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氢氧化钠

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三聚磷酸钠

三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate)分类代码 GBl5.003,INS451(i)。化学结构:本品为一类无定形水溶性线状聚磷酸盐,两端以Na2 PO4终止,化学式Na5P3 O10,相对分子质量367.86。常用于食品中,作水分保持剂、品质改良剂、pH调节剂、金属螯合剂[1]  。
中文名三聚磷酸钠英文名Sodium Tripolyphosphate
别    称磷酸五钠,焦偏磷酸钠,STPP,三聚磷酸五钠
化学式Na 5 P 3 O 10CAS登录号7758-29-4熔    点622℃
水溶性易溶于水密    度0.35~0.90g/cm3外    观白色粉末
摩尔质量367.86中文同义词磷酸五钠 焦偏磷酸钠 STPP 

物理性质

物化性质:白色粉末状结晶,流动性较好。
密度:Ⅰ型的密度为2.62g/cm3,Ⅱ型的密度为2.57g/cm3。
熔点:622℃ 。
溶解性:易溶于水,其水溶液呈碱性。20 g/100 mL (20℃)。

化学性质

水合性能
三聚磷酸钠因生成温度不同而有高温型(Ⅰ型)和低温型(Ⅱ型)之分,其区别在于两者的键长和键角不同,Ⅰ型和Ⅱ型产品水合后均生成六水合物Na5P3O10·6H2O,在相同条件下,Ⅰ型水合作用较快产生的热量高,溶于水时易产生结块现象,这是由于Ⅰ型结构中存在四配位体的钠离子,四配位体对水有强亲和力,反之Ⅱ型在水中则以很慢的速度生成六水物。
三聚磷酸钠在室温下相当稳定,在潮湿的空气中会缓慢的发生水解反应,最终生成正磷酸钠,反应如下:Na5P3O10+2H2O→2Na2HPO4+NaH2PO4。
对金属离子的螯合能力
三聚磷酸钠与溶于水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等金属离子有络合作用,生成可溶性络合物,如: Na5P3O10+Ca2+→Na3(CaP3O10)+2Na+。
三聚磷酸钠的络合能力一般以钙值表示,即100g磷酸盐所能络合钙离子的克数,理论值为13.4。
缓冲作用
三聚磷酸钠水溶液呈弱碱性(1%水溶液的PH值约为9.7),它在PH为4.3~14范围水)中,形成悬浊液(类似乳化液)的作用,即分散作用。三聚磷酸钠也能使液态、固态微粒更好的溶于液体(如水)介质中,使溶液外观完全透明,好像真溶液一样,这就是增溶作用。由于三聚磷酸钠具有以上独特的性能,使之成为洗衣粉中的一种重要的理想原料。 [3] 
生产工艺
三聚磷酸钠由磷酸经纯碱中和成正磷酸钠,再经缩合而成。生产磷酸的方法有湿法和热法两种。湿法是将磷矿和无机酸(通常用硫酸,也可用盐酸的)反应后,经萃取、精制后即得磷酸。热法是在电炉中将磷矿与焦炭和硅石一起焙烧,磷矿物还原成磷,然后氧化、水合,即得磷酸。
由正磷酸盐制取三聚磷酸钠的工艺则比较简单,流程短,控制操作方便。主要有两种方法。
①喷雾干燥-转炉缩聚二段法:喷雾干燥器为一圆筒,上部与带有气体喷嘴的卧式燃烧器相接。温度为400~500℃的气体经燃烧器通入喷雾干燥塔的上部,同时用高压(4.2MPa)泵将正磷酸盐的溶液喷入。含水 5%以下的干燥产品不断从干燥器下部取出。正磷酸盐混合物在旋转炉中脱水缩聚成三聚磷酸钠。此法特点是产品无需进行粉碎,喷雾干燥器干燥效率高,干燥物料很均匀,不会发生分层现象。缺点是干燥与缩聚分两段进行,直接加热脱水时粉尘损失大。
②干燥-脱水一段法:将料浆喷入旋转炉,炉内用喷嘴送入热气或燃烧石油以加热。环状挡板将炉分成火焰段和加热段。在加热段中,物料最终脱水缩聚而转化成三聚磷酸钠。冷却筒与旋转炉连成一体,由冷却筒出来的粒状产品在研磨机中磨细,从炉中带出的少量粉料在旋风分离器中回收。此法将干燥、脱水和冷却结合在一个单元设备内进行,使流程大为简化,热利用率较高,而且可以减少基建投资,改善劳动条件。
技术要求
1. 外观:白色颗粒或粉状
2. 工业三聚磷酸钠应符合下表要求(GB9983-2004)
项目指标
优等品 一等品 合格品
白度,% ≥ 90.0 85.0 80.0
五氧化二磷(P2O5),% ≥ 57.0 56.5 55.0
三聚磷酸钠(Na5P3O10)含量,% ≥ 96.0 90.0 85.0
水不溶物含量,% ≤ 0.10 0.10 0.15
铁含量(Fe),% ≤ 0.007 0.015 0.030
PH值(1%溶液)9.2-10.0
颗粒度通过1.00mm试验筛的筛分率不低于95%

