吸着および触媒分野における活性アルミナの応用

大きな比表面積、多様な細孔構造と細孔径分布、豊富な表面特性を持つ活性アルミナは、吸着剤、触媒、担体などに広く応用されている。吸着剤や担体に使用されるアルミナは、一種のファインケミカルであり、特殊なものでもある。アルミナは、目的に応じて材料特性の構造に対する要求が異なり、これがアルミナの強力な特殊性と多量の銘柄の所以である。モレキュラーシーブ、シリコーン、活性炭、珪藻土、シリコーンアルミニウムと比較して、アルミナは触媒や担体として使用されることが好ましい。アルミナが触媒や担体として重要な役割を果たしていることがわかる。

1.活性アルミナの吸着剤としての応用

吸着剤としての活性アルミナの主な工業用途には、気体乾燥、液体乾燥、浄水、石油産業における選択吸着、クロマトグラフィーなどがある。

活性アルミナは水との親和性が高いため、ガス乾燥に広く使用されている。活性アルミナで乾燥できる主なガスは、アセチレン、リセート、コークス炉ガス、水素、酸素、空気、エタン、塩化水素、プロパン、アンモニア、エチレン、硫化水素、プロピレン、アルゴン、メタン、二酸化硫黄、二酸化炭素、天然ガス、ヘリウム、窒素、塩素などである。活性アルミナは大量の熱を放出するため、乾燥能力、乾燥速度、熱交換、再生方法などに合わせて用途を設計する必要がある。

活性アルミナ乾燥剤で乾燥できる主な液体は、芳香族炭化水素、ポリマーオレフィン、ガソリン、灯油、シクロヘキサン、プロピレン、ブテン、および多くの種類のハロゲン化炭化水素です。これらの液体がアルミナと接触しても反応や重合は起こらず、乾燥した液体にはアルミナ表面に吸着しやすく、再生時に除去しにくい成分は含まれません。

水の浄化に関しては、活性アルミナは主に飲料水からフッ化物を除去するために使用され、また工業用下水の色と臭いを除去するのにも効果的である。そのほか、活性アルミナは炭水化物の回収やパワートレイン・オイルの選択的吸着・メンテナンスにも広く使用されている。

2.触媒および担体としての活性アルミナの応用

担体として使用されるアルミナは、その物理的・化学的性質と機能的役割によって、以下のようにいくつかのタイプに分類することができる：

(1) 高温アルミナ担体。このタイプのアルミナは、高温と化学的耐性が高く、比表面積が小さく、機械的強度が比較的高いため、過酷な使用条件に適応できる。活性アルミナは不活性であるため、高温アルミナ担体は、副反応や選択性の低下につながる活性の潜在的な原因となることはなく、触媒系に対する毒性の潜在的な原因となることもない。

(2) インタラクティブ・サポート。このタイプのアルミナが最も広く使用されている。触媒の反応成分と相互作用し、成分を担体中に分散させることができ、反応成分に対して効果的な比表面と適切な細孔構造を提供し、触媒の熱安定性と耐毒性を強化する。

(3) 配位担体または二重機能担体。このタイプのアルミナは、触媒の触媒効果を向上させることができ、また反応成分の骨格としての効果もある。