过氧碳酸钠的应用
过碳酸钠(化学文摘社编号15630-89-4)的分子式为2氯化钠3H2O,分子量为314.02。它的英文名称是过碳酸钠,它被称为固体过氧化氢、过氧化钠和固体过氧化氢。它是过氧化氢和碳酸钠的加成化合物,分解后产生氧气、水和碳酸钠。过碳酸钠不仅具有液态过氧化氢的功能,而且在低水温下快速分解释放氧气,实现漂白、去污、杀菌和去除异味的功能;同时,分解产生的碳酸钠可以提高水的酸碱度,减少硬水中的钙镁离子,软化水,随着酸碱度的增加,污垢和纤维之间产生更多的负电荷,因此污垢和纤维之间的排斥作用可以提高漂白和洗涤效果。
作为高效氧漂白剂的代表,过碳酸钠已广泛应用于洗涤(洗衣粉、漂白粉等)。)、印染、纺织、造纸、医药卫生、家用和个人护理产品配方等。过碳酸钠在洗涤(洗衣粉、漂白粉等)领域显示出优异的应用效果和广阔的应用前景。)、印染、纺织、造纸、医药卫生、家用和个人护理产品配方等。目前,制约过碳酸钠应用的主要因素是:一些产品的使用成本和稳定性不能满足应用要求。然而,随着人们对氧漂白和环保要求的提高,以及过碳酸钠生产工艺的改进,过碳酸钠在不久的将来将会有更广阔的应用前景和更经济的使用成本。
织物上的污垢可分为水溶性污垢、油脂污垢、染料污垢、油性污垢、蛋白质污垢和淀粉污垢。由表面活性剂和常用助剂组成的洗涤剂基本上可以去除油性污垢、蛋白质污垢和淀粉污垢。必须添加漂白剂来去除颜料污垢,尤其是残留污垢引起的泛黄是最困难的问题。因此,自20世纪60年代以来,过硼酸钠漂白剂在欧洲和美国一直被用作洗涤剂成分。然而,由于硼的危害越来越为人所知,欧洲等国家已经颁布了限制硼的禁令,作为一种新型的环境漂白剂,过碳酸钠已经完全取代了洗涤剂中的过硼酸钠。
目前,在欧洲和美国市场,过碳酸钠被添加到超浓缩洗衣粉中,并且过碳酸钠也被添加到许多常规洗衣粉中。拉丁美洲和欧洲的典型洗涤配方都含有过碳酸钠漂白剂。在消费者对洗涤产品功效的需求日益多样化,市场开发的产品功能越来越强大,社会环保意识逐渐增强的背景下,过碳酸钠在国内高端洗衣粉中的应用有望大规模推广:目前,国内有很多高端品牌的洗涤剂中添加了过碳酸钠。
为了更好地提高过碳酸钠在洗涤剂中的作用,四乙酰乙二胺(漂白活化剂)也被成功地添加到洗衣粉和其他清洁卫生产品中。欧美的添加量为普通洗衣粉(TAED,0.5% ~ 3%);浓缩洗衣粉(TAED,3% ~ 8%);彩色漂粉(TAED,8% ~ 20%);洗碗剂(TAED,4% ~ 5%)。这大大提高了洗涤剂的低温清洗能力,进一步增强了过碳酸钠的漂白能力。成立于1928年的化工原料和化工产品制造企业ChurchDwight的产品就是典型的成功例子。
其产品OxiClean的主要活性成分是过碳酸钠,它被认为具有很强的去污能力。产生能量的家用清洁剂和衣物洗涤剂。根据5万多项消费者调查,在由最著名的美国家庭花园颁发的2010年最佳新产品奖中,OxiClean产品被评为最佳卫生产品。
过碳酸钠是保存牙齿颜色的优质活性成分。经过18个月的临床研究,证实含有19%过碳酸钠的佳洁士夜间效果产品和含有6%过氧化氢的佳洁士美白牙膏的美白效果没有显著差异。长期随访研究还表明,佳洁士夜间效果产品不会产生明显的副产品。《贝才富》杂志在评价佳洁士的这两种产品时指出,佳洁士美白牙膏和佳洁士夜效曾经实现了3亿美元的零售额和70%的市场份额。
