硫酸鈉-過(guò)氧化氫-氯化鈉加合物制備新方法

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(1.常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州 213164；2.牡丹江大學(xué))

硫酸鈉-過(guò)氧化氫-氯化鈉加合物(4Na2SO4·2H2O2·NaCl)是一種新型精細(xì)化工產(chǎn)品，可作為過(guò)碳酸鈉、過(guò)硼酸鈉等堿性過(guò)氧化物的替代品，在洗滌劑、紡織、醫(yī)藥等行業(yè)作為洗滌劑助劑、漂白劑、消毒劑得到廣泛應(yīng)用。4Na2SO4·2H2O2·NaCl加合物過(guò)氧化氫理論含量為9.79% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，根據(jù)加合物產(chǎn)品的質(zhì)量要求，過(guò)氧化氫含量大于9.20%為合格產(chǎn)品[1]。筆者以低濃度雙氧水為原料，按照4Na2SO4·2H2O2·NaCl結(jié)構(gòu)中硫酸鈉與氯化鈉化學(xué)計(jì)量確定質(zhì)量比例，雙氧水較化學(xué)計(jì)量質(zhì)量稍過(guò)量，合成出過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到9.20%以上的合格產(chǎn)品。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

試劑：雙氧水(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，下同)、無(wú)水硫酸鈉、氯化鈉，均為分析純。儀器：JJ-1A數(shù)顯電動(dòng)攪拌器；DHG-9140A型電熱風(fēng)恒溫鼓風(fēng)干燥箱。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

原料配比：依據(jù)4Na2SO4·2H2O2·NaCl結(jié)構(gòu)式，將硫酸鈉與氯化鈉按照化學(xué)計(jì)量確定質(zhì)量比例、30%雙氧水較化學(xué)計(jì)量質(zhì)量稍過(guò)量。以此原料配比制備4Na2SO4·2H2O2·NaCl加合物目前還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。筆者以這樣的原料配比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的在于，在原料利用率最大化基礎(chǔ)上能夠制備出過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到9.20%以上的產(chǎn)品。

實(shí)驗(yàn)方法：稱取一定質(zhì)量的硫酸鈉、氯化鈉置于反應(yīng)器中混合均勻，將一定量30%雙氧水緩慢加入反應(yīng)器中，在攪拌條件下反應(yīng)，達(dá)到指定反應(yīng)時(shí)間后抽濾得到白色粉末，將白色粉末干燥、稱其質(zhì)量，并分析產(chǎn)品中雙氧水含量。

1.3 產(chǎn)品分析

產(chǎn)品中雙氧水質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用高錳酸鉀法滴定[2]。產(chǎn)品穩(wěn)定性計(jì)算：取一定量的4Na2SO4·2H2O2·NaCl產(chǎn)品，置于干燥器內(nèi)一個(gè)月，測(cè)定其雙氧水質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并計(jì)算產(chǎn)品的穩(wěn)定度[3]。產(chǎn)品穩(wěn)定度=(放置一個(gè)月后雙氧水質(zhì)量分?jǐn)?shù)/放置前雙氧水質(zhì)量分?jǐn)?shù))×100%。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 雙氧水用量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

固定條件：反應(yīng)溫度為15 ℃(當(dāng)時(shí)室溫)，反應(yīng)時(shí)間為60 min，硫酸鈉加入量為56.8 g，氯化鈉加入量為5.85 g，干燥溫度為35 ℃，干燥時(shí)間為60 min?？疾炝穗p氧水用量對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量和過(guò)氧化氫含量的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1看出，產(chǎn)品中過(guò)氧化氫含量隨著雙氧水用量的增加而增加，但當(dāng)過(guò)氧化氫用量達(dá)到27～30 g時(shí)，產(chǎn)品中過(guò)氧化氫含量增加幅度不大?？紤]到隨著雙氧水用量的增加，溶液會(huì)變稀，產(chǎn)品損失量會(huì)增加，所以在保證產(chǎn)品合格的前題下，30%雙氧水用量確定為30 g。

表1 雙氧水用量對(duì)4Na2SO4·2H2O2·NaCl產(chǎn)品的影響

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

固定其他條件同2.1節(jié)，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量和過(guò)氧化氫含量的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2看出：反應(yīng)時(shí)間<45 min時(shí)，產(chǎn)品中過(guò)氧化氫含量較低，這可能是由于反應(yīng)時(shí)間偏短，反應(yīng)不夠充分；反應(yīng)時(shí)間為60 min時(shí)，產(chǎn)品中過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到9.47%，已經(jīng)達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求。故確定反應(yīng)時(shí)間為60 min。

表2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)4Na2SO4·2H2O2·NaCl產(chǎn)品的影響

