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| 氫氧化鋁 | |
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氫氧化鋁，化學式Al(OH)3，是鋁的氫氧化物。由於又顯一定的酸性，所以又可稱之為一水合偏鋁（HAlO2·H2O），但實際水溶液中與鹼反應時生成的是四羥基合鋁酸鹽Al(OH)4-。按用途分為工業級和醫藥級兩種。
物化性質
一種白色膠狀物質，幾乎不溶於水。抗酸作用慢、持久、較強，有收斂作用，有粘膜保護作用，導致便秘，不產生CO2(二氧化碳)，無酸反 跳，無鹼血症。
氫氧化鋁與酸反應:Al(OH)3+3HCl==AlCl3+3H2O(可用來中和胃酸)
Al(OH)3+3H→Al+3H2O
氫氧化鋁與鹼反應:Al(OH)3+NaOH→Na[Al(OH)4]==NaAlO2+2H2O
氫氧化鋁在鹼性環境中異構反應:Al(OH)3→H3AlO3(鋁酸)
Al(OH)3+OH→AlO2+2H2O[1]
氫氧化鋁受熱分解:2Al(OH)3====Al2O3+3H2O
氫氧化鋁水中兩種電離:
1、Al(OH)3→Al + 3OH(鹼式電離)
2、Al(OH)3+H2O→[Al(OH)4]+H(酸式電離)
其中的[Al(OH)4]中學上習慣寫成AlO2，但是實際上這是錯誤的。
一般所謂的氫氧化鋁實際上是指三氧化二鋁的水合物。如向鋁鹽溶液中加入氨水或鹼而得到的白色膠狀沉澱，其含水量不定，組成也不均勻，統稱為水合氧化鋁。只有在鋁酸鹽溶液中(含有Al(OH)4離子)的溶液中通CO2才可得到真正的氫氧化鋁。[2]
結晶的氫氧化鋁與水合氧化鋁不同，難溶於酸，加熱到373K也不脫水，在573K加熱2h才能轉變為偏氫氧化鋁(AlO(OH))。
氫氧化鋁屬兩性氫氧化物。由於其存在兩種電離形式，既是弱酸，可以有酸式化學式H3AlO3，又是弱鹼，可以有鹼式化學式Al(OH)3。氫氧化鋁具有兩性，既能與酸反應又能與鹼反應。
氫氧化鋁的酸性在於它是路易斯酸可以加合OH，從而體現鹼性
Al(OH)3由於兩種電離的存在，可以產生兩種鹽:鋁鹽和偏鋁酸鹽:
⒈鋁鹽:Al AlCl3,KAl(SO4)2·12H2O(明礬)。它們的水溶液因Al的水解而顯酸性
2.偏鋁酸鹽，AlONaAlO2,KAlO2.它們的水溶液呈鹼性:AlO + 2H2O → Al(OH)3 + OH 當兩類鹽混合時，即發生雙水解反應，生成 Al(OH)3 Al + 3 AlO2+ 6H2O == 4Al(OH)3↓
氫氧化鋁主要有325目、800目、1250目、5000目四個規格。白色粉末狀固體。幾乎不溶於水，與明礬反應能生成凝聚水中的懸浮物，吸附色素。
製備方法
實驗室製法
化學方程式:2Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+3H2↑
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
Al2(SO4)3+6Na[Al(OH)4]+12H2O=8Al(OH)3↓+3Na2(SO4) 或
Al2(SO4)3+6NH3H2O=2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
離子方程式:2Al+6H=2Al+3H2↑
2Al+2OH+6H2O=2[Al(OH)4]+3H2↑
Al+3[Al(OH)4]+6H2O=4Al(OH)3↓
或Al+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4
①Al(OH)3是兩性氫氧化物，在常溫下它既能與強酸，又能與強鹼反應:
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O Al(OH)3+3H=Al+3H2O
Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4] Al(OH)3+OH=[Al(OH)4]
②Al(OH)3受熱易分解成Al2O3:2Al(OH)3==Al2O3+3H2O(規律:不溶性鹼受熱均會分解)
③Al(OH)3的製備:
a、可溶性鋁鹽和氨水反應來製備Al(OH)3
AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4Cl
Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2 Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4(Al+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4)
因為強鹼(如NaOH)易與Al(OH)3反應，所以實驗室不用強鹼製備Al(OH)3，而用氨水
b、四羥基合鋁酸鈉與過量二氧化碳反應
Na[Al(OH)4]+CO2(過)=NaHCO3+Al(OH)3↓
過量的碳酸不與氫氧化鋁反應，保證Al全部生成氫氧化鋁
工業生產
拜耳法
系奧地利拜耳(K.J.Bayer)於 1888年發明。 其原理是用苛性鈉(NaOH)溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘渣(赤泥)分離後，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種，經長時間攪拌，鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗淨，並在950~1200℃溫度下煅燒，便得氧化鋁成品。析出氫氧化鋁後的溶液稱為母液，蒸發濃縮後循環使用。 由於三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石的結晶構造不同，它們在苛性鈉溶液中的溶解性能有很大差異，所以要提供不同的溶出條件，主要是不同的溶出溫度。三水鋁石型鋁土礦可在125~140℃下溶出，一水硬鋁石型鋁土礦則要在240~260℃並添加石灰(3~7%)的條件下溶出。現代拜耳法的主要進展在於:①設備的大型化和連續操作;②生產過程的自動化;③節省能量，例如高壓強化溶出和流態化焙燒;④生產砂狀氧化鋁以滿足鋁電解和煙氣乾式淨化的需要。拜耳法的工藝流程見圖1。
拜耳法的優點主要是流程簡單、投資省和能耗較低，最低者每噸氧化鋁的能耗僅3×106千卡左右，鹼耗一般為100公斤左右(以Na2CO3計)。
拜耳法生產的經濟效果決定於鋁土礦的質量，主要是礦石中的SiO2含量，通常以礦石的鋁硅比，即礦石中的Al2O3與SiO2含量的重量比來表示。因為在拜耳法的溶出過程中，SiO2轉變成方鈉石型的水合鋁硅酸鈉(Na2O?Al2O3?1.7SiO2?nH2O)，隨同赤泥排出。礦石中每公斤SiO2大約要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的損失。鋁土礦的鋁硅比越低，拜耳法的經濟效果越差。直到70年代後期，拜耳法所處理的鋁土礦的鋁硅比均大於7~8。由於高品位三水鋁石型鋁土礦資源逐漸減少，如何利用其他類型的低品位鋁礦資源和節能新工藝等問題，已是研究、開發的重要方向。
鹼石灰燒結法
適用於處理高硅的鋁土礦，將鋁土礦、碳酸鈉和石灰按一定比例混合配料，在迴轉窯內燒結成由鋁酸鈉(Na2O?Al2O3)、鐵酸鈉(Na2O?Fe2O3、原硅酸鈣(2CaO?SiO2)和鈦酸鈉(CaO?TiO2組成的熟料。然後用稀鹼溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。此時鐵酸鈉水解得到的NaOH也進入溶液。如果溶出條件控制適當，原硅酸鈣就不會大量地與鋁酸鈉溶液發生反應，而與鈦酸鈣、Fe2O3?H2O 等組成赤泥排出。溶出熟料得到的鋁酸鈉溶液經過專門的脫硅過程，SiO2O形成水合鋁硅酸鈉(稱為鈉硅渣)或水化石榴石3CaO?Al2O3?xSiO2?(6-2x)H2O沉澱(其中x≈0.1)，而使溶液提純。把CO2氣體通入精製鋁酸鈉溶液，和加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁沉澱物和主要成分是碳酸鈉的母液。氫氧化鋁經煅燒成為氧化鋁成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。
鹼石灰燒結法的主要化學反應如下:
燒結:
