背景及概述[1][2]
過碳酸鈉是由碳酸鈉和過氧化氫復(fù)合形成的一種新型氧系漂白劑。外觀為白色，松散、流動性較好的顆粒狀或粉末狀固體。它易溶于水，10 ℃時溶解度為12 .3 g/100g H2O，并隨著溫度升高，其溶解度也相應(yīng)增大。過碳酸鈉是一種無毒的物質(zhì)，但其固體粉末狀物或濃度較高的溶液對皮膚、粘膜和眼睛均有一定的刺激性，但在稀釋溶液中無任何刺激作用，所以在實際使用中不會對環(huán)境產(chǎn)生污染；它也屬熱敏性物質(zhì)，干燥的過碳酸鈉在120 ℃分解，但在遇水遇熱以及重金屬和有機(jī)物質(zhì)混合時，極易分解生成碳酸鈉、水和氧氣，其穩(wěn)定性隨溫度的上升而下降。
過碳酸鈉在水中易離解成碳酸鈉和過氧化氫，在堿性溶液中因過氧化氫進(jìn)行反應(yīng)生成水和氧，生成的氧具有漂白作用，從而顯示極強(qiáng)的漂白性，而且它具有碳酸鈉和過氧化氫的雙重性質(zhì)，水溶液呈堿性，3 %水溶液的pH 值為10～11。過碳酸鈉與酸中和生成相應(yīng)的鈉鹽，并放出二氧化碳，可用以定量地測定過碳酸鈉。過碳酸鈉與傳統(tǒng)的硼系、磷系洗滌助劑類似，遇水釋放出氧原子而呈現(xiàn)出漂白和殺菌作用，而且它無毒、無害，又能保持織物原有色彩和光澤，非常適用于合成纖維的洗滌、食品餐具的消毒、水果的保鮮，還可用作污水處理劑、氧氣發(fā)生劑等。
性質(zhì)[1]
過碳酸鈉的理論活性氧值為15.28 %，其分子結(jié)構(gòu)包括3 種類型：Na2CO3·2H2O2、Na2CO3·nH2O2·mH2O 和2Na2C2O3·3H2O2 。由于制法不同，性質(zhì)也有所差異。目前市場上銷售的產(chǎn)品均屬于Na2CO3·nH2O2·mH2O類型，外觀為白色、松散、流動性較好的顆粒狀或粉末狀固體，易溶于水，10 ℃時溶解度為12.3g/100g H2O，并且隨著溫度的升高，其溶解度也相應(yīng)增加過碳酸鈉屬熱敏性物質(zhì)，干燥的過碳酸鈉在120 ℃分解，但在遇水、遇熱以及與重金屬和有機(jī)物質(zhì)混合時，極易分解生成碳酸鈉、水和氧氣，其穩(wěn)定性隨溫度的上升而下降。
所以在生產(chǎn)過程中需要加入穩(wěn)定劑，以得到穩(wěn)定性好的過碳酸鈉產(chǎn)品，保證其在一定貯存期內(nèi)仍具有高活性的氧含量，并且在低溫和干燥的條件下存放。過碳酸鈉在水中易離解成碳酸鈉和過氧化氫，在堿性溶液中因過氧化氫生成水和氧，生成的氧具有漂白作用，從而顯示出極強(qiáng)的漂白作用。
過碳酸鈉是一種無毒的物質(zhì)，其固體粉狀物或濃度較高的溶液對皮膚、粘膜和眼均有一定的刺激性，但在稀釋溶液中無任何刺激作用，所以在實際使用中不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。過碳酸鈉具有碳酸鈉和過氧化氫的雙重性質(zhì)，水溶液呈堿性，3 %水溶液的pH 值為10 —11 。在中性或酸性條件下，過碳酸鈉遇到氯、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑表現(xiàn)出一定的還原性，可作為測定過碳酸鈉含量的依據(jù)。過碳酸鈉與酸中和生成相應(yīng)的鈉鹽，并放出二氧化碳，可用以定量地測定過碳酸鈉。
應(yīng)用[1]
1. 洗滌助劑
傳統(tǒng)的氧系漂白劑主要為過硼酸鈉，雖然過硼酸鈉也有較高的活性氧，長期廣泛用作漂白劑的組分，但其水中的溶解速度在低于20 ℃時比較緩慢，所以在冷水中的漂白效果不理想。另外還存在價格較高以及硼元素對農(nóng)作物有影響等缺點(diǎn)。而過碳酸鈉無味、無毒，在冷水中也易于溶解，溶于水后能釋放出氧而起到漂白殺菌等多種功效，符合現(xiàn)代洗滌劑發(fā)展潮流。
