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    雙氧水穩定劑配方分析

    作者:王工 上傳時間:2014-06-20 11:42:37 分享到:

    1.1背景

        H2O2是一個經典的化工產品,雙氧水漂白劑因其穩定性好,不腐蝕設備,無汙染,而廣泛用於纖維素纖維及其它纖維的漂白,它是一種優良的漂白劑,產品白度穩定性好,對環境無汙染,因而是一直被使用且很有發展前途的漂白劑。在漂白過程中,如果H2O2的分解不受控製,將導致H2O2的浪費;出現“白度差”,“纖維強度的下降”,漂布出現破洞。為了使雙氧水在漂白過程中均勻、有效地分解,避免織物遭受劇烈損傷,漂液中必須加入一定量的穩定劑。氧漂穩定劑按其化學組成可以分為含矽類和非矽類兩種;按其穩定功能的機理可分為吸附型和螯合型兩類。實際上,在氧漂穩定劑中這兩種功能都具有,隻是側重不同。

     

      1.H202漂白機理

        H2O2具有優良的氧化性能,尤其在堿性條件下,它能使纖維素中的天然色素的發色體係在漂白過程中被氧化破壞,以達到消色目的。在強堿介質中,H2O2的分解反應為:

        在該反應中,H2O2分解產生了過氧氫離子(HO2-),它是漂白織物的主要成分,能與纖維色素分子中的雙鍵發生氧化反應,有退漿、消色、漂白等作用。因而,H2O2的漂白取決於分解產生的HO2-的速度。在實際應用過程中,由於水質、原材料而帶入一些固體小顆粒、重金屬(Cu,Fe)等離子及高溫堿性溶液,會導致H2O2被催化分解,在短時間內發生劇烈反應,來不及與織物發生漂白作用而被浪費,且加劇纖維素的降解。因此,必須選用優良的穩定劑以阻止H2O2過劇的連鎖反應,使H2O2能夠充分有效地發揮作用。鑒於此,H2O2穩定定劑必須具備三種功能:穩定過氧氫離子[HO2-];抑製過氧氫自由基[HO2·]的形成;耐強堿。

        

        2 .H202穩定劑的穩定機理

        關於H2O2穩定劑的穩定機理主要有吸附理論和絡合理論兩種。膠團吸附理論主要是通過高分子膠團籍靜電或氫鍵吸附重金屬離子而達到穩定的目的。而絡合理論是通過多價螯合劑與金屬離子發生螯合作用而形成穩定的水溶性絡合物,由此而使重金屬不發生催化作用。

        3 H202穩定劑的類型

        H2O2是一種優良的漂白劑,漂白織物的優與次和選用的漂白穩定劑息息相關。近年來,印染工作者將很大的心血花費在怎樣選擇比較理想的穩定劑上,經過大量的實驗與研究,取得了令人矚目的成就。從H2O2穩定劑的穩定機理考慮,現將最近20 年來,工作者們研究的成果從四個方麵進行了歸納、概述,分別為:吸附屏蔽為主;絡合或螯合為主;吸附與絡合相結合;多成分複配與其它。雙氧水漂白劑因其穩定性好,不腐蝕設備,無汙染,而廣泛用於纖維素纖維及其它纖維的漂白。

    1.2雙氧水穩定劑分類

    一、 吸附型穩定劑

        1.矽酸鈉穩定劑

        水玻璃為具有晶體結構的膠體,有很大的比表麵積,具有較強的吸附能力,能夠吸附亞鐵離子和封閉HOO-,使亞鐵離子不對雙氧水產生催化反應,同時抑製HO.自由基的形成和分解。水玻璃能與硬水中的鈣、鎂離子結合形成高度分散的矽酸鎂,矽酸鈣膠體,吸附在催化劑的表麵,使其失去活性,從而起到對雙氧水的穩定作用。若在軟水中漂白,還要另外加入鎂鹽。否則水玻璃形不成上述的膠體,也就失去了對雙氧水的穩定作用。水玻璃的穩定效果好,白度佳,價格便宜,但它會形成矽垢,且耐堿性也很差,當堿濃度超過3g/L時形成矽酸,不利於形成吸附性膠體,因此不適用於堿氧一浴法工藝。

         2.矽酸鎂(MgSiO3)穩定劑

        它是由含Mg2 + 的鹽與Na2SiO3等複配而成。它對HO2-具有優良的物理-化學吸附特性,優點是白度值較好,缺點是穩定效果差,不適宜大浴比練漂工藝。

        3. 脂肪酸鎂鹽表麵活性劑穩定劑

        它的主要成分係脂肪酸鎂鹽,在強堿和高溫條件下,穩定效果差,不能單獨使用於冷軋堆漂白工藝;國外瑞士Sandoz 公司生產的Stabiiizer AWN、國內天津生產的穩定劑A等屬於該類穩定劑。這類穩定劑的特點是:能吸附重金屬離子,但無螯合性能,對pH值的緩衝能力低。

        4.聚丙烯酰胺穩定劑

        水解聚丙烯酰胺和鎂離子的有機高分子複配體,可得到與水玻璃性能相媲美的穩定劑,但是其不耐濃堿。在濃堿中,聚丙烯酰胺會水解成丙烯酸,使懸浮性和活性降低。

        5.其他類穩定劑

        二價錫鹽,蒽醌與DTPA的複配體、膦酸鹽、羥基羧酸與錫複配的膠體溶液、氧化錫與有機膦酸,硝酸鈉複配的膠體溶液。

     

