過一硫酸氫鈉復合鹽的合成

過一硫酸氫鈉復合鹽的合成王銘佳;馬園園瀏在彤;李國庭【摘要】基于過一硫酸氫鉀復合鹽的合成原理，以雙氧水、硫酸、碳酸鈉為原料，通過實驗成功合成了一種新型酸性過氧化物消毒劑——過一硫酸氫鈉復合鹽(2NaHSO5?NaHSO4?Na2sO4),并利用正交實驗確定了最佳工藝條件：原料雙氧水、硫酸、碳酸鈉物質(zhì)的量比為6.4:1.4:1、合成過一硫酸的溫度為-4C中和溫度為10°C.實驗結果表明，過一硫酸氫鈉復合鹽具有較高的活性氧含量,性能略優(yōu)于過一硫酸氫鉀復合鹽.％Basedonthesynthesisprincipleofpotassiummonopersulfatecompound,anewtypeofacidperoxidedisinfectantsodiummonopersulfatetriple-salt(2NaHSO5-NaHSO4-Na2SO4)wassynthesizedwithhydrogenperoxide,sulfuricacidandsodiumcarbonateasrawmaterials.Theoptimumprocessconditionswereconfirmedbyorthogonaltest,whichareasfollows:theamount-of-substanceratioofrawmaterialswas6.4：1.4：1,thereactiontemperaturewas-4Candtheneutralizationtemperaturewas10C.Theexperimentalresultsshowedthatthesodiummonopersulfatetriplesalthadhigheractiveoxygencontentandbetterperformancethanthatofpotassiummonopersulfatetriplesalt.【期刊名稱】《無機鹽工業(yè)》【年(卷)，期】2018(050)004【總頁數(shù)】3頁(P40-42)【關鍵詞】過一硫酸氫鈉;過一硫酸;碳酸鈉【作者】王銘佳;馬園園瀏在彤;李國庭【作者單位】河北科技大學，河北石家莊050018；河北科技大學，河北石家莊050018;河北科技大學，河北石家莊050018;河北科技大學，河北石家莊050018【正文語種】中文【中圖分類】TQ125.14隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，污水排放量越來越大，對各類水體形成不同程度的化學污染，因而消毒劑的應用也越來越受重視。傳統(tǒng)的高級氧化消毒技術是以?OH為主要活性物質(zhì)［1］，雖然其消毒效果較好，但存在刺激性、毒性、不穩(wěn)定性等缺點?；诹蛩岣杂苫鵖O4-?的高級氧化消毒技術是最近十幾年發(fā)展起來的新型高級氧化消毒技術，過一硫酸氫鉀復合鹽是近年來投入工業(yè)生產(chǎn)的具有代表性的酸性氧化消毒劑，其在固態(tài)時安全穩(wěn)定、不易發(fā)生化學反應、在水中分解放出氧氣和硫酸鉀、不產(chǎn)生有害物質(zhì)、安全環(huán)保，屬于“綠色”藥劑［2］。過一硫酸氫鉀復合鹽屬于低毒類物質(zhì)，其殺菌譜廣、對皮膚刺激性小、安全性比較好［3］,是一種比較理想的消毒劑。但其用量過大也存在毒性安全風險［4］。而且中國鉀資源較少［5］、鈉資源豐富，且鉀化合物對溫度比較敏感，制備工藝路線較復雜，而鈉化合物相對穩(wěn)定，制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低。鈉和鉀是具有類似化學性質(zhì)的金屬，結合中國鈉資源豐富的特點，有必要開展過一硫酸氫鈉復合鹽的制備工藝研究。筆者基于過一硫酸氫鉀復合鹽的合成原理［6］,通過實驗成功合成了過一硫酸氫鈉復合鹽。1實驗部分1.1實驗原料及儀器原料：50%雙氧水；98%濃硫酸；99.8%無水碳酸鈉；蒸餾水。儀器：DC-3005A型低溫恒溫槽；JJ-I型精密定時電動攪拌器；JY2001型電子天平；FA1004B型分析天平；101-2AB型電熱恒溫鼓風干燥箱。1.2實驗原理制備過一硫酸氫鈉復合鹽分為兩個步驟，分別是過一硫酸的合成和過一硫酸與碳酸鈉的中和反應。過一硫酸的合成：過一硫酸氫鈉復合鹽的合成：總反應：1.3實驗流程1）過一硫酸的合成。在裝有一定量雙氧水的四口瓶中，邊攪拌邊滴加一定濃度的硫酸溶液，反應溫度控制在-4°C左右，合成過一硫酸。2）過一硫酸氫鈉復合鹽的合成。制備好的過一硫酸在攪拌下加入一定量的無水碳酸鈉粉末，控制溫度為4~10C，待碳酸鈉粉末完全溶解后繼續(xù)恒溫攪拌30min使之充分反應。生成復合物的pH約為2,pH不能大于3，否則過一硫酸氫鈉會分解而引起活性氧損失。反應完畢后，將反應液置于冰箱中結晶約12h，取出抽濾，濾餅放入鼓風干燥箱內(nèi)在40C烘干即得產(chǎn)品。