学位论文—论文废铝制取氢氧化铝及明矾的实验研究.doc

废铝制取氢氧化铝及明矾的实验研究摘要当今世界，人口数量非常庞大，由于人类的不珍惜与滥用，带来自然资源日益减少问题的同时，环境污染也越来越严重。我们生活的家园只有这唯一的一个，近些年来我们都可以看到，环境污染对我们地球母亲带来的创伤是非常严重的，环境保护问题刻不容缓！本论文针对废铝回收方面做出了研究，铝作为一种常见的金属，用途非常广泛，几乎我们生活的方方面面都离不开铝，用途广泛的同时，自然也带来了废物的产生，浪费资源的同时也带来了环境污染。因此，研究废铝的回收与利用是非常必要的。该实验利用实验室方法对废铝进行回收，用废铝制取氢氧化铝及明矾。氢氧化铝及明矾是我们实验室及日常生活中频繁使用到的物质，而且，废铝制取氢氧化铝及明矾的实验是可行的，因此，该实验在解决资源浪费、环境污染的同时，也创造了价值，是一件非常有意义的事儿。关键词：废铝；氢氧化铝；明矾Experimental study on Preparation of aluminum hydroxide and aluminum alum ABSTRACTIn todays world, the population is so large, because humans do not cherish and abuse, bring natural resources dwindling problems at the same time, environmental pollution is becoming more and more serious. We live in the home only the only one, in recent years, we can see, the trauma of the environmental pollution brought to our mother earth is very serious and environmental protection problems without delay! In this paper scrap recycling has made the research on aluminum as a common metal, uses a very broad, almost of our lives are inseparable from aluminum, widely used at the same time, naturally brought waste generation, waste of resources at the same time also brought environmental pollution.Therefore, recovery and utilization of scrap is very necessary. The laboratory method for recycling of scrap, scrap for preparation of aluminum hydroxide and alum. Aluminium hydroxide and alum is in daily life and in our laboratory are frequently used to the material and scrap preparation of aluminum hydroxide and alum experiment is feasible. Therefore, the