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過氧碳酸鈉穩定劑的研究

發布時間:2012-03-26

 湖北海力化工科技有限公司(湖北武漢,430074)彭玖玲、史鐵京、林祥斌

摘要:過氧碳酸鈉為白色顆粒狀或粉末狀固體,易溶于水,其溶液具有很強氧化、漂白、去漬、殺菌的作用,并且無臭味、無毒性、無污染。因此,廣泛應用于洗滌、紡織、印染、造紙、醫療衛生、電鍍等方面。本文通過實驗探索了一種以聚丙烯酸鈉為主要成分的穩定劑在過氧碳酸鈉生產制備中的應用,并確定了一個穩定性能最佳的穩定劑配方及其制備工藝。

關鍵詞:過氧碳酸鈉  穩定劑  聚丙烯酸鈉

 過氧碳酸鈉為白色顆粒狀或粉末狀固體,易溶于水,其溶液具有很強氧化、漂白、去漬、殺菌的作用,并且無臭味、無毒性、無污染。因此,廣泛應用于洗滌、紡織、印染、造紙、醫療衛生、電鍍等方面[1]

過氧碳酸鈉的生產工藝目前主要可分為干法工藝和濕法工藝。干法工藝是在熱空氣沸騰流動床上,將過氧化氫水溶液噴灑到無水碳酸鈉上,水和反應熱通過流化床移去而得到干燥的過碳酸鈉產品而制得[2]。由于反應過程中能耗高,技術條件苛刻,導致產品穩定性差,活性氧損失較大。濕法工藝是將飽和碳酸鈉水溶液與一定濃度的過氧化氫加入間歇式結晶器中,控制在一定溫度下,經反應、結晶、過濾、干燥而得產品[3]。此方法是目前國內外生產過氧碳酸鈉的主要方法。在工業用碳酸鈉原料中,一般含有Fe 、Mn、Cu等金屬離子,在過氧碳酸鈉的生產過程中,這些金屬離子可作為過氧化氫和過氧碳酸鈉分解的催化劑,導致產品的穩定性降低,活性氧含量不足,通過添加穩定劑與這些金屬離子經過螯合、絡合反應固定起來,使之鈍化,不能參加反應,生產過程中所添加穩定劑的成分及用量的不同,所得產品的穩定性能和活性氧的含量差別也較大[4]。本文通過實驗探索了一種以聚丙烯酸鈉為主要成分的穩定劑在過氧碳酸鈉生產制備中的應用,并確定了一個穩定性能最佳的穩定劑配方及其制備工藝。

1  實驗

1.1  儀器和試劑

    儀器:電子天平、增力電動攪拌器、電加熱套等

試劑:聚丙烯酸、過硫酸銨、氫氧化鈉、無水碳酸鈉、27.5 %雙氧水、95 %乙醇、穩定助劑

1.2  過氧碳酸鈉的制備

取106g 無水Na2CO3和267g水加入1000mL 的四口燒瓶,再加少量穩定劑PAAS和穩定助劑,裝好攪拌器和溫度計,稱取186g含量27.5% H2O2溶液加入滴液漏斗,開啟攪拌,等碳酸鈉完全溶解后開始滴加雙氧水溶液,滴加時間不少于40 min。反應溫度控制在0~15 ℃,反應完畢后,停止攪拌,加適量異丙醇,避光,靜置結晶。然后抽濾,母液蒸餾回收溶劑后循環使用。產品在恒溫45~50 ℃,真空干燥3 h,分析測定。

1.3  PAAS的制備

①將210g丙烯酸和50g水混合均勻制成丙烯酸溶液備用、將20g過硫酸銨溶解在200g水中制成過硫酸銨溶液備用、將112g氫氧化鈉溶解在275g水中制成氫氧化鈉溶液備用。

②將200g水加入1000ml五口燒瓶,攪拌升溫至一定溫度,同時滴加丙烯酸溶液和過硫酸銨溶液,控制滴加溫度在規定范圍內,控制滴加速度使丙烯酸溶液和過硫酸銨溶液在規定時間內同時滴完。

③丙烯酸溶液和過硫酸銨溶液全部滴加完后保溫兩個小時,降溫至40℃以下,滴加氫氧化鈉溶液,滴加溫度不超過45℃。滴完之后攪拌均勻降至室溫即得PAAS產品。

1.4  分析方法

   PAAS的分析方法參照HG/T 2838-1997 水處理劑聚丙烯酸鈉;過碳酸鈉的分析方法參照HG/T 2764-2008 工業過氧碳酸鈉。

 

2  結果分析

2.1 過氧碳酸鈉產品質量與穩定劑聚丙烯酸鈉極限粘數之間的關系

通過生產發現聚丙烯酸鈉的極限粘數對過氧碳酸鈉的產品質量有較大的影響,本文針對這一現象做了大量實驗,結果如表1和表2。

過氧碳酸鈉活性氧含量與穩定劑PAAS極限粘數之間的關系 

表1 過氧碳酸鈉活性氧含量與穩定劑PAAS極限粘數之間的關系

 

 

表2 過氧碳酸鈉堆積密度與穩定劑PAAS極限粘數之間的關系

 

    一般來說,活性氧含量越高,堆積密度越大,過氧碳酸鈉的質量越好。根據行業標準HG/T 2764-2008工業過氧碳酸鈉要求,活性氧含量≥13.5%,堆積密度0.40~1.20。從表1中可以看出,穩定劑PAAS的極限粘數介于0.15~0.25 dL/g時,過氧碳酸鈉的質量符合行業標準要求。

2.2 PAAS極限粘數與滴加溫度及滴加時間的關系

本文按照1.3的制備工藝考察了PAAS極限粘數與滴加溫度及滴加時間的關系,結果如表3,其中滴加總時間依次為H1:3小時,H2:3.5小時,H4:4小時。

 

PAAS極限粘數與滴加溫度及滴加時間的關系

表3  PAAS極限粘數與滴加溫度及滴加時間的關系

從上述數據可以看出,滴加溫度越高,極限粘數越低;滴加時間越短,即滴加速度越快,極限粘數越低,但影響不是很大。為了達到較好的穩定效果,使產品極限粘數在0.15~0.25 dL/g之間,溫度應控制在80℃~84℃之間,滴加速度應在3.5小時左右,滴加速度太快,反應太劇烈,容易導致沖料事故,滴加速度太慢,加長了工藝周期,降低了生產效率。

 

3  結論

3.1 PAAS作為過氧碳酸鈉穩定劑時,其極限粘數介于0.15~0.25 dL/g時,穩定效果最好,可以得到高品質過氧碳酸鈉產品。

3.2 生產PAAS時,其極限粘數與滴加溫度有較大的關系,與滴加速度的關系較小,控制滴加在80℃~84℃之間時,產品極限粘數在0.15~0.25 dL/g。

 

參考文獻

1. 馬艷然, 韓玲芹. 常溫下過碳酸鈉制備的研究[J]. 化學世界. 2002(8): 398~400

2. 梁慧鋒. 穩定劑對過碳酸鈉活性氧含量的影響[J]. 廣東化工. 2010, 2: 56~57

3. 聶穎. 提高過碳酸鈉穩定性的技術進展[J]. 精細化工原料及中間體. 2010(12): 24~28

4. 毛磊, 童仕唐. 過碳酸鈉生產中穩定劑的選擇[J]. 遼寧化工. 2006,2: 102~109

 

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