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)
脫硅:
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
中國鹼石灰燒結法生產氧化鋁的主要技術成就是:在熟料燒成中採用低鹼比配方，在熟料溶出工藝中採用二段磨料和低分子比溶液，以抑制溶出時的副反應損失，使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率分別達到94~96%和92~94%。Al2O3的總回收率約90%，每噸氧化鋁的Na2CO3的消耗量約95公斤。鹼石灰燒結法可以處理拜耳法不能經濟地利用的低品位礦石，其鋁硅比可低至3.5，且原料的綜合利用較好，有其特色。
鹼石灰燒結法的常用流程見圖2
拜耳燒結聯合
可充分發揮兩法優點，取長補短，利用鋁硅比較低的鋁土礦，求得更好的經濟效果。聯合法有多種形式，均以拜耳法為主，而輔以燒結法。按聯合法的目的和流程連接方式不同，又可分為串聯法、並聯法和混聯法三種工藝流程。
① 串聯法是用燒結法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3，用於處理拜耳法不能經濟利用的三水鋁石型鋁土礦。擴大了原料資源，減少鹼耗，用較廉價的純鹼代替燒鹼，而且Al2O3的回收率也較高。
② 並聯法是拜耳法與燒結法平行作業，分別處理鋁土礦，但燒結法只占總生產能力的10~15%，用燒結法流程轉化產生的NaOH補充拜耳法流程中NaOH的消耗。
③ 混聯法是前兩種聯合法的綜合。此法中的燒結法
除了處理拜耳法赤泥外，還處理一部分低品位礦石。
中國根據該國的鋁礦資源特點，發展出多種氧化鋁生產方法。50年代初就已用鹼石灰燒結法處理鋁硅比只有3.5的純一水硬鋁石型鋁土礦，開創了具有特色的氧化鋁生產體系。用中國的燒結法，可使Al2O3的總回收率達到90%;每噸氧化鋁的鹼耗(Na2CO3)約 90公斤;氧化鋁的SiO2含量下降到0.02~0.04%;而且在50年代已經從流程中綜合回收金屬鎵和利用赤泥生產水泥。60年代初建成了拜耳燒結混聯法氧化鋁廠，使Al2O3總回收率達到91%，每噸氧化鋁的鹼耗下降到60公斤，為高效率地處理較高品位的一水硬鋁石型鋁土礦開創了一條新路。中國在用單純拜耳法處理高品位一水硬鋁石型鋁土礦方面也積累了不少經驗。
根據物理特性的不同，電解用氧化鋁可分為三類:砂狀、粉狀和中間狀(表3)。
鋁工業在研製和採用砂狀氧化鋁，因為這種氧化鋁具有較高的活性，容易在冰晶石溶液中溶解，並且能夠較好地吸收電解槽煙氣中的氟化氫，有利於煙氣淨化。
煉鋁用氧化鋁的化學組成一般如下:
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%
灼減 0.2~1.5%
碳酸氫銨法
碳酸氫銨法為在硫酸鋁溶液中，在攪拌下添加鹼溶液，生成沉澱經洗滌、過濾、低溫乾燥後，經粉碎製得成品。也可將脫水後的糊狀物直接作為產品。製備中溶液的濃度、溫度、反應溫度控制，乾燥溫度等影響產品質量。碳酸氫銨法將硫酸與鋁粉或鋁灰作用生成硫酸鋁，再與碳酸氫銨進行複分解反應，製得氫氧化鋁。其2Al(OH)3+3H2SO4→A12(SO4)3+6H2O+A12(SO4)3+6NH4HCO3→2AI(OH)3+3(NH4)2SO4+6CO2↑鋁酸鈉法燒鹼與鋁灰以2:1配比在100℃以上進行反應，製得鋁酸鈉溶液。硫酸與鋁灰以1.25:1配比在110℃下反應，製得硫酸鋁溶液。然後將鋁酸鈉溶液與硫酸鋁溶液中和至pH6.5，生成氫氧化鋁沉澱，經水洗、壓濾，於70~80℃下乾燥12h，再經粉碎，製得氫氧化鋁成品。其A12O3+2NaOH→2NaAlO2+H2O+Al2O3+3H2SO4→A12(SO4)3+3H2O+6NaAIO2+A12(SO4)3+12H2O→8Al(OH)3↓+3Na2SO4回收法將回收的三氯化鋁經水溶解、活性炭脫色及過濾除雜後，與碳酸鈉反應生成氫氧化鋁，再經過濾、洗滌、乾燥，得氫氧化鋁產品。其2AlCl3+3Na2CO3+3H2O→2AI(OH)3↓+6NaCl+3CO2↑
主要用途
氫氧化鋁是用量最大和應用最廣的無機阻燃添加劑。氫氧化鋁作為阻燃劑不僅能阻燃，而且可以防止發煙、不產生滴下物、不產生有毒氣體，因此，獲得較廣泛的應用，使用量也在逐年增加。使用範圍:熱固性塑料、熱塑性塑料、合成橡膠、塗料及建材等行業。同時，氫氧化鋁也是電解鋁行業所必需氟化鋁的基礎原料，在該行業氫氧化鋁也是得到非常廣泛應用。