experiment in solving the waste of resources, environmental pollution at the same time, but also create value is a very meaningful thing.Keywords: aluminum; aluminum hydroxide; alum1 绪论1.1研究背景因为在全球范围内很多种矿产资源已经越来越少,导致生产的成本也一天天增加,再加上人们的环保意识越来越强,世界上的各个国家国都在很积极地促进资源的再生和利用，在不断为减少废物对环境的污染而努力。当然，我国也不例外。伴随着我国经济的快速发展，环境问题也越来越引起人们的重视。2012年11月8号在北京召开的十八大会议中，胡锦涛提出要大力推进生态文明建设，即面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展。为此还提出坚持节约资源和保护环境的基本国策，坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展，形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式，从源头上扭转生态环境恶化趋势，为人民创造良好生产生活环境，为全球生态安全做出贡献。并且认为我们当前应该加大自然生态系统和环境保护力度。良好生态环境是人和社会持续发展的根本基础。要实施重大生态修复工程，增强生态产品生产能力，推进荒漠化、石漠化、水土流失综合治理，扩大森林、湖泊、湿地面积，保护生物多样性。加快水利建设，增强城乡防洪抗旱排涝能力。加强防灾减灾体系建设，提高气象、地质、地震灾害防御能力。坚持预防为主、综合治理，以解决损害群众健康突出环境问题为重点，强化水、大气、土壤等污染防治。坚持共同但有区别的责任原则、公平原则、各自能力原则，同国际社会一道积极应对全球气候变化。在去年召开的十八届四中全会中，同样，习近平总书记在全会的重要讲话中多次强调生态环境保护，要求各级党委和政府要清醒认识环境保护形势，强化环境法治。这对依法推进环境保护工作具有重要意义。导致环境污染的原因有许多，其中，随意弃置有色金属就是一个大的来源。金属制品在使用过程中必然有的新旧更替现象，由于金属制品的损坏腐蚀和淘汰，每年都有大量的废旧金属产生。如果将这些废旧金属随意弃置，在造成了环境的污染的同时又浪费了有限的金属资源。废金属是一种再生资源，由于矿产资源越来越稀缺，废金属的地位也越来越重要。虽然我国国土面积辽阔，但有色金属资源并没有多少，而且有色金属的需求量一直在不断地增长，我国是一个对有色金属有着很大产量和消费量的国家，如果要满足经济发展的需要必须依靠进口。然而，我国对废金属的利用水平却是相对较低的，所以，我国废旧金属的回收与利用水平的提高是非常必要的。1.2 研究目的和意义五金制品是指铁、钢、铝等金属经过切割，压延，锻造等等物理加工制造而成的各种金属器件。例如五金工具、五金零部件、日用五金、建筑五金以及安防用品等。五金类产品种类繁多，规格各异，但是五金类产品在家居装饰中又起着不可替代的作用。正是由于五金类产品的广泛应用，大量废弃五金的产生在所难免。国外废金属主要分布在工业发达国家，大体可分为东南亚地区，欧洲地区，北美地区，俄罗斯及澳洲几个地方。美国因为是工业经济高度发达的国家，每年都会产生大量的废旧金属，除了本国直接重新利用外，因为美国劳工处理费用极高，一般都运往国外。我国产生的废五金主要来自工业制造产生的废金属和报废的设备、金属制品、零部件拆解的废金属。