1.4檢測方法過一硫酸氫鈉中活性氧含量的測定采用間接碘量法。量取75mL蒸餾水于碘量瓶中，加入15mL質(zhì)量分數(shù)為10%的硫酸溶液和10mL質(zhì)量分數(shù)為25%的碘化鉀溶液，稱取適量產(chǎn)品于碘量瓶中搖勻。暗處放置5min，用標準硫代硫酸鈉溶液滴定。檢測原理:1）活性氧含量計算：X1=Vxcx0.008x100/m。式中：X1為過一硫酸氫鈉復合鹽活性氧的質(zhì)量分數(shù)，％；V為樣品消耗硫代硫酸鈉標準溶液的體積，mL；c為硫代硫酸鈉標準溶液的濃度，mol/L；m為試樣的質(zhì)量，g。2）活性成分（NaHSO5）質(zhì)量分數(shù)計算：X2=X1/0.1176。式中：X2為活性成分（NaHSO5）質(zhì)量分數(shù)，％；X1為活性氧質(zhì)量分數(shù)，％。2結果與討論2.1硫酸濃度對活性氧含量的影響在雙氧水定量的基礎上，改變硫酸濃度，測定產(chǎn)物中活性氧的含量。硫酸濃度與活性氧含量的關系見圖1。由圖1看出，當硫酸濃度為8.5mol/L以下時，過一硫酸氫鈉復合鹽中的活性氧含量較高，之后隨著硫酸濃度的增加活性氧含量降低。因此硫酸濃度不宜過高，適宜的硫酸濃度為7.0~8.5mol/L。圖1硫酸濃度對過一硫酸氫鈉復合鹽活性氧含量的影響2.2穩(wěn)定劑對活性氧含量的影響由于雙氧水易分解不穩(wěn)定，一般需要采用雙氧水穩(wěn)定劑。硅酸鹽穩(wěn)定劑使用較多，傳統(tǒng)工藝中一般采用硅酸鈉作為氧漂穩(wěn)定劑，因為它的穩(wěn)定效果最佳、價格低廉，至今仍在應用。但它存在一些弊病，如漂后產(chǎn)品手感粗硬、易結硅垢、設備易被破壞等［7］。實驗探究了5種穩(wěn)定劑對過一硫酸氫鈉復合鹽活性氧含量的影響，結果見圖2。由圖2看出，自制雙氧水穩(wěn)定劑對提高過一硫酸氫鈉復合鹽的活性氧含量有更好的效果。圖2穩(wěn)定劑對過一硫酸氫鈉復合鹽活性氧含量的影響2.3正交實驗為探索原料及中和溫度對合成過一硫酸氫鈉復合鹽活性和產(chǎn)率的影響，固定雙氧水用量，以雙氧水與硫酸物質(zhì)的量比、中和溫度、碳酸鈉用量這3個條件做三因素三水平的正交實驗，實驗因素及水平見表1,實驗方案及結果見表2。表1正交實驗因素及水平？通過正交實驗結果可以看出，較優(yōu)工藝條件為A2B3C2。通過極差分析可知，對過一硫酸氫鈉中活性氧含量影響最大的因素是雙氧水與硫酸物質(zhì)的量比，其次是中和溫度，碳酸鈉的影響最小。根據(jù)較優(yōu)組合實驗得到的產(chǎn)品活性氧質(zhì)量分數(shù)為4.6%，此時穩(wěn)定性最好。表2正交實驗方案、結果及極差分析序號因素w（活性氧）/%ABC13.9521224.1911134.4442124.6013354.6262314.5822374.2583214.6531393324.57k14.1934.2674.393k24.6004.4874.453k34.4904.5304.437R0.4070.2630.060優(yōu)水平A2B3C22.4過一硫酸氫鈉復合鹽與過一硫酸氫鉀復合鹽的比較將過一硫酸氫鈉復合鹽與過一硫酸氫鉀復合鹽主要指標進行比較，結果見表3。由表3可知，過一硫酸氫鈉復合鹽的性能優(yōu)于過一硫酸氫鉀復合鹽的性能。表3過一硫酸氫鈉復合鹽與過一硫酸氫鉀復合鹽主要指標對比性氧損失）/%pH（1%溶液）過一硫酸氫鉀復鹽項目產(chǎn)品外觀w（理論活性氧）/%w（實際活性氧）/%穩(wěn)定性（月活白色粉末5.2>4.5<1.02.1~2.3過一硫酸氫鈉復鹽白色顆粒5.3>4.6<0.92.1~2.33結論采用雙氧水、濃硫酸、碳酸鈉為原料合成過一硫酸氫鈉復合鹽，原料最佳物質(zhì)的量比為1.4:0.304:0.217,化簡為6.4:1.4:1，合成過一硫酸的溫度為4C左右，中和反應溫度以10°C為宜，產(chǎn)品的活性氧含量高于過一硫酸氫鉀復合鹽。過一硫酸氫鈉復合鹽是一種新型酸性氧化消毒劑，產(chǎn)品活性氧含量較高、穩(wěn)定性較好、制備工藝簡單、原料來源廣泛且價格低廉，預期其在農(nóng)業(yè)、食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理等方面具有良好的發(fā)展前景。參考文獻：[1]安洪欣.單過硫酸氫鉀的復合鈉鹽的殺菌消毒效果的應用研究[J].科技創(chuàng)新導報，2010(13):4-5.[2]凌俊，王亭，儷和生.環(huán)境友好型殺菌劑單過硫酸氫鉀的性能評價及應用[J].現(xiàn)代化工，2011(5):83-85.[3]KnollmannR,vanDeLBM.Denturecleansingcomposition:US,6300295[P].2001-10-09[4]敖秀瑋，李豪杰，劉文君，等.單過硫酸氫鉀復合粉在飲用水消毒