    二、螯合或者絡合型穩定劑

        螯合型穩定劑能與重金屬離子形成螯合物,從而降低或者消除重金屬離子的雙氧水分解,其防止重金屬離子的催化分解能力大於吸附型穩定劑。這類大多為有機酸多價螯合劑可分為羧酸鹽、膦酸酯鹽和羧羥基。螯合型穩定劑的最大缺點是不能像吸附型那樣將重金屬離子富集,也不能螯合金屬離子以外的催化分解雙氧水的雜質,更不能用於如液下履帶設備的大浴比漂白。

    1.磷酸鹽類

        (1)無機磷酸鹽,包含在這類穩定劑內的有磷酸三鈉、三聚磷酸鈉、堿金屬偏磷酸鹽或聚偏磷酸鹽、多聚磷酸鈉等。它們都對H2O2的分解具有穩定作用,但效果並不理想。

        (2)有機膦酸化合物與有機膦酸鹽。植酸是一種從植物種子中提取的無毒有機膦酸化合物,分子式為C6H18O24P6,它的螯合力極強,0.5%的植酸穩定效果達到最佳。有機膦酸鹽。這類穩定劑的化學結構以氮原子連接亞甲基膦酸為特征,目前已經知道的有ATMP、EDTMP、DTPMP(多乙烯多胺多亞烷基膦酸鹽)、國外的Seguestering agents;另外,由三種以上的ATMP、HEDP、EDTMP、DETP MP 複配而成的102、103、106 也屬此類。這類穩定劑的特點是:它們對金屬離子形成環狀螯合物,但在強堿浴中易產生沉澱及凝膠。

    2.氨羧酸型和多羥羧酸型

    (1)氨羧酸型。

       

    (2)多羥羧酸型。

        除蘋果酸、檸檬酸鈉、酒石酸、葡萄糖酸、羥乙酸之外,以多成分複配物居多。有葡萄糖、羥乙酸、硬脂酸為主體的複配體;檸檬酸、酒石酸與一種螯合劑或緩衝劑的複配體;由GA 羥基羧酸物(含很多羥基)研製而成的KRD-3。這類穩定劑在強堿浴中對金屬離子有更大的螯合性。

        采用以絡合或螯合性能為主的穩定劑的優缺點是:對重金屬離子有一定的螯合與屏蔽作用,在一定程度上能抑製金屬離子的催化損傷,但漂白織物的白度較差。

    3. 吸附及螯合混合型

        混合型穩定劑既有吸附性能,又有螯合作用的穩定劑。它有兩類:一種是將兩種穩定劑物理共混。另一種是本身既是吸附型又是螯合型。無論那種類型穩定劑,要發揮最大效能,都需配合鎂鹽或SnCl4。否則單靠穩定劑本身是達不到最佳效果的。除水玻璃穩定劑不在穩定劑中加入鎂鹽外,幾乎所有的非矽穩定劑都有加入鎂鹽或SnCh,原因是這些穩定劑本身的吸附性不如水玻璃,本身無法抑製雙氧水的堿催化分解。但最新的聚a一羥基丙烯酸鹽類產品,本身的吸附性能已經很高,產品不含鎂鹽,並且硬水介質漂白無需另加鎂鹽。

    3.3.1 聚(多)羧酸型

        這類穩定劑有兩種典型類型:含有醚鍵的多羧酸型和丙烯酸衍生物。典型代表是丙烯酸、聚丙烯酸胺等。

    3.3.2 非矽酸鹽穩定劑

        由有機膦酸鹽部分水解的聚丙烯酰胺脂肪酸鎂鹽、其它少量金屬絡合劑、陰離子表麵活性劑組成的GW,它對Cu2 + 、Fe2 + 、Fe3 + 起到絡合掩蔽作用,對FeO 為吸附掩蔽作用。與矽酸鹽複合的穩定劑在H2O2冷堆工藝中,將矽酸鈉和絡合劑Securn 540加到含有Mg2 +離子的H2O2水溶液中,在三者的共同作用下,H2O2達到比較穩定的效果。

        無機類的矽酸鈉、氯化鎂和有機類的脂肪酸鎂鹽和絡合劑EDTA 等構成的複合型H2O2穩定劑,無論在室溫和高溫蒸汽中,都能達到良好的穩定效果。

       

        采用吸附與絡合按一定比例配製的這類穩定劑,揚長避短,保留了各自的優點,克服了各自的不足,達到了既可降低成本,又使H2O2在氧漂工藝漂白過程中獲得滿意效果的目的。

    1.3國內外生產的雙氧水穩定劑

        國內有常州印染科學研究所研製成功的固體型H202非矽穩定劑EM-88,它是在固體型H202非矽穩定劑EMP 基礎上研製而成的。耐堿性較好,織物光澤較鮮亮。國外生產的穩定劑有:德國赫斯特公司研製的Lustabil V,聯邦德國BASF 公司開發的Prestogen-EB、PC、K 氧漂穩定劑,聯邦德國Hoechst公司研製的Lastabil-K 1095。

    1.4配方實例

    實例一:

    實例二:

    矽酸鈉:硫酸鎂=1:0.9~0.95,矽酸鈉:焦磷酸鈉=1:1

    實例三:

    用於漂白織物的穩定劑:堿性非矽酸鹽無機鹽類穩定劑硼酸鹽、錫酸鹽,1,10-二氮雜菲

     

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