過氧碳酸鈉穩(wěn)定劑的研究

(湖北海力化工科技有限公司，湖北武漢 430074)

過氧碳酸鈉為白色顆粒狀或粉末狀固體，易溶于水，其溶液具有很強的氧化、漂白、去漬、殺菌作用，并且無臭味、無毒性、無污染。因此，廣泛應(yīng)用于洗滌、紡織、印染、造紙、醫(yī)療衛(wèi)生、電鍍等方面。

過氧碳酸鈉的生產(chǎn)工藝目前主要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(yīng)熱通過流化床移去而得到干燥的過碳酸鈉產(chǎn)品而制得［1］。由于反應(yīng)過程中能耗高，技術(shù)條件苛刻，導(dǎo)致產(chǎn)品穩(wěn)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(jié)晶器中，控制在一定溫度下，經(jīng)反應(yīng)、結(jié)晶、過濾、干燥而得產(chǎn)品［2］。此方法是目前國內(nèi)外生產(chǎn)過氧碳酸鈉的主要方法。在工業(yè)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(chǎn)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(dǎo)致產(chǎn)品的穩(wěn)定性降低，活性氧含量不足，通過添加穩(wěn)定劑與這些金屬離子經(jīng)過螯合、絡(luò)合反應(yīng)固定起來，使之鈍化，不能參加反應(yīng)，生產(chǎn)過程中所添加穩(wěn)定劑的成分及用量不同，所得產(chǎn)品的穩(wěn)定性能和活性氧的含量差別也較大［3］。本文通過實驗探索了一種以聚丙烯酸鈉為主要成分的穩(wěn)定劑在過氧碳酸鈉生產(chǎn)制備中的應(yīng)用，并確定了一個穩(wěn)定性能最佳的穩(wěn)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(wěn)定助劑。

1.2 過氧碳酸鈉的制備

取106 g無水Na2CO3和267 g水加入1 000 mL四口燒瓶，再加少量穩(wěn)定劑PAAS和穩(wěn)定助劑，裝好攪拌器和溫度計，稱取186 g含27.5%H2O2的雙氧水溶液加入滴液漏斗，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(yīng)溫度控制在0～15℃，反應(yīng)完畢后，停止攪拌，加適量異丙醇，避光，靜置結(jié)晶。然后抽濾，母液蒸餾回收溶劑后循環(huán)使用。產(chǎn)品恒溫在45～50℃，真空干燥3 h，分析測定。

1.3 PAAS 的制備

①將210 g丙烯酸和50 g水混合均勻制成丙烯酸溶液備用，將20 g過硫酸銨溶解在200 g水中制成過硫酸銨溶液備用，將112 g氫氧化鈉溶解在275 g水中制成氫氧化鈉溶液備用。②將200 g水加入1 000 mL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(guī)定范圍內(nèi)，控制滴加速度使丙烯酸溶液和過硫酸銨溶液在規(guī)定時間內(nèi)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2 h，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(chǎn)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(yè)過氧碳酸鈉。

2 結(jié)果分析

2.1 過氧碳酸鈉產(chǎn)品質(zhì)量與穩(wěn)定劑聚丙烯酸鈉極限黏數(shù)之間的關(guān)系

通過生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)聚丙烯酸鈉的極限黏數(shù)對過氧碳酸鈉的產(chǎn)品質(zhì)量有較大的影響，本文針對這一現(xiàn)象做了大量實驗，結(jié)果如圖1和圖2所示。

圖1 過氧碳酸鈉活性氧含量與PAAS極限黏數(shù)之間的關(guān)系

圖2 過氧碳酸鈉堆積密度與PAAS極限黏數(shù)之間的關(guān)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(zhì)量越好。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 2764－2008工業(yè)過氧碳酸鈉要求，活性氧含量≥13.5%，堆積密度0.40～1.20 kg/m3。從圖1中可以看出，穩(wěn)定劑PAAS的極限黏數(shù)介于0.15～0.25 dL/g時，過氧碳酸鈉的質(zhì)量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 PAAS極限黏數(shù)與滴加溫度及滴加時間的關(guān)系

本文按照1.3的制備工藝考察了PAAS極限黏數(shù)與滴加溫度及滴加時間的關(guān)系，結(jié)果如表3，其中滴加總時間分別為 3 h、3.5 h、4 h。

圖3 PAAS極限黏數(shù)與滴加溫度及滴加時間的關(guān)系

從上述數(shù)據(jù)可以看出，滴加溫度越高，極限黏數(shù)越低;滴加時間越短，即滴加速度越快，極限黏數(shù)越低，但影響不是很大。為了達(dá)到較好的穩(wěn)定效果，使產(chǎn)品極限黏數(shù)在0.15～0.25 dL/g之間，溫度應(yīng)控制在80～84℃之間，滴加速度應(yīng)控制滴完時間在3.5 h左右，滴加速度太快，反應(yīng)太劇烈，容易導(dǎo)致沖料事故，滴加速度太慢，加長了工藝周期，降低了生產(chǎn)效率。

3 結(jié)論

PAAS作為過氧碳酸鈉穩(wěn)定劑時，其極限黏數(shù)介于0.15～0.25 dL/g時，穩(wěn)定效果最好，可以得到高品質(zhì)過氧碳酸鈉產(chǎn)品。生產(chǎn)PAAS時，其極限黏數(shù)與滴加溫度有較大的關(guān)系，與滴加速度的關(guān)系較小，控制滴加在80～84℃之間時，產(chǎn)品極限黏數(shù)在0.15 ～0.25 dL/g。

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

［2］梁慧鋒.穩(wěn)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(wěn)定性的技術(shù)進(jìn)展［J］.精細(xì)化工原料及中間體，2010(12):24－28.

［4］毛 磊，童仕唐.過碳酸鈉生產(chǎn)中穩(wěn)定劑的選擇［J］.遼寧化工，2006，(2):102－109.