加上其生產(chǎn)成本比過硼酸鈉低，適宜寒冷地區(qū)和冬天使用，又不會對農(nóng)作物產(chǎn)生危害，因此在洗滌劑中正逐漸取代過硼酸鈉而得到日益廣泛的應(yīng)用。將過碳酸鈉作為一種活性組分添加在洗滌劑中，可以提高其去污能力，又不會帶來二次污染。與傳統(tǒng)的氯系漂白劑相比較，過碳酸鈉無臭、無毒、無污染、它釋放的活性氧具有優(yōu)良的去漬增白功能，碳酸鈉本身也有較好的去污能力，所以被視為理想的洗滌劑組分。
過碳酸鈉沒有較濃的異味，對有芳香味的有機(jī)添加劑及增白劑無破壞作用，且能保持其香味，特別適合用作低磷或無磷洗滌劑，克服磷對水質(zhì)的污染，因而特別適用于氯系漂白劑所不適用的合成纖維、動物纖維、樹脂加工纖維和熒光增白劑處理過的纖維等，且不易使布料損壞。此外，過碳酸鈉在造紙工業(yè)中也可用作紙漿漂白劑，以減少對環(huán)境的污染。
2. 急救氧氣源
由于過碳酸鈉易分解放出氧氣，如果在合適的催化劑(如錳、鐵、銅等化合物)存在下控制氧氣產(chǎn)生的速率，就可將過碳酸鈉作為急救用的氧源使用。用不同濃度的聚乙烯醇(或乙二醇、阿拉伯膠等)分別將催化劑(錳、銅、鐵、鈷化合物)制成在水中溶速度不同的固體物，一起混入過碳酸鈉中。當(dāng)需要氧氣時，在固體物中加入適量的水，由于它們的溶解速度不同，所以能依次與過碳酸鈉接觸并發(fā)生反應(yīng)，逐次放出氧氣。
這樣只要調(diào)配好固體催化劑在水的溶解度，就可保證過碳酸鈉均勻、持續(xù)地放出氧氣，以滿足急救的需求。與氧氣瓶或其它藥劑供氧相比，利用過碳酸鈉發(fā)生氧用于急救供氧，處理簡便，使用安全，價格便宜，特別適合于如護(hù)送病人醫(yī)院途中的呼吸用氧、前線傷員、邊遠(yuǎn)地區(qū)病人的臨時急救用氧、解決火災(zāi)發(fā)生地區(qū)和地下設(shè)施的暫時缺氧等場合使用。
3. 化學(xué)合成
近年來，過碳酸鈉在化學(xué)方面的應(yīng)用越來越廣泛。如過碳酸鈉可用于醛基轉(zhuǎn)化為酚羥基化反應(yīng)、有機(jī)硼烷氧化、腈水解等反應(yīng)中。此外，還可用于硫醚與胺的氧化、烯烴的環(huán)氧化、酮的氧化以及α-二酮的斷裂氧化等反應(yīng)中。
4. 食品、餐具的消毒
由于過碳酸鈉是一種新型氧系漂白劑，具有滅菌消毒作用，因而大量用于食品和餐具的洗滌和消毒方面。如1 %的過碳酸鈉溶液在26 ℃以上可殺滅大腸桿菌以及葡萄球菌等；2.5 %的過碳酸鈉溶液在38 ℃時可殺滅肝炎病毒。另外，過碳酸鈉還可用于食品保鮮消毒，1 %的過碳酸鈉水溶液可使水果和蔬菜在貯存4 —5 個月后仍保持不腐爛變質(zhì)。
5. 其它
過碳酸鈉可以替代過氧化鈣作為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的產(chǎn)氧劑，放氧速度明顯高于過氧化鈣，并可給在貯運(yùn)過程中的魚、蝦、蟹等生物供氧保鮮。另外，過碳酸鈉還可用作還原染料和硫化染料的顯色劑、口腔消毒劑、金屬表面處理劑、電鍍洗滌劑、污水處理劑以及高分子聚合控制劑等。
穩(wěn)定性[3]
提高過碳酸鈉穩(wěn)定性是產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵，影響過碳酸鈉穩(wěn)定性的因素主要有環(huán)境的濕度、溫度以及產(chǎn)品中金屬雜質(zhì)的含量，所以增加過碳酸鈉穩(wěn)定性的途徑大致有減少原料的雜質(zhì)含量，尤其是重金屬離子；添加無機(jī)物和有機(jī)物使其與金屬離子形成螯合物；用某些有機(jī)和無機(jī)化合物包復(fù)過碳酸鈉粒子，以隔絕與濕空氣接觸的機(jī)會，改善產(chǎn)品的貯存環(huán)境。
1. 減少原料中的雜質(zhì)
