工業(yè)級(jí)三聚磷酸鈉

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_{三聚磷酸鈉}

三聚磷酸鈉(sodium tripolyphosphate)分類(lèi)代碼 GBl5.003，INS451(i)。化學(xué)結(jié)構(gòu)：本品為一類(lèi)無(wú)定形水溶性線狀聚磷酸鹽，兩端以Na2 PO4終止，化學(xué)式Na5P3 O10，相對(duì)分子質(zhì)量367.86。常用于食品中，作水分保持劑、品質(zhì)改良劑、pH調(diào)節(jié)劑、金屬螯合劑[1]  。
中文名三聚磷酸鈉英文名Sodium Tripolyphosphate\
別    稱(chēng)磷酸五鈉，焦偏磷酸鈉，STPP，三聚磷酸五鈉
化學(xué)式Na 5 P 3 O 10CAS登錄號(hào)7758-29-4熔    點(diǎn)622℃
水溶性易溶于水密    度0.35～0.90g/cm3外    觀白色粉末
摩爾質(zhì)量367.86中文同義詞磷酸五鈉 焦偏磷酸鈉 STPP 

物理性質(zhì)

物化性質(zhì):白色粉末狀結(jié)晶，流動(dòng)性較好。
密度:Ⅰ型的密度為2.62g/cm3，Ⅱ型的密度為2.57g/cm3。
熔點(diǎn):622℃ 。
溶解性:易溶于水，其水溶液呈堿性。20 g/100 mL (20℃)。

化學(xué)性質(zhì)

水合性能
三聚磷酸鈉因生成溫度不同而有高溫型(Ⅰ型)和低溫型(Ⅱ型)之分，其區(qū)別在于兩者的鍵長(zhǎng)和鍵角不同，Ⅰ型和Ⅱ型產(chǎn)品水合后均生成六水合物Na5P3O10·6H2O，在相同條件下，Ⅰ型水合作用較快產(chǎn)生的熱量高，溶于水時(shí)易產(chǎn)生結(jié)塊現(xiàn)象，這是由于Ⅰ型結(jié)構(gòu)中存在四配位體的鈉離子，四配位體對(duì)水有強(qiáng)親和力，反之Ⅱ型在水中則以很慢的速度生成六水物。
三聚磷酸鈉在室溫下相當(dāng)穩(wěn)定，在潮濕的空氣中會(huì)緩慢的發(fā)生水解反應(yīng)，最終生成正磷酸鈉，反應(yīng)如下：Na5P3O10+2H2O→2Na2HPO4+NaH2PO4。
對(duì)金屬離子的螯合能力
三聚磷酸鈉與溶于水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等金屬離子有絡(luò)合作用，生成可溶性絡(luò)合物，如： Na5P3O10+Ca2+→Na3(CaP3O10)+2Na+。
三聚磷酸鈉的絡(luò)合能力一般以鈣值表示，即100g磷酸鹽所能絡(luò)合鈣離子的克數(shù)，理論值為13.4。
緩沖作用