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

固定其他條件同2.1節(jié)，考察反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量和過(guò)氧化氫含量的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3看出，產(chǎn)品產(chǎn)量和過(guò)氧化氫含量隨著溫度的升高而降低。這是由于：溫度低有利于產(chǎn)品的結(jié)晶，所以低溫度下產(chǎn)品產(chǎn)量較高；溫度升高，雙氧水可能會(huì)分解，易使產(chǎn)品中過(guò)氧化氫含量降低。由表3可知，在15～30 ℃條件下，產(chǎn)品產(chǎn)量和過(guò)氧化氫含量變化不是很大，都能保證產(chǎn)品合格，因此確定反應(yīng)溫度為15～30 ℃。

表3 反應(yīng)溫度對(duì)4Na2SO4·2H2O2·NaCl產(chǎn)品的影響

2.4 干燥溫度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

文獻(xiàn)報(bào)道4Na2SO4·2H2O2·NaCl產(chǎn)品干燥溫度為50 ℃，干燥時(shí)間為40 min[4]。筆者分別在35 ℃和50 ℃干燥不同的時(shí)間，考察了干燥溫度對(duì)產(chǎn)品過(guò)氧化氫含量的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4看出：干燥溫度為50 ℃時(shí)，干燥時(shí)間由40 min延長(zhǎng)到50 min，產(chǎn)品中過(guò)氧化氫含量變化較大，由合格品變?yōu)椴缓细衿?，說(shuō)明干燥溫度為50 ℃時(shí)，隨著時(shí)間的增加過(guò)氧化氫發(fā)生了分解；干燥溫度為35 ℃時(shí)，在較寬的干燥時(shí)間范圍內(nèi)，過(guò)氧化氫含量變化不大。所以，確定干燥溫度為35 ℃，干燥時(shí)間為60 min。

表4 干燥溫度對(duì)4Na2SO4·2H2O2·NaCl產(chǎn)品的影響

3 產(chǎn)品表征

3.1 紅外光譜分析

圖1為產(chǎn)品的紅外光譜圖。由圖1可以看出，H2O2在887 cm-1處出現(xiàn)—O—O—伸縮振動(dòng)吸收峰，在OH鍵的伸縮區(qū)域在3 192 cm-1處出現(xiàn)—OH吸收峰，與文獻(xiàn)[5]報(bào)道基本一致，證明產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物4Na2SO4·2H2O2·NaCl。

圖1 產(chǎn)品紅外光譜圖

3.2 穩(wěn)定性檢測(cè)

將室溫下放置一個(gè)月的3組產(chǎn)品進(jìn)行過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可以看出，將4Na2SO4·2H2O2·NaCl產(chǎn)品于室溫下放置一個(gè)月，其穩(wěn)定度都在99.50%以上，說(shuō)明產(chǎn)品在室溫下儲(chǔ)存較穩(wěn)定，不需要添加任何穩(wěn)定劑。

表5 4Na2SO4·2H2O2·NaCl產(chǎn)品穩(wěn)定性測(cè)定

4 結(jié)論

以硫酸鈉、氯化鈉和雙氧水為原料制備4Na2SO4·2H2O2·NaCl加合物產(chǎn)品。較佳條件：硫酸鈉加入量56.8 g，氯化鈉加入量5.85 g，30%過(guò)氧化氫加入量30 g，反應(yīng)時(shí)間60 min，反應(yīng)溫度15～30 ℃，干燥溫度35 ℃，干燥時(shí)間60 min。此條件下制得產(chǎn)品的過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于9.20%，但難以達(dá)到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品(9.70%以上)要求。將產(chǎn)品于室溫放置一個(gè)月，其穩(wěn)定度達(dá)99.50%以上。

[1] 邱自力,張向前,王鴻顯.不同合成條件對(duì)硫酸鈉-過(guò)氧化氫-氯化鈉加合物產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的影響[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008，39(2):254-256.

[2] 武漢大學(xué).分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].2版.北京:高等教育出版社,1985:302-304.

[3] 王鴻顯,趙紅坤,李娟,等.硫酸鈉-過(guò)氧化氫-氯化鈉加合物合成研究[J].海湖鹽與化工,2004,33(1):12-14.

[4] 李本斌,趙紅坤,李娟,等.硫酸鈉-過(guò)氧化氫-氯化鈉加合物濕樣品的含水量及其干燥條件研究[J].浙江化工,2003,34(9):17-18.

[5] 田潔,張桂珍,張媛,等.硫酸鈉-雙氧水-氯化鈉加合物制備工藝條件優(yōu)化及表征[J].天津化工,2008,22(6):16-18.