在高純氧化鋁中，雜質(zhì)元素大多以K2O、Na2O、CaO、SiO2、MgO、Fe2O3、CuO等氧化物的形式存在。由于高純氧化鋁的物理化學(xué)性質(zhì)會因雜質(zhì)元素的存在受到嚴(yán)重影響，如：三氧化二鐵會導(dǎo)致發(fā)光材料的發(fā)光性能降低，二氧化硅會導(dǎo)致氧化鋁燒結(jié)性能的變差等，從而使高純氧化鋁在應(yīng)用領(lǐng)域中大大受限。所以制備高純氧化鋁的工藝研究越來越受各國家科研工作者的重視。通過微細(xì)過濾和深層過濾的方法，有效地降低了Fe、Ca、Mg等雜質(zhì)的含量。
1、Fe雜質(zhì)的去除
Fe雜質(zhì)大多以二價或者三價的氧化物形式存在于主體產(chǎn)品中，各科研者對不同物質(zhì)中Fe雜質(zhì)的去除均有一定研究，如：鋁土礦、鋁酸鹽-堿性溶液等。
鋁土礦是在熱帶或亞熱帶氣候下形成的，廣泛地存在于玄武巖、石灰?guī)r等各種巖石和片巖中，包含的常見的雜質(zhì)為鐵酸鹽、針鐵礦、石英、硅線石、剛玉、二氧化鈦等。優(yōu)質(zhì)的鋁土礦Al2O3含量最小為40%，SiO2含量最大為1 5%；低質(zhì)的鋁土礦雜質(zhì)主要是石英、三氧化二鐵和氧化鈣。采用硫酸浸出法回收鋁土礦中氧化鋁的過程中，選用純度為68%的乙醇(C2H5-OH)幾乎完全除下了Fe雜質(zhì)，但是乙醇價格昂貴，為了使該工藝更加經(jīng)濟，可以通過冷凝回收法對乙醇進行二次利用。
脫除鋁酸鹽。堿性溶液中Fe雜質(zhì)最常用的純化方法是添加亞硫酸鈉的氧化鈣來處理，之前也有人采用氨基亞甲基萃取體系替代苯酚的衍生物來萃取Fe雜質(zhì)。選用萃取劑2-羥基-5-烷基(C8-C9)芐基二乙醇胺成功地從鋁酸鹽-堿性溶液中萃取了Fe雜質(zhì)，而且該技術(shù)在實際的氧化鋁生產(chǎn)車間已經(jīng)得到了測試。
由于Fe含量較高的硫酸鋁銨制備的氧化鋁純度較低，不能滿足高純產(chǎn)品的要求且對其應(yīng)用有極大的限制，所以必須除去原料中的Fe。現(xiàn)階段比較常用的方法包括：沉淀法、有機伯胺萃取法和重結(jié)晶法。沉淀法可以通過加入助劑MnO2、KMnO4、K3[Fe(CN)6]或K4Fe(CN)6·3H2O來實現(xiàn)，它的優(yōu)點是成本低，操作簡便；缺點是鋁離子損失量大，過程中加入助劑引入了新的雜質(zhì)。有機伯胺萃取法操作麻煩，萃取劑用量大且成本高，反萃取復(fù)雜，所以難以在工業(yè)上應(yīng)用。
重結(jié)晶法設(shè)備簡單，操作容易，成本低。采用該法獲得了符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的硫酸鋁銨。對該方法的提純進行了改進如下：為了提高過濾效果，將過濾介質(zhì)濾布改為高分子PE微孔管；為了使晶體取出更方便，將長方形槽改為帶手柄的半圓形槽；為了促進雜質(zhì)分離添加了助劑。綜合考慮，本課題最終選擇多次重結(jié)晶的方法對原料進行提純。
2、Si雜質(zhì)的去除
Si雜質(zhì)由于不活潑，較難除去。在恒溫130℃下，將粉煤灰與氫氧化鈉溶液混合反應(yīng)1 h，對粉煤灰進行預(yù)脫Si，脫Si效率達(dá)30.0%。通過正交試驗研究了氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、灰堿比、反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度對脫Si效率影響，結(jié)果時間、堿液濃度、灰堿比、反應(yīng)溫度對脫Si效率的影響依次增強，并且在最佳條件下脫Si效率達(dá)38.6%。綜合利用了預(yù)脫Si和堿石灰燒結(jié)法的核心技術(shù)，并提出了有關(guān)脫Si工藝裝備適用情況的寶貴建議。