三聚磷酸鈉水溶液呈弱堿性(1%水溶液的PH值約為9.7)，它在PH為4.3～14范圍水)中，形成懸濁液(類(lèi)似乳化液)的作用，即分散作用。三聚磷酸鈉也能使液態(tài)、固態(tài)微粒更好的溶于液體(如水)介質(zhì)中，使溶液外觀完全透明，好像真溶液一樣，這就是增溶作用。由于三聚磷酸鈉具有以上獨(dú)特的性能，使之成為洗衣粉中的一種重要的理想原料。 [3] 
生產(chǎn)工藝
三聚磷酸鈉由磷酸經(jīng)純堿中和成正磷酸鈉，再經(jīng)縮合而成。生產(chǎn)磷酸的方法有濕法和熱法兩種。濕法是將磷礦和無(wú)機(jī)酸(通常用硫酸，也可用鹽酸的)反應(yīng)后，經(jīng)萃取、精制后即得磷酸。熱法是在電爐中將磷礦與焦炭和硅石一起焙燒，磷礦物還原成磷，然后氧化、水合，即得磷酸。
由正磷酸鹽制取三聚磷酸鈉的工藝則比較簡(jiǎn)單，流程短，控制操作方便。主要有兩種方法。
①?lài)婌F干燥－轉(zhuǎn)爐縮聚二段法:噴霧干燥器為一圓筒，上部與帶有氣體噴嘴的臥式燃燒器相接。溫度為400～500℃的氣體經(jīng)燃燒器通入噴霧干燥塔的上部，同時(shí)用高壓(4.2MPa)泵將正磷酸鹽的溶液噴入。含水 5%以下的干燥產(chǎn)品不斷從干燥器下部取出。正磷酸鹽混合物在旋轉(zhuǎn)爐中脫水縮聚成三聚磷酸鈉。此法特點(diǎn)是產(chǎn)品無(wú)需進(jìn)行粉碎，噴霧干燥器干燥效率高，干燥物料很均勻，不會(huì)發(fā)生分層現(xiàn)象。缺點(diǎn)是干燥與縮聚分兩段進(jìn)行，直接加熱脫水時(shí)粉塵損失大。
②干燥－脫水一段法:將料漿噴入旋轉(zhuǎn)爐，爐內(nèi)用噴嘴送入熱氣或燃燒石油以加熱。環(huán)狀擋板將爐分成火焰段和加熱段。在加熱段中，物料最終脫水縮聚而轉(zhuǎn)化成三聚磷酸鈉。冷卻筒與旋轉(zhuǎn)爐連成一體，由冷卻筒出來(lái)的粒狀產(chǎn)品在研磨機(jī)中磨細(xì)，從爐中帶出的少量粉料在旋風(fēng)分離器中回收。此法將干燥、脫水和冷卻結(jié)合在一個(gè)單元設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，使流程大為簡(jiǎn)化，熱利用率較高，而且可以減少基建投資，改善勞動(dòng)條件。
技術(shù)要求
1. 外觀:白色顆?；蚍蹱?br />2. 工業(yè)三聚磷酸鈉應(yīng)符合下表要求(GB9983-2004)
項(xiàng)目指標(biāo)
優(yōu)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
三聚磷酸鈉(Na5P3O10)含量,% ≥ 96.0 90.0 85.0
水不溶物含量,% ≤ 0.10 0.10 0.15
鐵含量(Fe),% ≤ 0.007 0.015 0.030
PH值(1%溶液)9.2-10.0
顆粒度通過(guò)1.00mm試驗(yàn)篩的篩分率不低于95%

