CN113582141B - 一种高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法，包括如下步骤：S1）将母液、纯碱和稳定剂配置成碱液，再将碱液与双氧水反应合成出有效活性氧≥14.7%的过碳酸钠；其中，母液为8‑10%的纯碱、15‑25%的氯化钠及水配置成的溶液；S2）将合成的过碳酸钠进行包裹、干燥，采用多层包裹，包裹完成后干燥得成品。本发明的优点为：通过控制过碳酸钠产品的氯化钠含量，从而提高产品的纯度以及产品的有效活性氧，保证产品的纯度在96%以上；同时，为了更好地融合包裹材料与核心过碳酸钠、环境之间的相容性，采用分段多层包裹工艺，在过碳酸钠产品形成厚实、均匀、牢固度高的包裹膜，所得产品的微量热TAM≤15uw/g（40℃）。
Description
技术领域
本发明涉及无机化工技术领域，具体涉及一种高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法。
背景技术
过碳酸钠具有较好的杀菌、漂白功能，它被广泛地应用于洗涤剂领域。过碳酸钠作为洗涤剂中的氧化剂，可替代氯系漂白剂，它不仅可使纤维不泛黄，不受损伤，而且对印染织品不会引起褪色、变色，使织物色彩更鲜艳，尤其对奶渍、血渍、汗渍等污垢的洗涤漂白效果更佳。作为洗涤助剂，过碳酸钠对有芳香味的有机添加剂及增白剂无破坏作用，并能保持香味。正是由于以上特点，过碳酸钠不但可以增加洗衣粉的规格品种，提高洗衣粉的档次，调整产品结构，而且也有利于减少环境的污染。
过碳酸钠是以碳酸钠和过氧化氢为主原料，在一定的温度条件和内外稳定剂的作用下，以氢键形式结合而成，所以它的稳定性一般较差，只需要一个很小的力量就能使其破坏。洗涤剂中的水分和其它洗涤助剂（沸石、酶、漂白活化剂或香料）往往会促进过碳酸钠的分解，致使其漂白作用降低。
过碳酸钠和过硼酸钠作为新型氧系高效漂白杀菌剂的代表，近年来在洗涤工业中各居一席之地。比较而言，过碳酸钠在洗涤温度、环境保护、价格等方面均表现出了明显的优势，在20℃～60℃，过碳酸钠的低温活性大于过硼酸钠。因此，过碳酸钠大有取代过硼酸钠之势，但过碳酸钠在洗涤助剂中的稳定性尚不及过硼酸钠，具体表现在湿稳定性方面，过硼酸钠的湿稳定性通常可以达到82%以上，而现有过碳酸钠最好的也只能在60-70%之间，所以目前一些欧美国家仍在大量使用相对价格昂贵且又富含硼元素的过硼酸钠。
但是，将过碳酸钠添加到洗涤添加中，湿稳定性高低对于其使用的安全性还是有瑕疵，不能完全用来衡量过碳酸钠产品的好坏。过碳酸钠与洗涤助剂相混合时，由于受洗涤助剂水分和其它成分的影响，过碳酸钠会释放出较单独储存时更高的微量热（TAM），从而导致了产品储存时间较短，限制了它的应用。微量热（TAM：Thermal Activity Monitor），用于测量化学反应或物理变化的热量，涉及工艺安全和产品安全。过碳酸钠的TAM值是过碳酸钠稳定性的另一种表达方式，其稳定性随着TAM值的降低而增加，较低的数值表明了良好的储存寿命。
当过碳酸钠被用作洗涤助剂时，TAM作为其稳定性的检测手段，表现出了更强的优势。例如，我们将热稳定性、湿稳定性相对接近但TAM值差异较大的过碳酸钠分别与洗衣粉及其助剂混合，封口包装，放置50℃的烘箱，一周、2周、3周、4周甚至更长时间检测其长期稳定性，2周后TAM较差的过碳酸钠包装袋开始出现了鼓胀，并且随着时间的推移越发严重，而TAM值较好的始终保持了较好的包装状态。可见在洗衣粉的应用中，TAM的测量更能直观地表现过碳酸钠的稳定性。
国内外目前的产品的TAM水平见表2，对于降低过碳酸钠的TAM的研究未见报道，同时国内的TAM值都在60以上，对于存储洗衣粉的安全性带来较多风险，而高稳定性、低TAM的过碳酸钠是趋势所在。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高过碳酸钠与洗涤成分的相容性、稳定性并降低放量热输出的高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
本发明的目的，既能提高过碳酸钠的稳定性，同时能降低过碳酸钠与洗衣粉混合后的TAM，确保产品能储存更长时间，提高产品的安全系数。
本发明的技术创新点在于一方面通过在过碳酸钠制备中进行母液的净化和配比的优化，将过碳酸钠的纯度由目前国内常见的92%提升至96%以上，提纯后的过碳酸钠品质明显优于提纯之前；另一方面采用多功能的分段包裹技术，即在过碳酸钠核心颗粒与环境之间，插入不同功效、不同PH值的包裹材料：首先在颗粒表层包裹与过碳酸钠较为温和的包裹材料，再在外部包裹与环境和过碳酸钠较为相容的包裹材料，形成既厚实又牢固的包裹膜，最大限度地减少环境对核心颗粒的影响；最后将与产品属性相同的材料进行最外层包裹。