我国五金制品的存储量少，因此产生的废五金数量也较少，但是我国废金属的需求量大，废金属的供应一直处于紧张状态，因此我国再生金属工业的主要资源渠道便依靠进口。 我国废五金回收主要是把来自不同渠道的废五金进行拆解、分选，最终是分类清晰的废金属；废五金再生利用主要是利用废金属生产出各类金属材料、合金产品及制品。在五金中，铝是最重要的有色金属品种,截止1985年为止,世界铝土矿的探明储量为226.7亿t1（1中国有色金属工业总公司情报研究所编:世界有色金属统计手册M.1986:3 4.）。铝是一种轻金属,其导电性、导热性、抗蚀性能均很高,其比重不到铜的比重三分之一2（2废铝的回收利用，舒清泰）,故能良好承受热态或冷态压力加工,尤其是铝基合金材料更以其质轻、美观、坚固耐用之优点,在现代化建设和人民生活中占据重要地位:上至飞机、火箭、卫星、宇宙飞船;下至各种地面、广告、水上建筑、宾馆以及居室内外装饰、焊接材料、日用器具、儿童玩具、旅游产品等。铝工业之所以能成为一种可持续发展的工业,不仅在于铝具有良好的性能(密度小、塑性变形性能好等),而且由于它是最具有可回收性与再生利用价值的工程金属,其回收节能效果甚佳,且废铝回收率相当高,又能反复循环利用,实现循环经济所提倡的目标3。（3废铝的回收与利用，舒清泰）铝也是一种第三能源。我国目前电解It原铝锭平均直流耗电为14500kwh,世界上最先进指标也达13000kwh,而复化It废铝的能耗只要725kwh。可节约投资7.5%,降低生产费用50%左右。我国的铝、铜、铅、锌四种再生有色金属的产量只占总产量的12%左右,而美国由于重视再生有色金属的生产,早在1960一1979年很长时间里,放慢原铝的发展速度,加快再生铝的生产,其再生铝的产量已占铝总产量的35%左右,仅此举措,美国1979年节约能源400亿kwh。有专家做过计算:如果把我国再生铝在铝总产量中的比例提高到20%,则可增产7万t铝4。（4废铝的回收与利用，舒清泰）并且,原铝生产的工艺流程很长、工序多而且很复杂,因此，在生产过程中产生的“三废”对环境会产生严重的污染,然而，相比于原生铝，再生铝的生产工艺就较为简单、流程短、工序少,有害杂质较少,因而用于治理“三废”的费用相对原铝生产起码要低50%5（5废铝的回收与利用）。铝不但具有可回收性,而且是一种可以反复使用,“永不消失”的金属。自1886年以来人类所生产的6.9亿t6原铝中（6乐长高,姜国芳,刘云海.氧化亚铁硫杆菌生物冶金的新进展J.生物技术,2003,13(3):45.）,约有4.8亿t目前仍在被利用,并且以后仍将被重新利用。目前每年约有1 160万t77（7杨遇春,李玉增.生物技术与有色金属的发展 J.稀有金属,1995,19(6):430 433.）废铝通过回收再生,满足了全球铝市场的40%，再生铝的能耗仅为制取原铝的3% 5%。与原铝生产相比,用17.5%品位的铝矾土生产铝与用废杂铝生产再生铝所做的对比看,每再生1 t铝,除节能95%,还节水10.5 t、少用固体材料11 t、少排放二氧化碳0.8 t、少排放硫氧化物0.06 t,少处理废液废渣1.9 t,免剥离地表土石0.6 t、免采掘脉石6.1 t。优势明显,因此,废杂铝的回收再生是实现可持续发展的首选。铝的回收和再生利用在节能方面的效果非常显著,而且可以减少铝生产中的CO2和CO排放量。这对于防治大气污染有重要意义,所以铝的生产被称为“绿色金属”生产。废铝回收和再生利用可以节约许多资源。我国优质铝矿并不是十分丰富,一部分氧化铝还要靠国外进口,回收利用废铝经济价值很大,应予以足够重视。2文献综述2.1前言铝是人们最熟悉的金属之一。铝做为日常生活中最常用的金属，已经深人人们生活的各个方面。