含量分析

(FCC法)
一、試劑制備
　　1。乙酸鉀緩沖液(pH5.0)取乙酸鉀78.5g，溶于1000mL水中，用乙酸調(diào)節(jié)溶液至pH5.0。加碘化汞數(shù)毫克以抑制霉菌生長(zhǎng)。
　　2。0.3 mol/L氯化鉀溶液 取氯化鉀22.35g，溶于水，加5mL上述乙酸鉀緩沖液，用水稀釋至1000mL，混勻。加碘化汞，mg。
　　3。0.6 mol/L氯化鉀溶液 取氯化鉀4.7g，溶于水，加5mL上述乙酸鉀緩沖液，用水稀釋至1000mL，混勻。加碘化汞，mg。
　　4。1mol/L氯化鉀溶液 取氯化鉀74.5g，用水溶解，加5mL上述乙酸鉀緩沖液，加水稀釋至1000mL，混合。加碘化汞，mg。
　　二、色譜柱

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　　用一長(zhǎng)20～40cm、內(nèi)徑為20～28mm的標(biāo)準(zhǔn)色譜柱，封上一粗孔燒結(jié)板，如不各有活栓，則在柱的出口接一段短的聚乙烯軟管，再接一只孔徑為3～4mm的活栓。
　　三、操作
　　關(guān)上活栓，用水注滿(mǎn)燒結(jié)板和活栓之間的空間，并連一真空管路至活栓上。用100～200目或200～400目強(qiáng)堿型陰離子交換樹(shù)脂(Dowex 18)或相似級(jí)別的苯乙烯/二乙烯基苯離子交換樹(shù)脂，與水按1:1制各成漿狀液。潷去極細(xì)的粒子和泡沫，如此反復(fù)2～3次，或直到無(wú)細(xì)小懸浮物質(zhì)或泡沫為止。用漿狀液灌滿(mǎn)色譜柱，打開(kāi)活栓，經(jīng)真空吸裝樹(shù)床，至水位略高于樹(shù)脂床頂部時(shí)，立即關(guān)閉活栓。在任何情況下均不得使水位低于樹(shù)脂平面。如此反復(fù)進(jìn)行，至所裝樹(shù)脂高于燒結(jié)板15cm為止。取一張緊貼有玻璃纖維的濾紙，放在樹(shù)脂床的頂部，再取一有孔的聚乙烯皿放在濾紙上面。也可以在樹(shù)脂床的頂部裝上一層松散的玻璃棉。用一橡皮塞塞住柱頂，在橡皮塞的中央插一根長(zhǎng)7.6cm的毛細(xì)管(內(nèi)徑1.5mm，外徑7tnm)，伸出塞子底下的長(zhǎng)度約12mrn。用一段聚乙烯軟管將毛細(xì)管和一500mL分液漏斗的下管相聯(lián)。并將分液漏斗放在柱上面的鐵圈中。關(guān)閉所有活栓，在分液漏斗中加水100mL，以供洗滌色譜柱。先旋開(kāi)分液漏斗活栓，然后放開(kāi)色譜柱活栓，流動(dòng)速度約5mL/min。當(dāng)分液漏斗中放完時(shí)，先關(guān)色譜柱活栓，然后關(guān)分液漏斗活栓。
　　準(zhǔn)確稱(chēng)取預(yù)經(jīng)105℃下干燥4h的試祥約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，打開(kāi)兩活栓，讓溶液流入色譜柱，另用水⒛涮淋洗分液漏斗，棄去洗提液。
　　將0.3mol/L氯化鉀溶液370mL加入分液漏斗，并讓此溶液通過(guò)色譜柱，棄去此洗提液。再將0.6mol/L氯化鉀溶液250mL加入分液漏斗，讓溶液通過(guò)色譜柱，將此洗提液收集于一400mL燒杯中。(為保證下一輪操作時(shí)有干凈的色譜柱，可用1mol/L氯化鉀溶液100mL通過(guò)該色譜柱，液(TS-148)數(shù)滴，用濃氨試液(TS-14)中和該溶液。加1g硝酸銨結(jié)晶，攪拌使之溶解，冷卻。在攪拌下加人15mL鉬酸銨試液(TS-22)，并強(qiáng)烈攪拌3min，或間歇攪拌下放置10～15min。用吸濾法過(guò)濾燒杯內(nèi)容物，用一25 mm高的瓷漏斗，其中放6～7mrn厚的紙漿墊層，墊層上面用一層硅藻土懸浮液蓋住。燒杯內(nèi)容物移人濾器后，用1%硝酸鈉或硝酸鉀溶液分5次、每次10mL洗滌燒杯，并使洗液通過(guò)濾器。然后再用此洗液分5次每次5mL洗滌過(guò)濾器。將濾墊和沉淀返回人燒杯，用水沖洗漏斗并流人燒杯，再用水稀釋至約150mL。通過(guò)滴定管滴加0.1mol/L氫氧化鈉，至黃色沉淀溶解后，再多加5～6rnl。加酚酞試液(TS-167)數(shù)滴，用0.1mol/L硝酸滴定過(guò)量的堿。最后用0.1mol/L氫氧化鈉滴定到首次出現(xiàn)粉紅色。所加0.1mol/L氫氧化鈉的總量減去滴定硝酸所耗量之差，即為磷鉬酸鹽所消耗的0.1mol/L氫氧化鈉的量(V;以mL計(jì))。最后按公式0.533×25V算出樣品中三聚磷酸鈉(Na5P3O10)的量，以mg計(jì)。

分類(lèi)

按結(jié)構(gòu)和形狀分為白色粉末無(wú)水物(Na5P3O10)和直角平行六面體結(jié)晶的六水合物(Na5P3O10·6H2O)無(wú)水物有Ⅰ型和Ⅱ型之分。工業(yè)用三聚磷酸鈉實(shí)際上是Ⅰ型和Ⅱ型的混合物。Ⅰ型溶解速度快，經(jīng)水合生成六水合物時(shí)熱效應(yīng)大，在大氣中易吸潮結(jié)塊。Ⅱ型吸潮較慢，不易結(jié)塊。因此，洗滌劑用三聚磷酸鈉中Ⅰ型含量不宜太高，一般控制在10～30%。 [4] 

