三聚磷酸钠对碳酸钙结晶的影响

三聚磷酸钠对碳酸钙结晶的影响 第l期 1998年2月矗 三聚磷酸钠对碳酸钙结晶的影响 朱海洋陆用海 (中国日用化军瓷F市,030001) 研究与开发 j, 摘要在ca?浓度一定的条件下,分别改变碳酸钠(或磷酸三钠),三聚磷酸钠(STPP) 的浓度.通过测定溶液的 结果明,三聚磷酸钠透光率,研究了三聚磷酸钠对碳酸钙(或磷酸钙)结晶的影响.能很好地抑制碳酸钙晶体增长,但 对磷酸钙的结晶没有抑制作用. 关键词三至壁璧塑璧塑孳堕量一/《5舭,京\, 三聚磷酸钠是合成洗涤剂中的主要助剂,也是迄 今为止最优越的洗涤助剂.它不但可以螯合多价金属 离子,而且还具有较好的分散,乳化,胶溶,pH值缓i巾 作用和对表面活性剂的增效作用].碳酸钠也是合成 洗涤剂中主要助剂之一,它的主要作用是沉淀溶液中 以增加去污效 的多价金属离子和提供一定的碱度, 果. 过去STPP对TiO,FezOa,碳黑及高岭土的分散 作用,已有不少研究.但STPP对碳酸钙结晶的 影响尚未见文献报道.本文通过在一定浓度cacb溶 液中,加入不同浓度碳酸钠和STPP溶液,测定溶液 的透光率,从而研究sTPP对碳酸钙结晶的影响,由 于工业级STPP中含有少量的磷酸三钠,故在台有少 量STPP体系中加入不同量磷酸三钠,来考察s1]PP 对磷酸钙结晶的影响. 1实验部分 1.1试剂及仪器 三聚磷酸钠:工业级,昆明三聚磷酸钠厂,配成质 量分数为0.20的溶液. 无水碳酸钠:纯,北京化工厂,配成质量分数 为0.50的溶液. 氯化钙:分析纯,天津市塘沽邓中化工厂,配成质 量分数为0.50%的溶液 磷酸三钠:将磷酸二氨钠(分析纯,北京红星化工 厂)配制成lmol?L..溶液,然后用氨氧化钠(分析纯) 中和至pH:12. SokalanCP10(改性聚丙烯酸钠盐,分子量 4000);工业级,浓度为45,BASF公司. 比色仪:PC800型(滤光片为420nm),Brinkmann 仪器公司. 第一作者筒舟t 朱海洋男,1969年1月,天津轻工业学院,学士,助工 1.2实验方法 用移液管移取所需STPP,Na:CO.(或NaPO.) 溶液至一250rnL具塞量筒中,加入所需蒸馏水后,振 荡摇匀,然后加入氯化钙溶液(至125mL),快速振荡 均匀后倒入一侧面开口的量筒中.比色仪探头由侧面 小口插入,用聚四氟乙烯膜密封,探头中心线距液面 22ram,液面至量筒底部的距离为135mm.测定在室温 下进行,时间为30min. 2结果与讨论 2.1不同浓度STPP对碳酸钙结晶的影响 固定CaC12质量分数为278×10(相当于ca- COs250×10),碳酸钠为400×10,,分别测定不同 STPP浓度下溶液的透光率 图1示出不同STPP浓度下,溶液透光率随时间 的变化. _从图中可以看出,在不加STPP时,溶液的透光 率迅速下降,然后又咯有上升.加入STPP后,溶液的 透光率明显升高随着srPP加入量的减少,溶液的 透光率增大,当STPP浓度降至1×10时,溶液的透 光率最高. 出现上述现象的原因在于:碳酸钙属于难溶物 质,所以在碳酸钠溶液中加入氯化钙后,很快就形成 碳酸钙沉淀,故溶液的透光率迅速降低.后来由于碳 酸钙晶体下沉,使得上层溶液中碳酸钙颗粒减少,从 而所测部位溶液的透光率又略有上升溶液中加入 STPP后,透光率明显升高,且随时间变化不大.表明 此时STPP快速而强烈地吸附于碳酸钙微晶核上,使 其双电层发生变化,表面电势增加,这样就增加了碳 酸钙晶体之间的排斥力,使小晶粒不易聚集成大颗 粒. ? 