废杂铝从来源上可分为新铝废料(生产性废铝)及旧废铝废料(生活性废铝)。新铝废料是指铝材在加工过程中所产生的工艺废料及不合格废品。旧铝废料是指经社会消费后的报废铝料，如铝门窗、汽车铝铸件、废易拉罐等，同时也包括新铝废料流入社会进行回收利用的废铝。废铝是一种宝贵资源，有效回收与利用废铝对发展循环经济、节约资源及能源、减少温室气体及有害物质排放有着特别重要的意义。再生铝行业是世界铝工业的必要组成部分是世界铝工业可持续发展的不可缺少的环节有着巨大的市场潜力和发展前景。无论是国内还是国外都非常重视废铝的回收，在这方面作出了大量的研究。2.2国外主要国家废铝回收再生情况国外对铝资源的开发研究起步较早,对废铝回收及再生利用的认识也比较深刻,并给予了高度重视。各国在废铝回收再生方面都有自己独特的方法和措施,并取得了显著成绩。欧洲再生铝产量由1975年的100万t上升到1994年的160万t,上升了60%。世界22%的铝产量来自废铝回收。欧、美等国家对废旧金属的回收利用体系锟完善，旧废铝能够按照品质的不同进行回收和仓储，并建立有专门的废铝处理站；新废铝能够与再生铝工厂建立有序的稳定的分类，从而进入物流循环。在欧美等国家回收的废铝资源中，报废汽车中的铝废料和废铝易拉罐是再生铝工业的两类重要原料。全社会世界生产的铝合金约80用于制造汽车的铸件和锻件，而美国报废汽车中铝废料的回收率达N95。废铝罐的回收率也很高，全球平均回收率在50以上。在西方发达地区，相当多的铝合金厂商都设有废铝回收部门。回收来的废铝不仅供自身企业生产使用，多余的储量还向中国等发展中国家出售。美国早在1987年就通过了铝饮料罐回收法 ,对废铝罐的回收起到积极推动作用。美国设有废铝回收专业公司,回收网点遍布全国,而且还有许多民间俱乐部、慈善机关与诸如“童子军”之类的团体专门开展易拉罐的回收积集,人们普遍接受铝罐的回收措施。目前,美国除回收中心外,还有1万多个方便的铝罐回收站和遍布各角落的回收机,使废铝罐能尽早回收,循环周期最短时不超过两星期。 1995年收集了约91.5万t废铝罐,回收率达62.1%。国内再生铝产量为318.6万t,占铝锭产量的47%。美国铝业、雷诺等许多大公司都建有自己的废铝回收网络和再生厂。如阿卢马克斯铝业公司于1993年建成了科克拉得废铝再生公司,专以废幕墙型材、商店门面型材、门窗废料、废型材等为原料,经再生处理后铸成挤压建筑型材用的锭坯;雷诺厂则声称它是“国家最大的废铝回收厂”。现在,废铝回收已在美国广大民众的心中达成共识,回收业也成为热门产业。德国的大公司对废铝回收也很重视,均建有各自的处理基地,将废铝的价值发挥得淋漓尽致。如德国阿卢比列兹公司于1996年在开普顿市建立了一家新铸造厂,其主要原料就是废6063合金,占80%以上,设计生产能力为6万t/a,极大地缓解了原铝资源的供需矛盾。在各大铝厂的共同努力下,德国的废铝回收业取得了长足进展,1995年德国铝罐回收率高达70%。为了控制铝价上涨并使废铝得到充分利用,目前德国每年生产的原铝和再生铝的水平大体持平,各为55万t。也就是说,再生铝占铝产量的50%。此外,英国、挪威、法国等也有很好的回收政策并配以切实可行的推进方法,对废旧铝回收作了大量细致的工作,成绩显著。为了更好地发挥和利用废铝价值,许多大公司还实施了跨国联合行动,实行强强合作,互补互助,形成规模效益,在国际范围内形成有效的回收利用系统。如德国最大的铝业公司联合铝业公司与全球最大的美国铝再生企业欧姆科再生铝公司(下设8个分公司,总产能70万t/a),充分发挥各自的优势,于近期组成一家产能达10万t/a的铸造与再生铝合金公司。这对再生铝市场的繁荣无疑具有极好的促进和带动作用。