安全性

LD50:大鼠經(jīng)口6500rng/kg(bw)；ADI:MTDI70mg/kg(以各種來(lái)源的總磷計(jì)，F(xiàn)AO/WHO,1994);GRAS:FDA-21CFR173.370;182.6760 [1]  。

用途

工業(yè)

用作洗滌品助劑，亦可用于石油、冶金、采礦、造紙、水處理等。主要用作合成洗滌劑的助劑，用于肥皂增效劑和防止條皂油脂析出和起霜。對(duì)潤(rùn)滑油和脂肪有強(qiáng)烈的乳化作用，可用于調(diào)節(jié)緩沖皂液的PH值。工業(yè)用水的軟水劑。制革---劑。染色助劑。油漆、高嶺土、氧化鎂、碳酸鈣等工業(yè)中配制懸浮時(shí)作分散劑。鉆井泥漿分散劑。造紙工業(yè)用作防油污劑。食品工業(yè)中用于罐頭，果汁飲料，奶制品，豆乳等的品質(zhì)改良劑，水分保持劑。主要供火腿罐頭嫩化，蠶豆罐頭中使豆皮軟化，亦可用作軟化劑和增稠劑。
STPP還存在其不可避免的環(huán)境危害，由于本身含磷，容易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。
由于國(guó)家的限磷政策的出臺(tái)，三聚磷酸鈉在洗滌劑助劑方面的應(yīng)用逐漸減少，逐步被層狀硅酸鈉、分子篩等產(chǎn)品代替。

食品行業(yè)

水分保持劑、品質(zhì)改良劑、pH調(diào)節(jié)劑、金屬螯合劑。我國(guó)《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760-2011)規(guī)定：罐頭、果汁(果味型)飲料、植物蛋白飲料，最大使用量為1.0g/kg；乳制品、禽肉制品、肉制品、冰淇淋、方便面，最大使用量為5.0g/kg。復(fù)合磷酸鹽使用時(shí)，以磷酸鹽計(jì)，罐頭肉制品不得超過(guò)1.0g/kg；煉乳不得超過(guò)0.50g/kg；本品與焦磷酸鈉、磷酸鈉復(fù)合使用時(shí)，以磷酸鹽計(jì)不得超過(guò)5g/kg；西式蒸煮，煙熏火腿按GB13101-1991《西式蒸煮，煙熏火腿衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，復(fù)合使用時(shí)不得超過(guò)5g/kg(西式火腿可適當(dāng)多加，以磷酸鹽計(jì)為8g/kg。其他使用參考：用于火腿罐頭，在適當(dāng)條件下有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高，如成品形態(tài)完整、色澤好、肉質(zhì)柔嫩、容易切片、切面有光澤。三聚磷酸鈉用于火腿原料肉的腌制，每l00kg肉加3號(hào)混合鹽(精鹽91.65%、砂糖8%、亞硝酸鈉0.35%)2.2kg、三聚磷酸鈉85g，充分?jǐn)嚢杈鶆?，?~4℃冷庫(kù)中腌制48~72h，效果良好。用于蠶豆罐頭生產(chǎn)，可使豆皮軟化。許多果蔬有堅(jiān)韌的外皮，隨著果蔬的成熟，外皮愈加堅(jiān)韌。在果蔬加工熱燙或浸泡用水中，加入聚磷酸鹽，可絡(luò)合鈣，從而降低外皮的堅(jiān)韌度 [1]  。

使用注意事項(xiàng)

風(fēng)險(xiǎn)術(shù)語(yǔ):R36/37/38:Irritating to eyes， respiratory system and skin。 刺激眼睛、呼吸系統(tǒng)和皮膚。
安全術(shù)語(yǔ):S24/25:Avoid contact with skin and eyes。避免與皮膚和眼睛接觸。
注意:S24/25Avoid contact with skin and eyes。避免與皮膚和眼睛接觸。
S26 In case of contact with eyes， rinse immediately with plenty of water and seek medical advice。
不慎與眼睛接觸后，請(qǐng)立即用大量清水沖洗并征求醫(yī)生意見(jiàn)。
S36 Wear suitable protective clothing。
穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)服。
儲(chǔ)運(yùn):儲(chǔ)存在密閉的容器中。儲(chǔ)存于陰涼，干燥，通風(fēng)良好的地方遠(yuǎn)離不相容物質(zhì)。存儲(chǔ)有利于受保護(hù)的濕氣。
 

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