工業(yè)用碳酸鈉中一般含有鐵、錳、銅等金屬離子，這些金屬離子能促進(jìn)過碳酸鈉的分解，致使過碳酸鈉穩(wěn)定性降低.要除去這些金屬離子可以將碳酸鈉溶解在水中，加硫酸鎂和硅酸鈉沉淀出雜質(zhì)，把得到的精制碳酸鈉水溶液供給反應(yīng)系統(tǒng)，或在連續(xù)的有精制工序的過碳酸鈉制造工序中，在過濾碳酸鈉后的濾液中加入所需要量的碳酸鈉和水，用同樣的方法也可以除去重金屬。該法雖能較容易地除去促使過氧化氫分解的金屬，但在反應(yīng)物系中有過量水存在，故溶解在該過量水中的過碳酸鈉損失大，從工業(yè)角度看，不能算是一種好的方法。
2. 加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑
經(jīng)多方面研究認(rèn)為，在碳酸鈉與過氧化氫反應(yīng)過程中加入有機(jī)螯合物和各種無機(jī)鹽類，可以大大提高制得的過碳酸鈉的穩(wěn)定性。加入的穩(wěn)定劑的種類很多，可分為無機(jī)化合物和有機(jī)化合物兩大類。
1）無機(jī)化合物有：(1)磷酸或磷酸鹽類：如正磷酸；磷酸；磷酸鈉；磷酸二氫鈉；六偏磷酸鈉；焦磷酸鈉等。(2)堿金屬或堿土金屬鹽類：如硫酸鈉；硫酸鎂；氯化鎂等。(3)硅酸鹽類：如硅酸鈉；偏硅酸鈉等.(4)硼酸或硼酸鹽：如硼酸；偏硼酸鈉等。
2）有機(jī)化合物有：(1)有機(jī)胺類化合物：如乙撐二胺四醋酸鹽；二乙烯三胺五醋酸鹽等。(2)醇類化合物：如聚乙二醇類、聚乙二硫醇類化合物.(3)螯和物與表面活性劑：如8 -羥基喹啉；α-苯偶姻肟等。(4)脂肪族氨基酸及其鹽類：如乙氨酸；谷蛋白；明膠等。(5)芳香族化合物：如磺酸鎂鹽；高級脂肪醇的硫酸脂鎂鹽等。(6)銨鹽羧酸鹽類：如EDTA。(7)非離子表面活性劑：如高級醇；高級脂肪的甘油脂等.穩(wěn)定劑的選擇多采用一種或兩種以上無機(jī)和有機(jī)化合物組合，這樣比采用單一穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果更佳，就一般原料和操作條件而言，無機(jī)化合物添加量一般在0 .01 %～ 1 %，有機(jī)化合物添加量在0 .02 %～ 0 .5 %。用上述穩(wěn)定劑可使制得的過碳酸鈉的有效氧含量高，結(jié)晶中的過氧化氫和碳酸鈉的組成液接近理論值，產(chǎn)品質(zhì)量好，儲存穩(wěn)定性能好。
3. 用有機(jī)物、無機(jī)物覆蓋過碳酸鈉
成膜的處理方法是將堿土金屬鹽類水溶液噴到過碳酸鈉上進(jìn)行混合攪拌或?qū)A土金屬鹽類水溶液加入到過碳酸鈉水的懸浮液中混合攪拌，處理后的過碳酸鈉用過濾或離心分離的方法進(jìn)行分離，然后進(jìn)行水洗、干燥得到穩(wěn)定的過碳酸鈉.另外，改進(jìn)過碳酸鈉的合成工藝及穩(wěn)定劑的配方，也是一種有效地提高過碳酸鈉穩(wěn)定性的途。
制備[3]
1. 原理
過碳酸鈉合成方法中，雖然不同的方法可以制取不同組成形式的過碳酸鈉，但最基本的原理都是由碳酸鈉、過氧化氫和水三組分體系，它們利用氫鍵所形成的不太穩(wěn)定加成化合物過碳酸鈉，反應(yīng)方程式如下：
2. 過碳酸鈉的合成方法
過碳酸鈉性質(zhì)的特殊性質(zhì)決定著其制備方法的特殊性，當(dāng)代對過碳酸鈉的研究主要集中在其制備方法的研究方面，過碳酸鈉的主要制備方法有干法和濕法兩大類。所謂干法就是在流動氣流中將碳酸鈉水溶液和過氧化氫水溶液噴霧在過碳酸鈉晶種上，干燥并使結(jié)晶成長，或者直接將過氧化氫添加到Na2CO3顆粒上并進(jìn)行反應(yīng)；濕法則是由過氧化氫和碳酸鈉水溶液以一定的溫度在間歇式或連續(xù)式結(jié)晶反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)、結(jié)晶、再經(jīng)干燥而得成品，經(jīng)分離得到的母液可返回反應(yīng)工序重新利用.濕法是目前普遍采用的生產(chǎn)工藝。主要包括噴霧法、結(jié)晶法和醇析法。
1）常溫合成過碳酸鈉