同时,过碳酸钠在漂白变色无髓牙方面有很大的应用潜力。牙齿变得无髓后,牙齿会变成深灰色或棕色,变得暗淡且不美观。佩洛塔斯联邦大学的实验室研究结果证实,过碳酸钠在漂白变色无髓牙中起作用,其细胞毒性和遗传毒性与普通变色无髓牙如过氧化氢和过氧化脲相当。
1)作为杀菌消毒产品的应用
过碳酸钠可用于杀灭大肠杆菌、葡萄球菌和肝炎病毒等常见细菌,因此可用作医院和公共场所的消毒剂、餐具和水果的消毒剂、肥皂消毒剂等。双氧水,苏威公司的过碳酸钠产品。就是一个例子。同时,过碳酸钠和四乙酰乙二胺可以复合成固体过乙酸。与传统的液体过氧乙酸相比,固体过氧乙酸由过碳酸钠和四乙酰乙二胺复配而成,具有运输、储存和使用安全方便、杀菌效果强等特点,在非典时期得到了广泛应用。
2)过碳酸钠在化工过程中的应用
过碳酸钠可以在醛基转化为酚羟基、有机硼烷氧化、腈水解、硫醚和胺氧化、烯烃环氧化、酮氧化和仅一种或两种酮氧化的反应中用作氧化剂。此外,过碳酸钠还可用作金属表面处理剂、电镀洗涤剂和聚合物聚合控制剂。在国内外,过碳酸钠已被广泛用来代替过氧化氢完成相关的有机氧化反应。过碳酸钠最大的优点是反应温和,易于在有机体系中控制。与过氧化氢相比,反应过程的安全性大大提高。同时,在一些特殊的氧化过程中,与其他氧化剂相比,过碳酸钠具有一些独特的性质:含水量极低。
3)过碳酸钠在造纸工业中的应用
国外研究证明过碳酸钠是纸浆加工中一种有效的漂白剂。从某些指标来看,过碳酸钠的处理优于过氧化氢。2005年,加拿大魁北克大学的研究人员在第59届亚太信息技术协会年会暨展览会上证实了这一点。加拿大造纸研究所的科技人员测试了过碳酸钠漂白针叶木和硬木机械浆的效率和环境影响。结果表明,当过碳酸钠用量为15.4%(相当于5.0%过氧化氢)时,漂白针叶木热机械浆或阔叶木化学热机械浆的白度提高了15% ~ 16%。对于软木热机械浆,过碳酸钠的漂白效率与过氧化氢相同;对于硬木化学热机械浆,过碳酸钠的漂白效果略好于过氧化氢。根据以上数据,过碳酸钠是一种很好的漂白剂,适用于漂白机械浆TMP和CTMP。
4)过碳酸钠在急救或组织工程中的应用
过碳酸钠是急救的优质氧源。过碳酸钠与含有聚乙烯酸和任何复合催化剂如铜、铁、钴和锰的固体物质混合。氧气用于急救时,加入适量的水即可分解氧气,简单方便,供氧量大。该氧源适用于家庭(尤其是农村家庭)、军事、地下建筑、采矿、抗洪、消防、救灾等急救场合。这是一种很好的急救供氧剂。
过碳酸钠作为一种供氧剂,可以促进医学组织工程技术的发展。在组织工程中,
过碳酸钠作为一种固体芬顿试剂,在工业废水处理和去除土壤中持久性有机污染物方面具有巨大的潜力。芬顿试剂是一种以亚铁离子(Fe2)为催化剂,过氧化氢(H: 02)进行化学氧化的废水处理方法。亚铁离子和过氧化氢组成的体系,又称芬顿试剂,能产生强氧化的羟基自由基,与水溶液中的难降解有机物形成有机自由基,破坏其结构,最终被氧化分解。
芬顿氧化能有效处理含硝基苯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等有机物的废水,可用于废水的脱色和除臭。国外已将过碳酸钠应用于土壤修复,其机理包括:1)氧化;2)促进生物修复。该产品可以通过向基础中提供氧气来增强需氧细菌的生物降解。