再如,为了形成一个有效的废建筑铝材“链” ,有效利用铝资源,欧洲6家铝建筑装修企业组建了一个废铝回收公司,将收集的废建材全部集中到美国科克拉得厂再生,不准在其它企业熔炼。这既有利于环境保护,又保证了该厂有足够的原料。2.3我国废铝回收现状我国是全球最大的铝生产国和消费国，2011年年度中国原铝产量为2500万吨。预计2012年约400万吨新增铝冶炼产能将投产，这将推动中国2012年铝冶炼产能增加至3000万吨，年。预计中国2015年原铝产能将达到4000万20l12015年年均铝需求预计增长8 7过去五年需求增幅为173。未来四年中。交通和建筑业仍将为铝消费的主要推动力量。自1990年以来我国废铝进口量持续上扬，已从当时的5500吨逐步上升至2003年的653万吨。而废铝的出口量每年却很少，一般仅有几千吨十多年一直没有变化。废铝进口量的持续大幅攀升，出口量没有增长，最终导致我国废杂铝净进口持续大幅上扬。废杂铝进口一直在中国占有相当重要的位置。美国、欧洲、俄罗斯、哈萨克斯坦是我国主要的废铝供应地区。由于国内积蓄的铝还不多，废铝资源尚不能满足高速持续发展的再生铝工业的需求。因此，在今后相当长的时期内，中国还将大量进口废旧铝，是一个废旧铝净进口国，这种状况不可能在短期内改变。当前我国再生铝行业的特点是企业多，小而分散，还有许多作坊式的家庭企业；技术水平低，能源与资源浪费大，环境污染严重；回收与最终销售价格扭曲，与国际价格相差较大，科技开发力量薄弱。随着中国市场经济的发展，再生铝行业也会发生很大的变化，由于市场竞争的日趋激烈与规范化，法规的逐步完善，一些竞争力弱的、经济效益差的、对环境污染较重的企业会被逐步淘汰；而一些较大的、效益好的、环保好的企业将得到发展，最终达到规模化与产业化。目前中国有100家电解铝厂，其产量占全球原铝产量的一半，而废铝回收再生厂仅有49家。但是中国有许许多多小型“家族”废铝回收再生厂，他们的产量没有记载。目前中国铝废料产生数量约为150万吨每年，其中包括铝灰和其他各种受污染的铝废料，按2007年原铝产量934.9万吨计算，产生铝灰约为40万65万吨，可以再生铝合金约为120万吨每年，其中有三分之一重熔成可锻造铝合金。中国的经济发展迅速，飞机工业、汽车工业、火车、轨道车辆、电讯、建筑工业都需要大量的铝材，中国国内铝废料远远不能满足生产的需要，一直从欧美国家进口铝废料。根据有关资料报道，2000年中国进口铝废料80万吨，2002年仅仅进口铝废料45万吨，2003年中国进口二次加工铝锭53.9万吨，2005年欧洲向中国出口废铝31.8万吨，其中英国向中国出口废铝为20.2万吨，中国是英国废铝主要出口国家，占到英国废铝出口总量35%。2006年北美出口到中国的废铝达到90万吨。据预测到2020年中国对废铝进口需求将达到550万吨，而中国目前进口铝废料仅为80万吨，尚有470万吨铝废料要从欧美国家进口，这470万吨铝废料相当于欧共体目前铝废料供应总量。中国目前面临的铝废料进口最大问题是欧美国家可能对其出口的立法限制和贸易壁垒。如果欧洲不对废料出口进行立法限制，则欧洲废铝再生工业有可能消失，50年来的设备和投资，废铝回收再生技术都将浪费掉。全球废铝回收的现状及未来我们称为废品的易拉罐,外国人称为“ UBC” (Used Beverage Can),即“用过的饮料罐” ,这是名称的不同,也是观念的差异。我国在原铝产量和消费量方面在世界上列第3 4位,再生铝产量却排在第24位,详见表1。