过氧化尿素热稳定性研究

过氧化尿素热稳定性研究

目前，我国主要的固体氧化物是过碳酸钠、过硼酸钠和过碳酸钠、新硫酸钠、氯化钠和过氧化氢化合物。其中，过碳酸钠的活性氧质量比为15.28%，过硼酸钠的活性氧质量比为9.05%，硫酸钠、氯化钠和过氧化氢化合物的活性氧质量比为4.60%，过氧化钠的理论活性氧质量比为17.02%。与其他过氧化物相比,过氧化尿素在活性氧质量分数方面占有明显的优势。正因过氧化尿素的活性氧在质量分数方面的突出表现,使过氧化尿素具备了许多优良的性能,可广泛地应用在工业生产中。首先在洗涤剂行业中,过氧化尿素可发挥它优良的漂白、消毒和杀菌的作用,作为助剂添加在洗涤剂中;在农业方面可用作氮肥和植物根部供氧剂及鱼虾等水产品的供氧剂;作为漂白剂及柔顺剂等可用于纺织业;同时在应用于医药行业时也显示了其优越性。过氧化尿素的应用非常广泛,但目前国内对于过氧化尿素的生产和应用尚处于起步阶段,所以对过氧化尿素的研究开发就显得尤为重要。而合成过氧化尿素首先要解决的问题是过氧化尿素的稳定性问题,作者对此问题进行一些探讨和分析。1实验部分1.1循环水处理及仪器过氧化氢,质量分数30%,分析纯;尿素,分析纯;Na2SiO3、8-羟基喹啉、柠檬酸、EDTA、焦磷酸钠、水杨酸、高锰酸钾、浓硫酸,均为分析纯。SHB-3循环水多用真空泵,郑州杜甫仪器厂;AB204-E分析天平,瑞士梅特勒托利多公司;202-00型电热恒温干燥箱,北京科伟永鑫仪器制造厂。1.2过氧化尿素质量分数的测定过氧化尿素的合成:量取55mLH2O2,加入0.5g稳定剂,搅拌5min后加入30gCO(NH2)2,全部溶解后用冰水浴进行降温,有大量晶体析出,抽滤,烘干,即得到过氧化尿素晶体。室温贮存实验:取适量样品置于50mL试剂瓶中,室温下储存。热储实验:取5g样品放于干燥的表面皿上,50℃下在烘箱中保温。活性氧质量分数的测定:称取0.13g~0.15g样品置于锥形瓶中,加入50mL去离子水溶解,再加入20mLH2SO4溶液[V(H2SO4)∶V(H2O)=1∶5],用0.1mol/L的KMnO4溶液滴定。计算公式:w(O)=cVM/2000m×100%式中w(O)表示过氧化尿素中活性氧的质量分数;c为高锰酸钾的浓度,mol/L;V为滴定消耗的高锰酸钾的体积,mL;m为过氧化尿素样品质量,g;M为活性氧的摩尔质量。2结果与讨论2.1储存稳定剂的影响在合成过氧化尿素时,分别用6种常用化合物作为稳定剂,对合成的过氧化尿素进行室温储存实验(贮存30d)及热储实验(保温1d),考察其分解率,计算公式如下:室温储存实验:α1=[(w1-w2)/w1]×100%热储实验:α2=[(w1-w3)/w1]×100%式中w1为过氧化尿素未进行室温储存及热储实验前的初始活性氧的质量分数;w2为室温储存30d后过氧化尿素中活性氧的质量分数;w3为热储实验之后过氧化尿素中活性氧的质量分数。储存实验中6种稳定剂对过氧化尿素分解率的影响结果见表1。通过对含6种稳定剂的过氧化尿素α1及α2的分析比较,发现在相同储存时间下,均以硅酸钠的稳定效果最差,分解率达到100%,这可能是因为它本身是碱性,在碱性条件下促进过氧化氢的分解。对8-羟基喹啉而言,不仅其分解率较高,而且它的加入会使晶体变为黄色,影响效果,所以也不可取。水杨酸的分解率也较大。以柠檬酸、EDTA、焦磷酸钠作为稳定剂时过氧化尿素的分解率较低,其中以柠檬酸作为稳定剂时分解率最低,EDTA与焦磷酸钠对过氧化尿素的稳定性影响相差不大。2.2稳定剂的稳定性选取上述稳定性较好的3种化合物两两混合(按质量比1∶1)作为过氧化尿素的稳定剂,加入量仍为0.5g。在两种储存条件下考察其对过氧化尿素的稳定性的影响,结果见表2。由上述3种复合型稳定剂作为过氧化尿素的稳定剂时,不论是在室温储存还是在热储实验中,分解率均相差不大,其中以柠檬酸-焦磷酸钠的效果最好,但比单一型柠檬酸稳定剂的分解率大,可见复合稳定剂的稳定效果并不是都比单一稳定剂的稳定效果好,这与稳定剂自身的性质、纯度等有关;也可能是复配后产生相互作用,使稳定效能略受影响。所以,在讨论的几种稳定剂中,选取柠檬酸作为稳定剂效果最好。2.3储存实验中过氧化尿素分解率随时间的变化情况对用柠檬酸作稳定剂的过氧化尿素做室温贮存及热储实验,考察其分解率与时间的关系,结果见图1和图2。由图1、图2可知,过氧化尿素的分解率都是随时间的增加而增长,但室温储存实验中过氧化尿素的分解率大于热储实验中过氧化尿素的分解率,这是因为室温储存实验的时间比热储实验的时间要长得多,故而分解率较大。还有可能是热储实验环境条件相对比较封闭,对分解率产生影响的因素较少,而室温储存的客观环境比较复杂,温度、湿度、震动以及光照等条件都会对结果产生较大的影响,故而分解率较大。虽然对同一种物质的分解率数值不一样,但是两种方法反映的稳定剂稳定效果是一致的。3不同存储的热储难以反映温室储存的稳定效果通过对6种单一稳定剂和3种复合稳定剂的室温储存实验及热储实验的对比,发现用柠檬酸作稳定剂时过氧化尿素的稳定效果最好,得到的产品形态好