在过碳酸钠湿法生产中，产生的母液一般经沉降或过滤后再循环套用。在生产中我们经常发现，这些被套用的母液如果沉降或过滤得过于澄清，则套用效果反而不达预期，具体表现在结晶产物的外观或内在指标均有明显的下降；同样地，如果沉降或过滤得较为简捷，则套用效果同样不够理想，这可能是与母液中的个别微量组分密切相关。也就是说，这些套用母液中某些微量组分是我们希望保留的，而有些是希望去除的。
由于过碳酸钠在水中具有较大的溶解度，在湿法制备工艺中为了提高收率，让反应中连续生成的过碳酸钠能及时地从母液中析出，往往需要添加一定量的盐析剂，如氯化钠等。这部分溶于母液的盐析剂很容易在干燥阶段随湿品进入产品中，这些氯化钠等异物的进入虽然提高了收率，但也不可避免地降低了过碳酸钠的纯度，同时还影响了产品的品质，如产品的吸水性和稳定性。
综上，给我们提供了一种新的思路，即母液的套用和盐析剂的使用，必须要兼顾收率和品质。由此我们提出了一种提高过碳酸钠纯度、提高品质同时不影响收率的制备方法。
一种高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法，包括如下步骤：
S1）将母液、纯碱和稳定剂配置成碱液，再将碱液与双氧水反应合成出有效活性氧≥14.7%的过碳酸钠；
其中，母液为8-10%的纯碱、15-25%的氯化钠及水配置成的溶液；
S2）将合成的过碳酸钠进行包裹、干燥，采用多层包裹，包裹完成后干燥得成品；
具体地，包裹工艺为喷洒溶液进行包裹；干燥工艺为通过流化床、震动床等进行水分的干燥。
进一步地，步骤S1）中，为合成有效活性氧≥14.7%的过碳酸钠，通过液洗法控制过碳酸钠表面的氯化钠含量<1.0%；即当过碳酸钠表面的氯化钠含量控制在<1.0%，过碳酸钠的活性氧就可以达到14.7%以上。具体地，对于产品盐含量的控制主要是通过液洗法将过碳酸钠表面包括氯化钠的杂质冲洗掉。
进一步地，通过液洗法控制过碳酸钠表面的氯化钠含量<0.5%。
进一步地，步骤S1）中，母液、纯碱和稳定剂配置成的碱液中，控制纯碱含量为25-40%，控制氯化钠含量在5-15%。
进一步地，步骤S1）中，母液、纯碱和稳定剂配置成的碱液中，控制纯碱含量为30-35%，控制氯化钠含量在5-10%。
进一步地，步骤S1）中，母液中的氯化钠含量为18-22%。
进一步地，步骤S2）中，将合成的过碳酸钠采用三层包裹，包裹材料占总产品质量的10%-14%。
进一步地，步骤S2）中，将合成的过碳酸钠采用三层包裹，包裹材料占总产品质量的11%-13%。
进一步地，第一层包裹材料为硅酸盐、磷酸盐、磺酸盐、丙烯酸马来酸共聚物、碳酸钠、硫酸钠、泡花碱中的一种或若干种。
进一步地，第二层包裹材料为碳酸钠、硫酸钠、可溶性镁盐、泡花碱中的一种或若干种。
进一步地，第三层包裹材料为母液。
进一步地，第一层包裹材料的质量占包裹总干基的15-35%。
进一步地，第一层包裹材料的质量占包裹总干基的30-35%。
进一步地，第二层包裹材料的质量占包裹总干基的65-85%。
进一步地，第二层包裹材料的质量占包裹总干基的65-70%。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明一种高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法，解决了国内外过碳酸钠产品纯度不够、微放热量偏高、稳定性差、影响与洗衣粉混合使用效果的技术问题，本发明通过控制过碳酸钠产品的氯化钠含量，从而提高产品的纯度以及产品的有效活性氧，降低过碳酸钠产品中的氯化钠、碳酸钠、游离双氧水、稳定剂和母液中的一些杂质，保证产品的纯度在96%以上。同时，为了更好地融合包裹材料与核心过碳酸钠、环境之间的相容性，采用分段多层包裹工艺，在过碳酸钠产品形成厚实、均匀、牢固度高的包裹膜，所得产品的微量热TAM≤15uw/g（40℃）。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作进一步详细的描述。
实施例1
将含有8.7%氯化钠、30%纯碱、水和若干稳定剂配制成碱液，与双氧水参与反应，得到14.8%的过碳酸钠产品；将1kg产品在小型的流化床进行三层包裹，首先包裹固含量为29%的硅酸钠、磺酸及HEDP混合液，再包裹固含量为30%硫酸钠溶液，最后包裹一定量的母液，包裹结束后烘干，得成品。产品活性氧13.2%，产品的微量热TAM：14.5uw/g（40℃）。
实施例2
将含有8.2%氯化钠、30.4%纯碱、水和若干稳定剂配制成碱液，与双氧水参与反应，得到14.7%的过碳酸钠产品；将1kg产品在小型的流化床进行三层包裹，首先包裹固含量为30%的硅酸钠、磺酸混合液，再包裹固含量为30%硫酸镁溶液，最后包裹一定量的母液，包裹结束后烘干，得成品。产品活性氧13.3%，微量热TAM：13.8uw/g（40℃）。