此外,在渔业养殖中,过碳酸钠是一种有效的充氧剂和杀菌剂。在园艺方面也有应用。例如,美国环境保护署(美国环保局,或美国环保局,或美国国家环境保护署,或美国环境保护署)在其《Biopesticides Registration ActionDocument》(个人电脑代码128860)中指出,过碳酸钠的最终产品可用于温室、储藏室、苗圃地、绿色植物和草坪的土壤表面。此外,过碳酸钠产品也被用于快速处理无氯游泳池水质。
过碳酸钠的生产方法有很多,不同的生产方法可以制备不同形式和规格的产品。但它可以分为两类:干法生产过程和湿法生产过程。
干法生产工艺——将过氧化氢溶液喷洒在流化床沸腾的无水碳酸钠上,用热空气制备过碳酸钠晶体。这种方法虽然生产工艺简单,但由于稳定性差、活性氧含量低、生产工艺严格、操作困难,在工业上很少使用。
湿法生产工艺——是在稳定剂的存在下,使过氧化氢水溶液与碳酸钠反应,控制反应温度在5以下,然后加入盐析剂使过碳酸钠结晶,离心,风干,得到过碳酸钠成品。该方法生产的产品稳定性好,技术成熟,已在工业上得到广泛应用。目前,生产方法有喷雾法、低温结晶法和溶剂法。反应式如下:
反应流程如下:
由于过碳酸钠不稳定,当系统中存在重金属离子等杂质,且在高温高湿条件下容易分解时,除了在低湿条件下反应外,还需要加入稳定剂。发现在碳酸钠与过氧化氢反应过程中加入有机化合物和各种无机盐稳定剂可以大大提高过氧化钠产品的稳定性。
加入的稳定剂有很多种,包括无机化合物和有机化合物,其中无机化合物有:1)磷酸或磷酸盐。如正磷酸、磷酸、磷酸钠、磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠等;2)碱金属或碱土金属盐。如硫酸钠、硫酸镁和氯化镁;3)硅酸盐。如硅酸盐和硅酸钠;4)硼酸或硼酸盐。
如硼酸和偏硼酸钠;有机化合物包括:1)有机胺化合物。如乙二胺乙酸酯和二乙烯三胺五乙酸酯;2)醇化合物。如聚乙二醇和聚乙二醇化合物;3)螯合物和表面活性剂,如8-羟基喹啉、安息香肟等。4)脂肪族氨基酸及其盐,如赖氨酸、面筋、明胶等。5)芳香族化合物。如高级脂肪醇的磺酸镁和硫酸镁;6)铵盐和羧酸盐,如乙二胺四乙酸;7)非离子表面活性剂。如高级醇、高级脂肪酸甘油酯等。
生产中应根据价格和原料易得的原则选择稳定剂,应使用一种或两种以上的无机和有机化合物,使稳定效果优于单一稳定剂。就一般原料和操作条件而言,无机化合物的加入量一般为0.01% ~ 1.0%,有机化合物的加入量为0.02% ~ 0.5%。稳定剂可以通过喷涂在成品表面或在反应过程中加入。使用上述稳定剂,制得的过碳酸钠的有效氧含量高,结晶时过氧化氢和碳酸钠的组成液接近理论值,产品质量好,储存稳定性好。
主要参考文献[1]魏一凡,卢洪武,张敏敏,等.过碳酸钠的应用[J].日用化学品科学,2013 (8): 36-38。
杨仁堂、陈福柯。引用该论文王志平,王志平,王志平.中华纸业,2001,22(6): 49-50。
张伟,赵美静。引用该论文王志平,王志平,王志平.化学技术市场,2007,30(8): 33-37。
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