含量分析

(FCC法)
一、试剂制备
  1。乙酸钾缓冲液(pH5.0)取乙酸钾78.5g,溶于1000mL水中,用乙酸调节溶液至pH5.0。加碘化汞数毫克以抑制霉菌生长。
  2。0.3 mol/L氯化钾溶液 取氯化钾22.35g,溶于水,加5mL上述乙酸钾缓冲液,用水稀释至1000mL,混匀。加碘化汞,mg。
  3。0.6 mol/L氯化钾溶液 取氯化钾4.7g,溶于水,加5mL上述乙酸钾缓冲液,用水稀释至1000mL,混匀。加碘化汞,mg。
  4。1mol/L氯化钾溶液 取氯化钾74.5g,用水溶解,加5mL上述乙酸钾缓冲液,加水稀释至1000mL,混合。加碘化汞,mg。
  二、色谱柱
  用一长20~40cm、内径为20~28mm的标准色谱柱,封上一粗孔烧结板,如不各有活栓,则在柱的出口接一段短的聚乙烯软管,再接一只孔径为3~4mm的活栓。
  三、操作
  关上活栓,用水注满烧结板和活栓之间的空间,并连一真空管路至活栓上。用100~200目或200~400目强碱型阴离子交换树脂(Dowex 18)或相似级别的苯乙烯/二乙烯基苯离子交换树脂,与水按1:1制各成浆状液。滗去极细的粒子和泡沫,如此反复2~3次,或直到无细小悬浮物质或泡沫为止。用浆状液灌满色谱柱,打开活栓,经真空吸装树床,至水位略高于树脂床顶部时,立即关闭活栓。在任何情况下均不得使水位低于树脂平面。如此反复进行,至所装树脂高于烧结板15cm为止。取一张紧贴有玻璃纤维的滤纸,放在树脂床的顶部,再取一有孔的聚乙烯皿放在滤纸上面。也可以在树脂床的顶部装上一层松散的玻璃棉。用一橡皮塞塞住柱顶,在橡皮塞的中央插一根长7.6cm的毛细管(内径1.5mm,外径7tnm),伸出塞子底下的长度约12mrn。用一段聚乙烯软管将毛细管和一500mL分液漏斗的下管相联。并将分液漏斗放在柱上面的铁圈中。关闭所有活栓,在分液漏斗中加水100mL,以供洗涤色谱柱。先旋开分液漏斗活栓,然后放开色谱柱活栓,流动速度约5mL/min。当分液漏斗中放完时,先关色谱柱活栓,然后关分液漏斗活栓。
  准确称取预经105℃下干燥4h的试祥约500mg,放入一250mL容量瓶中,用水溶解并定容后混合。取此溶液10.0mL移入分液漏斗,打开两活栓,让溶液流入色谱柱,另用水⒛涮淋洗分液漏斗,弃去洗提液。
  将0.3mol/L氯化钾溶液370mL加入分液漏斗,并让此溶液通过色谱柱,弃去此洗提液。再将0.6mol/L氯化钾溶液250mL加入分液漏斗,让溶液通过色谱柱,将此洗提液收集于一400mL烧杯中。(为保证下一轮操作时有干净的色谱柱,可用1mol/L氯化钾溶液100mL通过该色谱柱,液(TS-148)数滴,用浓氨试液(TS-14)中和该溶液。加1g硝酸铵结晶,搅拌使之溶解,冷却。在搅拌下加人15mL钼酸铵试液(TS-22),并强烈搅拌3min,或间歇搅拌下放置10~15min。用吸滤法过滤烧杯内容物,用一25 mm高的瓷漏斗,其中放6~7mrn厚的纸浆垫层,垫层上面用一层硅藻土悬浮液盖住。烧杯内容物移人滤器后,用1%硝酸钠或硝酸钾溶液分5次、每次10mL洗涤烧杯,并使洗液通过滤器。然后再用此洗液分5次每次5mL洗涤过滤器。将滤垫和沉淀返回人烧杯,用水冲洗漏斗并流人烧杯,再用水稀释至约150mL。通过滴定管滴加0.1mol/L氢氧化钠,至黄色沉淀溶解后,再多加5~6rnl。加酚酞试液(TS-167)数滴,用0.1mol/L硝酸滴定过量的碱。最后用0.1mol/L氢氧化钠滴定到首次出现粉红色。所加0.1mol/L氢氧化钠的总量减去滴定硝酸所耗量之差,即为磷钼酸盐所消耗的0.1mol/L氢氧化钠的量(V;以mL计)。最后按公式0.533×25V算出样品中三聚磷酸钠(Na5P3O10)的量,以mg计。

