目前，由于先進陶瓷、醫藥、電子、機械等行業發展勢頭迅猛，這些行業得重要原料之一——氧化鋁得到市場廣泛需求，被用于分析試劑、有機溶劑的脫水、吸附劑、有機反應催化劑、研磨劑、拋光劑、耐火材料等。

不過隨著行業的發展，對氧化鋁的生產也提出了更高的要求，即細小雜質的含量要更低。目前制取氧化鋁粉的方法主要有：銨明礬熱分解、碳酸鋁銨熱分解、有機醇鹽法等，這些方法在氧化鋁的生產過程中，會存在細小的雜質，而雜質會和鋁元素形成次晶相，影響高純氧化鋁的性能、質量和用途，甚至在使用過程中產生安全事故。因此研究氧化鋁生產中細小雜質的控制以及檢測方法，對保證氧化鋁制品品質有重要意義。

一、控制細小雜質

氧化鋁生產中主要細小雜質為Mg、Na及重金屬等，然而氧化鋁本身含有析出電位正于Al元素中的氧化物夾雜，如Fe₂O₃、SiO₂和Ga₂O₃等，這些物質也會在電解過程中被還原，給氧化鋁生產過程中帶來細小雜質。氧化鋁生產中存在的這些細小雜質不去除，會隨著PH升高與氫氧化鋁共同析出，從而影響產品的純度。

為了提高氧化鋁制品的質量、性能、美觀和等級，王大兵等認為除了傳統方法意外，還可通過對氧化鋁進行析出沉淀、電解分離和活性炭吸附三個步驟，控制氧化鋁生產過程中產生的細小雜質。

1、析出沉淀

氧化鋁在電解過程中，會形成氧化鋁溶液，其中析出電位正于Al元素中的氧化物夾雜，致使氧化鋁溶液中存在浮游物，影響氧化鋁加工生產。但是氧化鋁會和有機醇產生反應，產生醇鋁溶液，醇鋁溶液在水溶液中，Al會單純以離子狀態存在，但卻不是Al³⁺，而是Al(H₂O)³⁺的形態存在，因此對醇鋁溶液進行水解會產生氫氧化鋁溶液。

在這個過程中，有機醇會蒸發，PH值會不斷升高，隨著PH值的升高，水合鋁絡離子就會發生配位水分子離解，生成多種羥基鋁離子，從單核單羥基水合物水解成單核三羥基，最終生成氫氧化鋁將化學沉浮游物析出，析出的浮游物會沉淀在容器底部，留在反應容器中，從而減少氧化鋁溶液中一些細小雜質。

2、電解分離

氧化鋁生產過程中的雜質經過析出沉淀作用，已經去除一部分雜質，氧化鋁中的雜質已經不明顯，但是經過檢測，氧化鋁溶液依然不符合加工條件，無法進行下一步的生產，因此對氧化鋁顆粒進行第二步電解分離，再次去除氧化鋁溶液中存在的雜質。

氧化鋁溶液電解條件下，陰極主反應是析出Al，當電解電位的差值減小時，氧化鋁溶液中的雜質可以在陰極共同電解分離，分離出的溶液雜質大部分會被炭素陰極和內襯所吸收，剩余的則進入Al液中，生成鈉。電解Al液中的Na含量主要受電解質的摩爾比和電解槽溫度等因素影響，因此調整電解質的摩爾比和電解槽溫度，依然不能有效去除Al液中的Na。故對氧化鋁溶液進行第三步，活性炭吸附作用。

3、活性炭吸附

將氫氧化鋁溶液高溫燒結后可以得到氧化鋁顆粒，雖然經過析出沉淀和電解分離作用，但若在氧化鋁顆粒上依然存在黑色斑點，證明氧化鋁純度不夠，可使用活性炭吸附去除氧化鋁顆粒上的細小雜質。

使用活性炭吸附氧化鋁顆粒上的雜質時，可以根據氧化鋁加工需求，選擇活性炭纖維、活性炭粉末和活性炭顆粒，吸附氧化鋁顆粒上的雜質。其中活性炭纖維吸附能力最強，表面積較大，有利于氧化鋁雜質的擴散，促使氧化鋁雜質更容易接觸到活性炭纖維的活性表面，從而進入活性炭微孔內，使活性炭的吸附速率和脫附速率更快。

二、化學元素的檢測方法

不過在生產氧化鋁的過程中，對于雜質并不能完完全全去除，所以，就需要對氧化鋁中化學元素進行檢測，以確認其被提純后的純度是否會影響到應用。

1、原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是一種常見的氧化鋁的化學元素檢測手段，需要借助于原子吸收光譜儀對元素進行分析。通常情況下，被測元素的基態原子會產生具有某些特性的輻射線，而這些輻射線被吸收的程度會因元素的不同而產生不同的效果，從而可以通過對其進行定量分析而檢測出被測元素的組分。這種方法不僅精準高效，還能測定一部分微量以及常量的組分。

2、分光光度計法

這種方法在檢測氧化鋁化學元素時使用頻率也相對較高，其作用原理是利用元素的吸光性能，通過分析計算由分光光度計產生的光線在透過氧化鋁時被吸收的程度從而推算出其化學元素成分的方法。此法既具有分辨率高的優點，同時還相對穩定和可靠。

3、火焰光度計法

此法在操作中相對復雜，一半多用來檢測氧化鋁中氧化鈉和氧化鉀的含量。它是在將氧化鋁霧化后，經火焰激發而產生不同的光線，通過火焰光度計對這些光線發射強度進行測量繼而計算出相關元素的含量。

4、電感耦合等離子體光譜法

電感耦合等離子光譜法，也即ICP-AES，多在對多元素進行同步測定時使用。其特點是漸變高效、靈敏度高。在SN/T 2081—2008以及YS/T 630—2007中對用此法檢驗的相關元素及其氧化物都有相應規定。

5、電感耦合等離子質譜法

此法也可稱之為ICP-MS，是在電感耦合等離子體光譜法的基礎上進行的升級。它是通過將樣品溶于相應溶劑中制成溶液，然后將溶液進行霧化處理后放置進等離子體光源內，經由高溫汽化并分離出離子化氣體，在對離子按質荷比進行分離后根據其譜峰強度進行分析的方法。其優越性在于其在元素檢測上的不受限，以及對高純氧化鋁（>99.99%）的檢測也極為精準。

6、輝光放電質譜法

輝光放電質譜法也可稱為GD-MS，是近年來在氧化鋁檢測方面研究出的一種新型分析方法。在用此法對氧化鋁實行檢測時需要輝光放電源配合使用，通過將其作為離子源與質譜儀進行串聯，用相關技術對其進行組合分析。在現階段，輝光放電質譜法已被實證其在氧化鋁檢測中的高效性，并已成為最有效的檢測手段。其檢測過程也相對簡單，只需將一些樣品和導電物質放置進輝光放電質譜儀的陰極中并相互混合，進而進行壓制和檢測。

資料來源：

王大兵,李雪偉,崔海濱. 氧化鋁生產中細小雜質的控制方法研究[J]. 世界有色金屬,2020(6):24-25. DOI:10.3969/j.issn.1002-5065.2020.06.012.

陶玲. 氧化鋁化學元素的應用與檢測[J]. 化工設計通訊,2018,44(8):72,78. DOI:10.3969/j.issn.1003-6490.2018.08.066.

張宗娥. 高純氧化鋁中雜質元素的測定方法研究[J]. 世界有色金屬,2021(9):101-102. DOI:10.3969/j.issn.1002-5065.2021.09.050.

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