先在反應(yīng)器中加入一定量的無水碳酸鈉和一定體積的蒸餾水，溶解后加入穩(wěn)定劑，使溫度保持在15~20 ℃之間，按無水碳酸鈉與過氧化氫的摩爾比為1∶1 .5，滴加到碳酸鈉溶液中，反應(yīng)60 分鐘后，減壓過濾，產(chǎn)品50~55 ℃烘干，即得產(chǎn)品.母液經(jīng)蒸餾，可以循環(huán)使用。
2）粒狀過碳酸鈉的制備
在攪拌下，在氯化鈉和碳酸鈉的溶液中，加工業(yè)碳酸鈉制成懸濁液，另將含有穩(wěn)定劑的過氧化氫按一定比例和一定速度加入，整個過程控制在15 ～30 ℃范圍，保持1~2 小時。固液分離，干燥，得小顆粒狀產(chǎn)品。
3）改良濕法制備過碳酸鈉
改良濕法是新近開發(fā)的制備穩(wěn)定過碳酸鈉的新工藝，它是在低濃度的雙氧水中，加入一定的碳酸鈉，反應(yīng)后，過濾，干燥，即可得到穩(wěn)定的過碳酸鈉。該法工藝簡單，流程短，產(chǎn)品收率高，工藝條件容易掌握。
4）高穩(wěn)定過碳酸鈉的制備
將一定比例的工業(yè)碳酸鈉、50 %雙氧水、穩(wěn)定劑和鹽析劑加入母液中，然后再向體系中逐漸加入工業(yè)碳酸鈉、50 %雙氧水、穩(wěn)定劑和鹽析劑，待反應(yīng)完全后，晶體過濾，干燥即得產(chǎn)品。
5）穩(wěn)定性過碳酸鈉的合成
用含有一定量雙氧水和碳酸鈉得溶液作為母液，然后在將含有穩(wěn)定劑的雙氧水和碳酸鈉分次加入到體系中，加料完成后，繼續(xù)反應(yīng)2 小時，靜置結(jié)晶，過濾，干燥即得產(chǎn)品。
6）其它制備過碳酸鈉的方法
當(dāng)過氧化氫與碳酸鈉反應(yīng)時，加入適量的硅酸鹽(偏硅酸鈉或硅酸鈉)和鎂鹽(硫酸鎂或氯化鎂)一起反應(yīng)。分離出來的塊狀過碳酸鈉可選用下述兩種方法處理：①按每75~92 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過碳酸鈉加入2 .5~8 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的濃度為1.5 %-10 %的雙氧水的比例處理，所得混合物用壓片法等造粒，即可得到吸濕性小的過碳酸鈉；②按每100 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過碳酸鈉加入0 .05~15 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鎂鹽或二胺四乙酸鹽的比例處理，所得混合物用壓片法等造粒，也可得到溶解性好的過碳酸鈉。
用沸騰床技術(shù)合成過碳酸鈉，其合成工藝是，在沸騰床反應(yīng)器內(nèi)將碳酸鈉和過氧化氫溶液混合，鼓入空氣使二者反應(yīng)生成過碳酸鈉微晶。微晶在此處不斷擴(kuò)大，直到合乎要求。排出晶粒進(jìn)行涂層工序，涂層室也采用沸騰技術(shù)。用可相容的無機(jī)鹽類形成均勻的涂層以穩(wěn)定過碳酸鈉的活性氧，該法制得的過碳酸鈉活性氧含量約為13 %。
在有氯化鈉或硫酸鈉、鎂離子、六偏磷酸鹽存在的情況下，通過碳酸鈉與過氧化氫反應(yīng)制備過碳酸鈉.在反應(yīng)器中裝入干燥的過碳酸鈉粒子，再在常溫下把含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %～ 70 %的過氧化氫溶液與含15 %～ 34 %的碳酸鈉溶液加入到反應(yīng)器中，使過碳酸鈉粒子表面潤濕，形成附加的過碳酸鈉，把經(jīng)過潤濕的過碳酸鈉在沸騰床型干燥器中進(jìn)行干燥，得到的過碳酸鈉粒子經(jīng)過相對濕度小于80 %的沸騰床用氣體使其固化，然后選出所需大小的粒子作為產(chǎn)品。
要參考資料
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