認(rèn)為焙燒后樣品中的雜質(zhì)Si、Fe會暴露出來，再利用超聲波對其進行反復(fù)酸洗、水洗，最終制備的氫氧化鋁Si、Fe含量均小于0.001%。并且建議采用活性炭柱或微孔鈦過濾膜將原料進行過濾以除雜。對高純氧化鋁制備過程中的鋁酸鈉溶液雜質(zhì)Si、Fe的脫除進行了研究，用氧化鈣作脫硅劑，使之與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣再和鋁酸鈉反應(yīng)生成鋁酸三鈣，硅酸根離子再和鋁酸三鈣反應(yīng)生成難溶的水化石榴石，最終以沉淀形式析出，脫Si率可達(dá)到98%。另外，電廠采用氫氧化鋁吸附法、反滲透法、微泡浮選法、電凝聚法等進行Si雜質(zhì)的脫除。
以上方法中，有的會引入Na、Ca等雜質(zhì)元素，有的適用于微量Si的脫除，不適于痕量Si的深度脫除，所以研究一種有效除去痕量Si的方法十分必要。
3、Ca雜質(zhì)的去除
Ca雜質(zhì)主要可通過萃取劑萃取、化學(xué)沉淀、鹽析結(jié)晶、離子交換、螯合劑螯合等種方法被脫除。
萃取劑萃取首先可以利用硫酸鈣的難溶性，使Ca2+以CaSO4的形式沉淀析出，再結(jié)合其他方法(如：溶劑萃取、等)進行二次脫除。萃取劑P2O4，又名磷酸二院基醋、D2EHPA，價格便宜，是一種酸性萃取劑，對金屬離子的萃取順序由大到小依次為：Fe3+、Zn2+、Cu2+、CO2+、M92+、Mn2+、Ca2+。采用P2O4對含鈣鎂錳的混合液進行萃取，鈣離子明顯下降，但不能達(dá)到高純的要求。對磷石膏中的Ca雜質(zhì)行了深度脫除，經(jīng)過研究磷石膏中的可溶性雜質(zhì)及不可溶性雜質(zhì)均可被有機溶劑磷酸三丁酯有效地萃取，最終獲得純度大于99%的硫酸鈣顆粒。利用草酸鹽使鈣離子以沉淀形式析出，鈣離子脫除率較理想。利用離子交換樹脂的高效選擇性將碳酸氫鋰體系中的鈣鎂離子有效地脫除。
原油中Ca主要以螯合脫Ca的方法進行脫Ca，對幾種脫鈣劑的脫Ca效果進行了比較性研究并分析了原因，其中HEDP的脫Ca效果優(yōu)于EDTA，是最佳的脫鈣劑。HEDP又名羥基乙叉二磷酸，可與是Ca2+形成六圓環(huán)的螯合物，具有很好的阻垢效果，與聚羧酸型阻垢分散劑配合使用效果更佳，通常使用濃度1～10 mg/L。
4、Na雜質(zhì)的去除
制備氧化鋁常用的脫除鈉雜質(zhì)的方法有：洗滌法、水熱處理法和添加硼酸法等。采用洗脫法對硫酸鋁銨晶體進行脫鈉，將硫酸鋁銨晶體加熱至150-200℃，晶體中會出現(xiàn)鼓泡現(xiàn)象，從而有利于鈉雜質(zhì)的洗脫。比較研究了在氧化鋁制備過程中水熱處理脫鈉法與添加硼酸脫鈉法，由于水熱法所得的氧化鋁純度高于添加硼酸法，最終選擇采用水熱法脫鈉。和曉才在煅燒氫氧化鋁的過程中，添加適量硼酸，使其與鈉雜質(zhì)反應(yīng)生成偏硼酸鈉，再對氧化鋁進行酸洗干燥處理，最后得到了鈉含量小于0.001%的氧化鋁。
另外，高純的氫氧化鉀(KOH)廣泛地用于各種工業(yè)領(lǐng)域(例如：鉀化合物、藥物和合成樹脂的制造，半導(dǎo)體加工，電子領(lǐng)域等)，特別是在電子領(lǐng)域其具有很高的經(jīng)濟價值。它的制備原料是工業(yè)級的氯化鉀，因含有鈉離子雜質(zhì)而大大影響其性能。一般情況下，通過重結(jié)晶的方法來除去鈉離子。提出了一種氧化鈉錳和六氰合鐵酸鉀的電化學(xué)系統(tǒng)，它可以選擇性地去除原料氯化鉀中約36%的鈉離子，非常利于高純氫氧化鉀的工業(yè)生產(chǎn)，而且這種電化學(xué)電池系統(tǒng)使用不僅適用于海水淡化，而且也適用于資源回收。
這為雜質(zhì)離子的除雜提供了一條新思路，可以將選擇離子分離系統(tǒng)應(yīng)用于其他雜質(zhì)離子的去除過程，如果選擇性去除鈉離子雜質(zhì)，可以使用己知選擇性插入和脫嵌鈉離子的鈉離子電池材料
