三聚氰胺產(chǎn)品濁度與OAT含量關(guān)系實驗研究

袁紅玲，戴 斌，李 孟，宋賢明，李圣君

(河南心連心化學工業(yè)集團股份有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453731)

三聚氰胺(Melamine)，俗稱密胺/蜜胺、蛋白精，分子式為C3H6N6，是一種氮含量較高的雜環(huán)有機化合物，主要用于浸漬紙、人造板加工、制膠、密胺粉等工業(yè)領(lǐng)域，不可用于食品加工或食品添加物。OAT是高壓法三聚氰胺(簡稱三胺，OAT)生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的一種羥基酰胺類副產(chǎn)物，主要成分是三聚氰酸一酰胺(Ammelide)和三聚氰酸二酰胺(Ammeline)[1]。方程式如下：

在第四代高壓法三胺正常生產(chǎn)過程中，通過控制凈化系統(tǒng)可以最大程度上降低副產(chǎn)物OAT的生成量；通過控制結(jié)晶系統(tǒng)可以避免OAT帶入三胺產(chǎn)品中；最終通過廢水分解工序?qū)AT完全分解為氨和CO2后實現(xiàn)循環(huán)利用[2]。所以正常生產(chǎn)情況下，三胺產(chǎn)品中一般不會有副產(chǎn)物OAT的存在。

由于副產(chǎn)物OAT含量并不是常見的分析指標，且分析時間較長，約20 h。通過生產(chǎn)經(jīng)驗累積及查閱文獻發(fā)現(xiàn)，三聚氰胺的濁度指標或與副產(chǎn)物OAT含量有關(guān)，且OAT含量越高，濁度越高[3]。為了驗證這一關(guān)系，并得到確切的關(guān)系方程式，擬通過設計實驗方案進行實驗驗證。

1 實驗材料及儀器

配樣材料：OAT(取自某第三代高壓法三胺裝置)、三聚氰胺產(chǎn)品(取自某第四代高壓法三胺裝置)。實驗藥品：pH值為8.3±0.2甲醛水溶液，Hazen標準溶液，預先煮沸除去CO2的水。配樣儀器：玻璃皿、烘干箱、研缽、小勺，150 μm(100目)篩網(wǎng)、電子天平、密封袋、標簽紙。實驗儀器：管式真空加熱爐、循環(huán)水真空泵、電熱鼓風干燥箱、電子天平、馬弗爐、純水pH計、集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、濁度儀。

2 實驗方案設計

配置含不同OAT含量的三胺樣品，橫坐標OAT含量數(shù)據(jù)注意均布及全面，縱坐標為分析指標結(jié)果?？紤]到后期數(shù)據(jù)的處理，設計配制8個樣品，其中樣品1為空白樣品，每個樣品配制重量約200 g，保證能完成3個平行實驗。實驗設計見表1。

表1 三聚氰胺中添加OAT含量設計表

3 樣品的制作及分析

3.1 OAT的烘干

先將黏濕的塊狀OAT初步分成小塊，放入玻璃皿中，放入烘箱中設置溫度105 ℃，烘干約2 h；烘干后取出將大塊破碎成小塊再烘干2 h；第2次烘干后取出用研缽研磨成細粒，再烘干1 h；第3次烘干后再次用研缽研磨成細粉；根據(jù)干度情況可延長烘干時間。

3.2 樣品的制備

將烘干并研磨成細粉的OAT，用150 μm(100目)篩網(wǎng)篩分出約10 g細粉作為本次添加使用。按照實驗方案設計的表格數(shù)據(jù)，用電子天平配制不同OAT含量的三聚氰胺樣品，質(zhì)量精確到小數(shù)點后2位，配置完成后充分混合均勻。每份樣品按照：“樣品1、樣品2、樣品3……”進行標識。

3.3 樣品的分析

樣品的分析嚴格按照GB/T 9567—2016《工業(yè)用三聚氰胺》進行。樣品按照以下順序進行分析：濁度和色度→純度→水分→pH值→灰分。

4 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理

4.1 實驗結(jié)果

實驗結(jié)果取3個平行樣品結(jié)果的平均值，結(jié)果見表2。

表2 不同OAT含量的三聚氰胺樣品分析結(jié)果

4.2 實驗結(jié)論

根據(jù)分析結(jié)果，可得出以下結(jié)論：①純度分析采用的是升華法，為非仲裁法，純度隨著OAT含量的升高而降低，但并非是嚴格的線性關(guān)系。②濁度分析采用的是濁度儀法。從結(jié)果看，OAT對三聚氰胺產(chǎn)品濁度指標的影響最大，其次是產(chǎn)品色度。③OAT對三聚氰胺產(chǎn)品的其他指標，如水分、pH值、灰分等，影響較小，或無規(guī)律影響。

4.3 數(shù)據(jù)處理

實驗得出，OAT對三聚氰胺產(chǎn)品濁度指標的影響最大，需要通過數(shù)據(jù)處理找出兩者之間的關(guān)系。通過對OAT含量與產(chǎn)品濁度數(shù)據(jù)進行模擬回歸，得出產(chǎn)品濁度與OAT含量的平方呈正比，方程式大致為：y=810.46x2+1 283.1x+1.36，具體關(guān)系曲線見圖1。

圖1 三聚氰胺濁度與OAT含量關(guān)系曲線

5 結(jié)論

通過實驗方案設計，得出OAT含量對三聚氰胺水分、pH值、灰分等指標的影響較小或者無規(guī)律影響；OAT含量對三聚氰胺的濁度的影響最大，其次是產(chǎn)品色度。三聚氰胺產(chǎn)品濁度與OAT含量的平方成正比關(guān)系，實驗關(guān)系式：y=810.46x2+1 283.1x+1.36，產(chǎn)品中OAT含(x)量越高，產(chǎn)品濁度(y)越高。

根據(jù)方程式計算：產(chǎn)品濁度為20(國標優(yōu)等品指標)，對應的OAT含量為0.014 4%，約144×10-6；例如國內(nèi)某高壓法三胺裝置優(yōu)等品的濁度一般<2，對應OAT含量為0.000 5%，約5×10-6，故OAT含量可以忽略不計。由此，可以通過常用的濁度指標來初步判斷三聚氰胺產(chǎn)品中OAT含量的高低，實現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)劣的快速判定。