表2-1我国再生铝产量与发达国家的差距我国再生铝产量与发达国家的差距位次国家或地区1995年再生铝产量（万t）1美国318.52（原铝产量为337.52）2日本118.10（原铝产量为1.7）3前苏联70（原铝产量为270280）24中国1.25（原铝产量为167）无论是作为铝产量大国的美国还是资源短缺的日本,对废铝的回收再生都极为重视,将其作为缓解国内铝供需矛盾的主要手段。1995年,美国废铝回收率为47% ,日本为35% ,德国再生铝产量占全国铝产量的50% ,而我国1993年废铝回收率仅为0.94%。虽然这几年再生铝业有较大发展,但其回收率仍远远低于22%的世界平均水平。目前,我国铝的再生利用属于初级利用阶段。虽然我国是铝生产和消费大国,但对其回收利用并未引起有关部门的充分重视。我国至今还没有一家有一定规模、专门收购和熔炼铝易拉罐的国营铝厂,基本上由分散的小熔炼点(大多是地方小企业和个体户)经营,由于设备简陋,技术落后,因而金属实收率很低,只有70% 80% ,有的还不足60% ,而发达国家则在90%以上,有的高达98%。再者,由分散小熔炼厂经营的二次铝,同时由于规模小、质量不稳定,得不到社会的承认,仍按废铝出售和使用,严重浪费了宝贵的铝资源7（7国内外废铝回收及再生利用 南铝加工厂技术中心余东梅）。我国原铝产量和消费量虽然已跃居世界前列，但在产品品种、成本、技术、管理、环保、劳动生产率等方面与美、日、加拿大等国相比差距仍然很大。所以目前只能说我国是原铝生产和消费大国，但远不是铝工业的强国。面对21世纪严峻的资源形势，根据我国铝土矿资源的特点必须树立全球开发的战略思想立足国内为主，合理利用国内外两种资源、两个市场，走开源与节流并重、科技兴矿之路。2.4氢氧化铝及明矾介绍2.4.1氢氧化铝的性质氢氧化铝有多种晶型结构 1-2， 分别为勃姆石、一水铝石、拜耳石、三水铝石 、三羟铝石和诺三水铝石。 氢氧化铝具有两种电离形式: +3 Al（OH） 3 +AlO2-+H2O, 和酸碱都能反应 ， 是典型的两性化合物 。 氢氧化铝通常为白色粉末 ， 物理性质和化学性质稳定， 具有耐热、无味无毒、不挥发、 不吸潮等特点。 2.4.2氢氧化铝的应用化工原料：因为氢氧化铝能够大规模生产 ， 原料充足 ，产品纯度高 ， 且易溶于酸碱 。 因此氢氧化铝是制备铝盐的重要原料， 如铝酸钡 、硫酸铝等。阻燃剂：氢氧化铝粉体因其具有填充 、 阻燃 、 消烟的功能且无毒无害 ， 通常被视为塑料 、不饱和聚酯 、橡胶和其他有机聚合物的一种理想的阻燃剂填料。氢氧化铝的阻燃机理： 当温度超过 200 时，氢氧化铝开始吸热分解并释放三个结晶水，在250 左右其分解率最大。即 ：2Al（OH） 3 Al2O3 + 3H2O 此反应为强吸热反应 ， 从而抑制聚合物温度的升高 ， 降低其分解率， 且只产生水蒸气 ， 不会生成有毒有害气体。陶瓷:氢氧化铝经过高温焙烧得到氧化铝 ， 而氧化铝具有较高的热化学稳定性 、热强度 、抗蠕变性 、介电性能及较低的热膨胀系数， 是合成陶瓷的重要材料。 在陶瓷合成过程中 ， 氢氧化铝活化和控制结晶过程， 从而达到控制复合材料的相形成。污水处理:氢氧化铝在水中以 Al（OH） 4-为主， 可以将污水中的有毒重金属通过共沉淀的方法沉淀下来再经过滤达到净水的效果 。 氢氧化铝又有很高的比表面积 ， 可以将污水中的胶体 、 悬浮固体 、染料 、有机物等吸附在表面 。医药:氢氧化铝能够中和胃酸 ， 且无毒无害 ， 是治疗胃病的传统良药 。 而将氢氧化铝作为佐药又能提高疫苗的免疫原性 ， 其作用机理为将抗原吸附在氢氧化铝表面 ， 让其缓慢释放 ， 达到延长药效的作用 。催化剂载体:由于氢氧化铝在制备过程中 ， 通过控制反应物温度 、浓度及 pH 等条件制备出不同比表面积、孔体积、 孔结构及晶体结构的目的产物 ， 能有效作为催化剂载体应用于不饱和羰基化合物的加氢、制备富勒烯等。