硫酸鈉-過氧化氫-氯化鈉加合物制備新方法

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(1.常州工程職業技術學院，江蘇常州 213164；2.牡丹江大學)

硫酸鈉-過氧化氫-氯化鈉加合物(4Na2SO4·2H2O2·NaCl)是一種新型精細化工產品，可作為過碳酸鈉、過硼酸鈉等堿性過氧化物的替代品，在洗滌劑、紡織、醫藥等行業作為洗滌劑助劑、漂白劑、消毒劑得到廣泛應用。4Na2SO4·2H2O2·NaCl加合物過氧化氫理論含量為9.79% (質量分數，下同)，根據加合物產品的質量要求，過氧化氫含量大于9.20%為合格產品[1]。筆者以低濃度雙氧水為原料，按照4Na2SO4·2H2O2·NaCl結構中硫酸鈉與氯化鈉化學計量確定質量比例，雙氧水較化學計量質量稍過量，合成出過氧化氫質量分數達到9.20%以上的合格產品。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

試劑：雙氧水(質量分數為30%，下同)、無水硫酸鈉、氯化鈉，均為分析純。儀器：JJ-1A數顯電動攪拌器；DHG-9140A型電熱風恒溫鼓風干燥箱。

1.2 實驗方法

原料配比：依據4Na2SO4·2H2O2·NaCl結構式，將硫酸鈉與氯化鈉按照化學計量確定質量比例、30%雙氧水較化學計量質量稍過量。以此原料配比制備4Na2SO4·2H2O2·NaCl加合物目前還未見文獻報道。筆者以這樣的原料配比進行實驗的目的在于，在原料利用率最大化基礎上能夠制備出過氧化氫質量分數達到9.20%以上的產品。

實驗方法：稱取一定質量的硫酸鈉、氯化鈉置于反應器中混合均勻，將一定量30%雙氧水緩慢加入反應器中，在攪拌條件下反應，達到指定反應時間后抽濾得到白色粉末，將白色粉末干燥、稱其質量，并分析產品中雙氧水含量。

1.3 產品分析

產品中雙氧水質量分數采用高錳酸鉀法滴定[2]。產品穩定性計算：取一定量的4Na2SO4·2H2O2·NaCl產品，置于干燥器內一個月，測定其雙氧水質量分數，并計算產品的穩定度[3]。產品穩定度=(放置一個月后雙氧水質量分數/放置前雙氧水質量分數)×100%。

2 實驗結果與討論

2.1 雙氧水用量對產品質量的影響

固定條件：反應溫度為15 ℃(當時室溫)，反應時間為60 min，硫酸鈉加入量為56.8 g，氯化鈉加入量為5.85 g，干燥溫度為35 ℃，干燥時間為60 min。考察了雙氧水用量對產品產量和過氧化氫含量的影響，結果見表1。由表1看出，產品中過氧化氫含量隨著雙氧水用量的增加而增加，但當過氧化氫用量達到27～30 g時，產品中過氧化氫含量增加幅度不大。考慮到隨著雙氧水用量的增加，溶液會變稀，產品損失量會增加，所以在保證產品合格的前題下，30%雙氧水用量確定為30 g。

表1 雙氧水用量對4Na2SO4·2H2O2·NaCl產品的影響

2.2 反應時間對產品質量的影響

固定其他條件同2.1節，考察反應時間對產品產量和過氧化氫含量的影響，結果見表2。由表2看出：反應時間<45 min時，產品中過氧化氫含量較低，這可能是由于反應時間偏短，反應不夠充分；反應時間為60 min時，產品中過氧化氫質量分數達到9.47%，已經達到產品質量要求。故確定反應時間為60 min。

表2 反應時間對4Na2SO4·2H2O2·NaCl產品的影響

2.3 反應溫度對產品質量的影響

固定其他條件同2.1節，考察反應溫度對產品產量和過氧化氫含量的影響，結果見表3。由表3看出，產品產量和過氧化氫含量隨著溫度的升高而降低。這是由于：溫度低有利于產品的結晶，所以低溫度下產品產量較高；溫度升高，雙氧水可能會分解，易使產品中過氧化氫含量降低。由表3可知，在15～30 ℃條件下，產品產量和過氧化氫含量變化不是很大，都能保證產品合格，因此確定反應溫度為15～30 ℃。

表3 反應溫度對4Na2SO4·2H2O2·NaCl產品的影響

2.4 干燥溫度對產品質量的影響

文獻報道4Na2SO4·2H2O2·NaCl產品干燥溫度為50 ℃，干燥時間為40 min[4]。筆者分別在35 ℃和50 ℃干燥不同的時間，考察了干燥溫度對產品過氧化氫含量的影響，結果見表4。由表4看出：干燥溫度為50 ℃時，干燥時間由40 min延長到50 min，產品中過氧化氫含量變化較大，由合格品變為不合格品，說明干燥溫度為50 ℃時，隨著時間的增加過氧化氫發生了分解；干燥溫度為35 ℃時，在較寬的干燥時間范圍內，過氧化氫含量變化不大。所以，確定干燥溫度為35 ℃，干燥時間為60 min。

表4 干燥溫度對4Na2SO4·2H2O2·NaCl產品的影響

3 產品表征

3.1 紅外光譜分析

圖1為產品的紅外光譜圖。由圖1可以看出，H2O2在887 cm-1處出現—O—O—伸縮振動吸收峰，在OH鍵的伸縮區域在3 192 cm-1處出現—OH吸收峰，與文獻[5]報道基本一致，證明產物為目標產物4Na2SO4·2H2O2·NaCl。

圖1 產品紅外光譜圖

3.2 穩定性檢測

將室溫下放置一個月的3組產品進行過氧化氫質量分數檢測，結果見表5。由表5可以看出，將4Na2SO4·2H2O2·NaCl產品于室溫下放置一個月，其穩定度都在99.50%以上，說明產品在室溫下儲存較穩定，不需要添加任何穩定劑。

表5 4Na2SO4·2H2O2·NaCl產品穩定性測定

4 結論

以硫酸鈉、氯化鈉和雙氧水為原料制備4Na2SO4·2H2O2·NaCl加合物產品。較佳條件：硫酸鈉加入量56.8 g，氯化鈉加入量5.85 g，30%過氧化氫加入量30 g，反應時間60 min，反應溫度15～30 ℃，干燥溫度35 ℃，干燥時間60 min。此條件下制得產品的過氧化氫質量分數大于9.20%，但難以達到優質產品(9.70%以上)要求。將產品于室溫放置一個月，其穩定度達99.50%以上。

[1] 邱自力,張向前,王鴻顯.不同合成條件對硫酸鈉-過氧化氫-氯化鈉加合物產品產量和質量的影響[J].沈陽農業大學學報,2008，39(2):254-256.

[2] 武漢大學.分析化學實驗[M].2版.北京:高等教育出版社,1985:302-304.

[3] 王鴻顯,趙紅坤,李娟,等.硫酸鈉-過氧化氫-氯化鈉加合物合成研究[J].海湖鹽與化工,2004,33(1):12-14.

[4] 李本斌,趙紅坤,李娟,等.硫酸鈉-過氧化氫-氯化鈉加合物濕樣品的含水量及其干燥條件研究[J].浙江化工,2003,34(9):17-18.

[5] 田潔,張桂珍,張媛,等.硫酸鈉-雙氧水-氯化鈉加合物制備工藝條件優化及表征[J].天津化工,2008,22(6):16-18.