分类

按结构和形状分为白色粉末无水物(Na5P3O10)和直角平行六面体结晶的六水合物(Na5P3O10·6H2O)无水物有Ⅰ型和Ⅱ型之分。工业用三聚磷酸钠实际上是Ⅰ型和Ⅱ型的混合物。Ⅰ型溶解速度快,经水合生成六水合物时热效应大,在大气中易吸潮结块。Ⅱ型吸潮较慢,不易结块。因此,洗涤剂用三聚磷酸钠中Ⅰ型含量不宜太高,一般控制在10~30%。 [4] 

安全性

LD50:大鼠经口6500rng/kg(bw);ADI:MTDI70mg/kg(以各种来源的总磷计,FAO/WHO,1994);GRAS:FDA-21CFR173.370;182.6760 [1]  。

用途

工业

用作洗涤品助剂,亦可用于石油、冶金、采矿、造纸、水处理等。主要用作合成洗涤剂的助剂,用于肥皂增效剂和防止条皂油脂析出和起霜。对润滑油和脂肪有强烈的乳化作用,可用于调节缓冲皂液的PH值。工业用水的软水剂。制革---剂。染色助剂。油漆、高岭土、氧化镁、碳酸钙等工业中配制悬浮时作分散剂。钻井泥浆分散剂。造纸工业用作防油污剂。食品工业中用于罐头,果汁饮料,奶制品,豆乳等的品质改良剂,水分保持剂。主要供火腿罐头嫩化,蚕豆罐头中使豆皮软化,亦可用作软化剂和增稠剂。
STPP还存在其不可避免的环境危害,由于本身含磷,容易造成水体富营养化。
由于国家的限磷政策的出台,三聚磷酸钠在洗涤剂助剂方面的应用逐渐减少,逐步被层状硅酸钠、分子筛等产品代替。

食品行业

水分保持剂、品质改良剂、pH调节剂、金属螯合剂。我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760-2011)规定:罐头、果汁(果味型)饮料、植物蛋白饮料,最大使用量为1.0g/kg;乳制品、禽肉制品、肉制品、冰淇淋、方便面,最大使用量为5.0g/kg。复合磷酸盐使用时,以磷酸盐计,罐头肉制品不得超过1.0g/kg;炼乳不得超过0.50g/kg;本品与焦磷酸钠、磷酸钠复合使用时,以磷酸盐计不得超过5g/kg;西式蒸煮,烟熏火腿按GB13101-1991《西式蒸煮,烟熏火腿卫生标准》执行,复合使用时不得超过5g/kg(西式火腿可适当多加,以磷酸盐计为8g/kg。其他使用参考:用于火腿罐头,在适当条件下有利于产品质量的提高,如成品形态完整、色泽好、肉质柔嫩、容易切片、切面有光泽。三聚磷酸钠用于火腿原料肉的腌制,每l00kg肉加3号混合盐(精盐91.65%、砂糖8%、亚硝酸钠0.35%)2.2kg、三聚磷酸钠85g,充分搅拌均匀,在0~4℃冷库中腌制48~72h,效果良好。用于蚕豆罐头生产,可使豆皮软化。许多果蔬有坚韧的外皮,随着果蔬的成熟,外皮愈加坚韧。在果蔬加工热烫或浸泡用水中,加入聚磷酸盐,可络合钙,从而降低外皮的坚韧度 [1]  。

使用注意事项

风险术语:R36/37/38:Irritating to eyes, respiratory system and skin。 刺激眼睛、呼吸系统和皮肤。
安全术语:S24/25:Avoid contact with skin and eyes。避免与皮肤和眼睛接触。
注意:S24/25Avoid contact with skin and eyes。避免与皮肤和眼睛接触。
S26 In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice。
不慎与眼睛接触后,请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。
S36 Wear suitable protective clothing。
穿戴适当的防护服。
储运:储存在密闭的容器中。储存于阴凉,干燥,通风良好的地方远离不相容物质。存储有利于受保护的湿气。

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