造纸工业:氢氧化铝具有高白度 、 超细的粒子大小 、完整的晶型 ， 并且与增白剂的配伍性能强 。 把它作为涂料及树脂的添加剂 ， 能有效的提高涂布纸的白度、不透明度、光滑度及着墨性。2.4.3明矾的性质明矾又称白矾、钾矾、钾明矾、酸矾，学名十二水合硫酸铝钾，是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐，水溶液有涩味。化学式KAI(SO4)2，12H2O，式量47439，具有玻璃光泽的无色正八面体。密度1757gcm3，溶于水，不溶于乙醇。在20、1个标准大气压下，溶解度约为5。90g。2.4.4明矾的应用明矾作为净水剂: 明矾溶于水后电离产生了Al3+，Al3+与水电离产生的OH结合生成了氢氧化铝，氢氧化铝胶体粒子带有正电荷，与带负电的泥沙胶粒相遇，彼此电荷被中和。失去了电荷的胶粒，很快就会聚结在一起，粒子越结越大，终于沉入水底。这样，水就变得清澈干净了。明矾作为灭火剂:泡沫灭火器内盛有约1mol/L的明矾溶液和约1mol/L的NaHCO3（小苏打）溶液（还有起泡剂），两种溶液的体积比约为11:2。明矾过量是为了使灭火器内的小苏打充分反应，释放出足量的二氧化碳，以达到灭火的目的。明矾作为膨化剂:炸油条（饼）或膨化食品时，若在面粉里加入小苏打后，再加入明矾，则会使等量的小苏打释放出比单放小苏打多一倍的二氧化碳，这样就可以使油条（饼）在热油锅中一下子就鼓起来，得到香脆可口的油条（饼）了。明矾作为药物:明矾性寒味酸涩，具有较强的收敛作用。中医认为，明矾具有解毒杀虫，爆湿止痒，止血止泻，清热消痰的功效。近年来的研究证实，明矾还具有抗菌，抗阴道滴虫等作用。一些中医用明矾来治疗高脂血症、十二指肠溃疡、肺结核咯血等疾病。其他作用:明矾还可用于熬绿豆稀饭，主要作用是使绿豆更容易被煮烂。 明矾还可用于制备铝盐、油漆、鞣料、媒染剂、造纸、防水剂等。明矾在工业上有着非常广泛的用途，如通过添加明矾参与凝聚剂来处理煤泥水，操作简单，投资少，在不需改造选煤厂现有设备和工艺流程的情况下就可以实现煤泥水的澄清效果。铅锌矿废水净化处理中，明矾作为混凝剂来使用心J，明矾也适宜于靛蓝染料回收。煅烧明矾对硬石膏水化硬化性能有着明显影响。通常的生产方法有铝矾土法、氯氧氯化法、明矾石法、伊利石法等，其制备要耗费大量的铝土资源。本着清洁节约的原则，本实验探讨了以废铝为原料，经过化学法制备明矾单晶的实验条件，为废铝资源的回收利用奠定了基础。2.5 本试验的研究方法本实验做的是废铝制取氢氧化铝及明矾的实验研究，首先，我们收集相关资料，提出初步的实验设想，并分析其可行性，设计实验方案，准备实验。我们利用的原材料是铝罐，首先我们将铝罐进行打磨处理。经处理的铝溶于氢氧化钠溶液，生成偏铝酸钠，偏铝酸钠经盐酸处理便生成了氢氧化铝沉淀，氢氧化铝经硫酸处理便形成了明矾晶体。3氢氧化铝的制备试验3.1 材料和仪器本实验用到的材料有：铝罐， 固体氢氧化钠，蒸馏水 0.4mol/l的盐酸 硫酸 固体硫酸钾 无水乙醇 水-乙醇混合液本实验用到的仪器有：剪刀 布氏漏斗 烧杯 蒸发皿 玻璃棒 滤纸 酒精灯 锥形瓶 天平3.2 试验研究3.2.1 原料预处理我们首先收集了几个废弃的易拉罐，用砂纸将其表面的油漆擦掉，用剪刀将易拉罐剪开，去掉其盖儿和底部，将瓶身部分剪碎，用天平称取1g铝碎片，将1g已处理好的铝片剪成细条或碎片，称取2.2gNaOH溶于50ml的蒸馏水中，配置0.4mol/L的盐酸100ml。原料预处理工作完成。3.2.2 氢氧化铝的制备 1.