通入精制铝酸钠溶液，和加入晶种搅拌，得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液。氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。
　　碱石灰烧结法的主要化学反应如下：
　　烧结：
　　Al2O3+Na2CO3─→Na2O?Al2O3+CO2
　　Fe2O3+Na2CO3─→Na2O?Fe2O3+CO2
　　SiO2+2CaCO3─→2CaO?SiO2+2CO2
　　TiO2+CaCO3─→CaO?TiO2+CO2
　　熟料溶出：
　　Na2O?Al2O3+4H2O─→2NaAl（OH）4（溶解）
　　Na2O?Fe2O3+2H2O─→Fe2O3?H2O↓+2NaOH（水解）
脱硅：
　　⒈7 Na2SiO3+2NaAl（OH）4─→Na2O?Al2O3?1.7SiO2?nH2O↓+3.4NaOH
　　3 Ca（OH）2+2NaAl（OH）4+x Na2SiO3─→ 3CaO?Al2O3?x SiO2?（6-2x）H2O↓+2（1+x）NaOH
　　分解：
　　2NaOH+CO2─→Na2CO3+H2O
　　NaAl（OH）4─→Al（OH）3↓+NaOH
　　中国碱石灰烧结法生产氧化铝的主要技术成就是：在熟料烧成中采用低碱比配方，在熟料溶出工艺中采用二段磨料和低分子比溶液，以抑制溶出时的副反应损失，使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率分别达到94～96%和92～94%。Al2O3的总回收率约90%，每吨氧化铝的Na2CO3的消耗量约95公斤。碱石灰烧结法可以处理拜耳法不能经济地利用的低品位矿石，其铝硅比可低至3.5，且原料的综合利用较好，有其特色。
　　碱石灰烧结法的常用流程见图2
3、拜耳－烧结联合法
　　可充分发挥两法优点，取长补短，利用铝硅比较低的铝土矿，求得更好的经济效果。联合法有多种形式，均以拜耳法为主，而辅以烧结法。按联合法的目的和流程连接方式不同，又可分为串联法、并联法和混联法三种工艺流程。
　　① 串联法是用烧结法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3，用于处理拜耳法不能经济利用的三水铝石型铝土矿。扩大了原料资源，减少碱耗，用较廉价的纯碱代替烧碱，而且Al2O3的回收率也较高。
　　② 并联法是拜耳法与烧结法平行作业，分别处理铝土矿，但烧结法只占总生产能力的10～15%，用烧结法流程转化产生的NaOH补充拜耳法流程中NaOH的消耗。
　　③ 混联法是前两种联合法的综合。此法中的烧结法除了处理拜耳法赤泥外，还处理一部分低品位矿石。
　　中国根据该国的铝矿资源特点，发展出多种氧化铝生产方法。50年代初就已用碱石灰烧结法处理铝硅比只有3.5的纯一水硬铝石型铝土矿，开创了具有特色的氧化铝生产体系。用中国的烧结法，可使Al2O3的总回收率达到90%；每吨氧化铝的碱耗（Na2CO3）约 90公斤；氧化铝的SiO2含量下降到0.02～0.04%；而且在50年代已经从流程中综合回收金属镓和利用赤泥生产水泥。60年代初建成了拜耳烧结混联法氧化铝厂，使Al2O3总回收率达到91%，每吨氧化铝的碱耗下降到60公斤，为高效率地处理较高品位的一水硬铝石型铝土矿开创了一条新路。中国在用单纯拜耳法处理高品位一水硬铝石型铝土矿方面也积累了不少经验。
　　根据物理特性的不同，电解用氧化铝可分为三类：砂状、粉状和中间状（表3）。
　　目前铝工业正研制和采用砂状氧化铝，因为这种氧化铝具有较高的活性，容易在冰晶石溶液中溶解，并且能够较好地吸收电解槽烟气中的氟化氢，有利于烟气净化。
　　炼铝用氧化铝的化学组成一般如下：
　　Al2O3　>98.35%　Fe2O3　0.01～0.04%
　　SiO2　0.01～0.04%　TiO2　<0.005%
　　ZnO　0.003～0.02%　CaO　0.007～0.07%
　　Na2O　0.3～0.65%　V2O5　<0.003%
　　P2O5　<0.003%　Cr2O3　<0.002%
　　灼减　0.2～1.5%
　　4、碳酸氢铵法
　　在硫酸铝溶液中，在搅拌下添加碱溶液，生成沉淀经洗涤、过滤、低温干燥后，经粉碎制得成品。也可将脱水后的糊状物直接作为产品。制备中溶液的浓度、温度、反应温度控制，干燥温度等影响产品质量。碳酸氢铵法将硫酸与铝粉或铝灰作用生成硫酸铝，再与碳酸氢铵进行复分解反应，制得氢氧化铝。其2Al（OH）3+3H2SO4→A12（SO4）3+6H2OA12（SO4）3+6NH4HCO3→2AI（OH）3++3（NH4）2SO4+6CO2↑铝酸钠法烧碱与铝灰以2：1配比在100℃以上进行反应，制得铝酸钠溶液。硫酸与铝灰以1.25：1配比在110℃下反应，制得硫酸铝溶液。然后将铝酸钠溶液与硫酸铝溶液中和至pH6.5，生成氢氧化铝沉淀，经水洗、压滤，于70～80℃下干燥12h，再经粉碎，制得氢氧化铝成品。其A12O3+2NaOH→2NaAO2+H2OAl2O3+3H2SO4→A12（SO4）3+3H2O6NaAIO2+A12（SO4）3+12H2O→8Al（OH）3↓+3Na2SO4回收法将回收的三氯化铝经水溶解、活性炭脱色及过滤除杂后，与碳酸钠反应生成氢氧化铝，再经过滤、洗涤、干燥，得氢氧化铝产品。其2A1C13+3Na2CO3+3H2O→2AI（OH）3↓+6NaCl+3CO2↑
 

原创作者：上海亿欣化工环保科技有限公司