实施例3
将含有8.5%氯化钠、31.5%纯碱、水和若干稳定剂配制成碱液，与双氧水参与反应，得到14.7%的过碳酸钠产品；将1kg产品在小型的流化床进行三层包裹，首先包裹固含量为30%的硅酸钠、磺酸及HEDP混合液，再包裹固含量为30%碳酸钠溶液，最后包裹一定量的母液，包裹结束后烘干，得成品。产品活性氧13.1%，微量热TAM：14.4uw/g（40℃）。
对上述实施例中的产品包裹前取样并检测相关指标，见表1。
表1 实施例1-3中包裹前产品质量对比数据
备注：普通产品的碱液中氯化钠含量在15-25%；本发明产品的碱液中氯化钠含量在5-15%。
如表2所示，为国内外过碳酸钠产品的质量对比。
表2 国内外过碳酸钠产品的质量对比
下面阐述下微量热（TAM：Thermal Activity Monitor）的检测方法。
1、适用范围
适用于过氧碳酸钠热活性的测定。
2、检测原理
一定量的试样装在安瓿瓶中，密封后放到TAM试验箱中，在一恒定的温度下，48小时内记录样品的自加热功率，即为样品的热活性。
3、试剂和仪器
3.1化学品和标准物质
无
3.2仪器和辅助器具：
3.2.1 微发热量测定仪美国-TAM
3.2.2 安瓿瓶：25mL
3.2.3 天平：Max = 210g， d=0.0001g
4、步骤
4.1打开TAM主机电源开关，在仪器正前方温度设定处设定需要的温度，主机已开启，仪器自动加热到设定值且恒温基线走平（约需24h）。同时开启仪器连接的电脑，打开电脑图标“TAM”，点击左上侧“Devices”在其正下方显示两个对话框，上面显示仪器在运行中所测量的实际温度，下面显示仪器8通道在运行过程中的飘移情况。
4.2 称取样品10.00g，放入25mL安瓿瓶中，盖上瓶塞，并用专用工具压紧，在瓶盖上稍微压一小孔，拧上专用螺丝，此瓶为测试样。同样取没有装样品的安瓿瓶1只，盖上瓶塞，并用专用工具压紧，在瓶盖上稍微压一小孔，拧上专用螺丝，此瓶为空白，做参比样。
4.3 待仪器稳定后，按“TAM热活性分析仪”操作流程下“Ampoule模式”操作步骤进行测试：开仪器温度恒定(约24h)→走前基线(约45min)→放样品→稳仪器(约45min) →样品采集（约48h）→取出样品→走后基线(约45min) →出结果。
4.4样品和空白要成对放置，8通道没有放满的情况下，尽量分散开，防止相互干扰(一般A通道放测试样，B通道放参比样)。
4.5 仪器温度恒定很重要，环境温度波动允许±1℃；自身温度波动允许±0.02℃；测定时的稳定条件：Slope＜2.00uw/h，Standard deriat＜4uw。
5．评价
5.1 结果表达
结果表达到整数，单位为uw/g。
5.2计算
X=W/m；
X为单位样品自发热量，uw/g；
W为扣除基线后的样品总发热量，uw；
m为样品质量，g。
以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。
Claims (5)
1.一种高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
S1）将母液、纯碱和稳定剂配置成碱液，再将碱液与双氧水反应合成出有效活性氧≥14.7%的过碳酸钠；
为合成有效活性氧≥14.7%的过碳酸钠，通过液洗法控制过碳酸钠表面的氯化钠含量<0.5%；
其中，母液为8-10%的纯碱、15-25%的氯化钠及水配置成的溶液；
S2）将合成的过碳酸钠进行包裹、干燥，采用多层包裹，包裹完成后干燥得成品；
将合成的过碳酸钠采用三层包裹，包裹材料占总产品质量的11%-13%；
第一层包裹材料为硅酸盐、磷酸盐、磺酸盐、丙烯酸马来酸共聚物、碳酸钠、硫酸钠、泡花碱中的一种或若干种；第二层包裹材料为碳酸钠、硫酸钠、可溶性镁盐、泡花碱中的一种或若干种；第三层包裹材料为母液。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法，其特征在于：步骤S1）中，母液、纯碱和稳定剂配置成的碱液中，控制纯碱含量为30-35%，控制氯化钠含量在5-10%。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法，其特征在于：步骤S1）中，母液中的氯化钠含量为18-22%。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法，其特征在于：第一层包裹材料的质量占包裹总干基的30-35%。
5.根据权利要求1所述的一种高稳定性、低微量热值过碳酸钠的制备方法，其特征在于：第二层包裹材料的质量占包裹总干基的65-70%。
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