制备偏铝酸钠将1g已处理好的铝片剪成细条或碎片，称取2.2gNaOH溶于50ml的蒸馏水中，并分次加入1g金属铝片，反应开始后随即停止加热，并以加铝片的快慢、多少控制反应。反应至不再有气体产生后，用布氏漏斗减压抽滤，将滤液移至250ml的烧杯中，用少量的水淋洗烧杯一次，淋洗液再行抽滤，淋洗滤液一并转入250ml的烧杯，再用少量的水淋洗抽滤瓶一次，淋洗液也转入250ml的烧杯中。2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2 2.合成氢氧化铝将上述的偏铝酸钠溶液加热至沸腾，在不断搅拌下，加入0.4mol/L、100mL的HCL以细流状加入其中逐渐有沉淀生成，并搅拌5min。静置澄清，检验沉淀是否完全，待沉淀完全后，用布氏漏斗减压抽过滤。2NaAlO2+HCl+H2ONaCl + Al(OH)3 3.氢氧化铝的洗涤干燥将AL(OH)3沉淀转入500ml的烧杯中，加入约150ml的近沸蒸馏水，在搅拌下加热2-3min，静置澄清，倾出清液，重复上述操作两次。最后一次将沉淀移入布氏漏斗减压抽滤，并用100ml近沸蒸馏水洗涤，至溶液的pH为7-8。4 明矾的制备试验4.1 材料和仪器本实验用到的材料有 ：废铝 氢氧化钠 蒸馏水 盐酸 硫酸钾 无水乙醇硫酸 水-乙醇混合液 氢氧化铝沉淀本实验用到的仪器有： 剪刀 布氏漏斗 烧杯 蒸发皿 玻璃棒 滤纸4.2 试验研究4.2.1 原料预处理在制备氢氧化铝实验的基础上，继续进行明矾的制备实验。 4.2.2明矾的制备 将AL(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加5ml 1：1H2SO4，再加7ml水，小火加热使其溶解，加入2g硫酸钾继续加热至溶解，将所得溶液在空气中自然冷却后，加入3ml无水乙醇，待结晶完全后，减压过滤，用5ml 1：1的水-乙醇混合溶液洗涤晶体两次；将晶体用滤纸吸干，称重，计算产率。2 Al(OH)3+ 3H2SO4Al2(SO4)3+6H2OAl2(SO4)3+ K2SO4+24H2O2KAl(SO4)212H2O5结论与建议5.1 结论 表5-1氢氧化铝的制备实验数据 实际称量值/g 理论计算值/g AL(OH)3 1.46 1.446 1.40 1.446 1.48 1.446 表5-2明矾的制备实验数据 实际称量值/g 理论计算值/g 明矾 9.82 8.787 9.03 8.787 8.96 8.787数据分析：由表5-1中的实验数据可以看到，有两组数据的实际称量值比理论计算值要大，经分析，造成这样的结果有以下几个原因： 对AL(OH)3进行抽滤的时候水分没有抽干 烘干进行的不彻底 AL(OH)3沉淀中含有其它物质 由于没有抽滤机，用滤纸过滤时间过长，吸收了空气中的杂质由于明矾的制备是在制备氢氧化铝的基础上进行的，一方面，氢氧化铝的实验数据直接影响明矾的实验数据，另外，在对明矾进行结晶的过程中，同样存在水分有残留的问题。5.2 建议由于在实验过程中，我们使用的仪器不够精密，导致试验的每一步操作中都存在误差，所以，做实验无论是仪器方面还是操作方面，都要严谨。我们做的实验，得到了氢氧化铝及明矾，这一结果，既对废铝进行了回收，生产了有用的物质，又减少了对环境的污染，节约了资源，造福了社会，是一举两得的事情。而且，废铝回收有许多不同方法，我们要用于尝试，找出简便又高效的方法。我们建议大家，要勇于创新，要学会发散自己的思维，如今，环保问题对全球来说都是刻不容缓的事情，我们每一个人都有责任与义务去爱护我们的家园。不但是对于废铝的回收与利用，对于其它物质我们也要不断地去摸索对其进行回收利用的方法，我们要争做造福社会的人才，为社会的发展尽心尽力。