方法名稱:
氫氧化鋁凝膠-氫氧化鋁的測定-中和滴定法
應用範圍:
該方法採用滴定法測定氫氧化鋁凝膠中氫氧化鋁的含量。 該方法適用於氫氧化鋁凝膠。
方法原理:
供試品加鹽酸和水加熱使溶解，放冷，濾過，取續濾液加氨試液中和至恰析出沉澱，再滴加稀鹽酸至沉澱恰溶解為止，加醋酸-醋酸銨緩衝液(pH6.0)，再精密加入加乙二胺四醋酸二鈉滴定液，並煮沸3-5分鐘，放冷，加二甲酚橙指示液，用鋅滴定液滴定至溶液由黃色轉變為紅色。讀出鋅滴定液使用量，計算氫氧化鋁的含量。 試劑:
⒈ 水(新沸放置至室溫)
⒉ 乙二胺四醋酸二鈉滴定液(0.05mol/L)
⒊鋅滴定液(0.05mol/L)
⒋ 氫氧化鈉試液
⒌無水硫酸鈉
⒍ 基準氧化鋅
⒎ 稀鹽酸
⒏ 鉻黑T指示劑
⒐ 二甲酚橙指示液
⒑ 氨試液
⒒ 醋酸-醋酸銨緩衝液(pH6.0) 儀器設備:
試樣製備:
⒈ 乙二胺四醋酸二鈉滴定液(0.05mol/L)
配製:取乙二胺四醋酸二鈉19g，加新沸過的冷水使成1000mL，搖勻。
標定:取於800℃灼燒至恆重的基準氧化鋅0.12g，精密稱定，加稀鹽酸3mL使溶解，加水25mL，加0.025%甲基紅的乙醇溶液1滴，滴加氨試液至溶液顯微黃色，加水25mL與氨-氯化銨緩衝液(pH10.0)10mL，再加鉻黑T指示劑少量，用本液滴定至溶液由紫色變為純藍色，並將滴定結果用空白試驗校正。每1mL乙二胺四醋酸二鈉滴定液(0.05mol/L)相當於4.069mg的氧化鋅。根據本液的消耗量與氧化鋅的取用量，算出本液的濃度。
貯藏:置玻璃塞瓶中，避免與橡皮塞、橡皮管等接觸。
⒉鋅滴定液(0.05mol/L)
配製:取硫酸鋅15g(相當於鋅約3.3g)加稀鹽酸10mL與水適量是溶解成1000mL，搖勻。
標定:精密量取本液25mL，加0.025%甲基紅的乙醇溶液1滴，滴加氨試液至溶液顯微黃色，加水25mL，氨-氯化銨緩衝液(pH10.0)與鉻黑T指示劑少量，用乙二胺四醋酸二鈉滴定液(0.05mol/L)滴定至溶液由紫色變為純藍色，並將滴定的結果用空白試驗校正。根據乙二胺四醋酸二鈉滴定液的消耗量，計算出本液的濃度，即得。
⒊ 氫氧化鈉試液
取氫氧化鈉4.3g，加水溶解成100mL，即得。該品應臨用新制。
⒋ 稀鹽酸
取鹽酸234mL，加水稀釋至1000mL，即得。本液含HCl應為9.5-10.5%。
⒌ 鉻黑T指示劑
取鉻黑T 0.1g，加氯化納10g，研磨均勻，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 氨試液
取濃氨溶液400mL，加水使成1000mL，即得。
⒏醋酸-醋酸銨緩衝液(pH6.0)
取醋酸銨100g，加水300mL使溶
操作步驟: 取該品約8g，精密稱定，加鹽酸與水各10mL加熱使溶解，放冷，濾過，取濾液置250mL量瓶中，濾器用水洗滌併入量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻;精密量取25mL，加氨試液中和至恰析出沉澱，再滴加稀鹽酸至沉澱恰溶解為止，加醋酸-醋酸銨緩衝液(pH6.0)10mL，再精密加入加乙二胺四醋酸二鈉滴定液(0.05mol/L)25mL，並煮沸3-5分鐘，放冷，加二甲酚橙指示液1mL，用鋅滴定液(0.05mol/L)滴定至溶液由黃色轉變為紅色，並將滴定的結果用空白試驗校正。每1mL乙二胺四醋酸二鈉滴定液(0.05mol/L)相當於2.549mg的Al2O3。
注1:"精密稱取"系指稱取重量應準確至所稱取重量的千分之一，"精密量取"系指量取體積的準確度應符合國家標準中對該體積移液管的精度要求。
焙燒工藝
氧化鋁廠氫氧化鋁焙燒設計
(design of hydrate calcination for alumina refinery)
氫氧化鋁經1000℃左右的高溫焙燒，脫除水分，轉變結晶，成為氧化鋁的工藝設計。設計主要內容為:工藝流程、設備選擇，設備配置和主要技術指標。
工藝流程
氫氧化鋁焙燒一般在迴轉窯或流態化爐中進行。
⑴、用迴轉窯焙燒時，將洗淨的濕氫氧化鋁飼入窯內一端，從窯的另一端噴入重油或燃氣，在窯內完成烘乾、脫除結晶水和晶型轉化等反應過程，出料，經冷卻後即得氧化鋁。
⑵、用流態化爐焙燒時，濕氫氧化鋁先飼入乾燥器，再送入流態化焙燒爐，噴入燃料焙燒成氧化鋁，再經停留槽，多級旋風筒熱交換裝置和沸騰床冷卻器冷卻，即為最終產品。流態化爐焙燒系統，可充分利用燃燒廢氣和物料冷卻散出的熱量，來預熱進入的冷料及燃燒所需燃氣和空氣，系統中物料均在流態化狀態下與氣體進行熱交換，熱效率高、熱耗低，僅為迴轉窯裝置的60%~70%。
兩種工藝的燃燒廢氣，均經電收塵器淨化後排入大氣。
流態化焙燒爐系統的工藝流程見圖。
中國藥典修訂增訂內容
2010版中國藥典修訂增訂內容:
氫氧化鋁
Qingyanghualü
Aluminium Hydroxide
書頁號:2005年版二部-405
英文名由"Aluminium Hydroxide"改為"Dried Aluminium Hydroxide"，刪去分子式和分子量。
"該品含氫氧化鋁按Al2O3計算，不得少於48.0%。"改為"該品含氫氧化鋁Al(OH)3不得少於76.5%。"
【檢查】 制酸力 "每1g消耗鹽酸滴定液(0.1mol/L)不得少於 230ml。"改為"每1g消耗鹽酸滴定液(0.1mol/L)不得少於250ml。"
硫酸鹽 取該品0.10g，加稀鹽酸3ml，煮沸溶解後，放泠，加水稀釋成50ml，濾過;取續濾液25ml，依法檢查(附錄Ⅷ B)，與標準硫酸鉀溶液5.0ml製成的對照液比較，不得更濃(1.0%)。
【含量測定】取該品約0.6g，精密稱定，加鹽酸與水各10ml，煮沸溶解後，放冷至室溫，轉移至250ml量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻;精密量取25ml，加氨試液中和至恰析出沉澱，再滴加稀鹽酸使沉澱恰溶解為止，加醋酸-醋酸銨緩衝液(pH6.0)10ml，再精密加乙二胺四醋酸二鈉滴定液(0.05mol/L)25ml，煮沸3~5分鐘，放冷至室溫，加二甲酚橙指示液1ml，用鋅滴定液(0.05mol/L)滴定，至溶液自黃色轉變為紅色，並將滴定的結果用空白試驗校正。每1ml乙二胺四醋酸二鈉滴定液(0.05mol/L)相當於3.900mg的Al(OH)3。
【檢查】鎘取該品0.50g兩份，一份加硝酸4ml，煮沸溶解後，放泠，轉移置50ml量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，濾過，取續濾液作為供試品溶液(B)。另一份中加鎘標準溶液(1.0μg/ml)，在228.8nm的波長處分別測定，應符合規定(0.0002%)。
汞取該品1.0g兩份，分別置50ml量瓶中，一份中加鹽酸4ml搖勻後，加水25ml搖勻，加5%高錳酸鉀溶液0.5ml，搖勻，滴加5%鹽酸羥胺溶液至紫色恰消失，用水稀釋至刻度，混勻，濾過，取續濾液作為供試品溶液(B);另一份中加汞標準溶液(2.0μg/ml)1.0ml，同法操作，取續濾液作為對照溶液(A)。照原子吸收分光光度法(附錄Ⅳ D)，在253.6nm的波長處分別測定，應符合規定(0.0002%)。
醫療方面
氫氧化鋁在醫療上，常用於治療胃酸過多，胃酸的主要成分是鹽酸，利用氫氧化鋁與胃酸反應生成無毒無害的氯化鋁排出體外。反應方程式為:Al(OH)3+3HCl==AlCl3+3H2O
為何採用氫氧化鋁中和胃酸過多，而不用氫氧化鈉、氫氧化鈣，是因為這兩種物質鹼性雖強，但是對人體有傷害，腐蝕性強，所以不能用來中和胃酸。
安全風險
安全術語
S26In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.
不慎與眼睛接觸後，請立即用大量清水沖洗並徵求醫生意見。
S36Wear suitable protective clothing.
穿戴適當的防護服。
風險術語
R36Irritating to eyes.
技術指標
化學成分Al(OH)3不小於
灼減(灼熱減量)
1、 Al2O3含量為100%減去灼減和表所列雜質的實質含量之差。
2、 表中化學成份按在110±5℃溫度下烘乾2h的干基計算。
3、 表中雜質成份按GB8170數字修約規則處理。
包裝貯運
包裝:內塑外編覆膜袋，每袋淨重25kg或40kg。
運輸:該品為非危險品，運輸過程中防止受潮、雨淋和包裝破損。
貯存:貯存在乾燥通風的庫房內。