9? 一 o, 研究与开发日用化学工业1998年第1期 lSTPPO×10.2.s1rPP20O×lO-,3.STPP1O0×lO一., 4STPP50Xl0叫,5STPP20×10一,6.STPP5×l0一, 7.SrPPl×lO一 图1不同浓度STPP溶液对碳酸钙结晶的影响 (C口CI128×lO一,口2c034O0×lO一') 图1中,随着STPP浓度的增加,溶液的透光率反 而下降,就此原因,考察了在CaCI溶液中加入 NaCO,少量STPP和Na;PO,后的透光率,结果见图 2 1_Naz(xJj200×10一.,H山Pu'10×10一,z.NazCO~265×10一., NaP0l0×l0一.3NaOt400×lO一,NstPo{l0×l0一'1 4Na,~~273×10一 囝2sTPP对磷酸钙结晶的影响 (CCL278×10一,STPP20×10一) 由图2可见,不论碳酸钠的加入量能否完全沉淀 溶液中的ca",加入少量NaPO后,溶液的透光率明 显下降.这是因为磷酸钙的溶度积为2.o7×10,而 碳酸钙的溶度积为4.96x10.所以在ca浓度为 2,5×10mol?L..的溶液中,Po{一的浓度在3.64x 10..mol?L时就会产生磷酸钙沉淀;而同样条件 下,COa浓度达到1.98×10,mol?L时才产生碳酸 钙沉淀,所以即使CO浓度远高于PO[一浓度,磷酸 钙也会沉淀.在不加碳酸钠的情况下,将Na.PO.浓度 提高到273×10时,溶液的透光率下降很明显,且溶 ? 10? 液中很快就出现絮状沉淀.由于所形成的絮状物大小 不一,在下沉过程中经过探头方孔时影响溶液的透光 率,使得所测数据波动较大.这表明STPP对磷酸钙 晶体增长无抑制作用.因此图1中随STPP加入量的 升高而透光率下降是因为工业级STPP中含有少量 的正磷酸盐所致. 1.ST~P1×l0一,2.STPP5×l0_.,3.~kahn印一l0l×10,, 4S0kabncD-l05×10一 圉3srrPP和s.ka1anepl0对碳酸钙结晶的影响 (CaCl1278XlO一,Na2COj400×lO一) 图3示出了STPP与Soka&ncP-1o对碳酸钙结 晶的影响.结果表明,STPP和Sokata~CP一10均对碳 酸钙结晶具有优良的抑制作用,但~kalanCP一10随 着浓度的升高,溶液的透光率上升,这是由于s0ka1an cP.10吸附于碳酸钙的亚微晶核表面,引发形成畸变 结晶,而畸变结晶不能生长在一起,从而阻止碳酸钙 晶体的增长随着SokalancP11o浓度的增加,吸附量 也增大,抑制作用就越明显,而STPP在1x1o时, 溶液的透光率略高于1x1O一'的s0katancP110 2.2碳酸钠浓度对碳酸钙结晶的影响 图4,5分别示出了一定浓度CaCISTPP溶液中 加入不同浓度碳酸钠后溶液的透光率. 时间/mln l_N!ool2O0×l0一',z.Na!ool265×l0一,3N2Co400xlD一6 圈4不同浓度碳酸钠对碳酸钙结晶的影响 (Caa2278×l0一.STPP20×10一') \P褂制 *制 \碍米制 \L许 第1期 1998年2月柬海洋等:三聚碑醴钠对碾酸钙结晶的影响 05】0l520253O 时『1日』/mJn 1Na2CO3200×10,2Na2CO3265×10一.3Na2CO400×10 圈5不同浓度碳酸钠对碳酸钙结晶的影响 (C~C12278×10) 自图中可看出,随着碳酸钠浓度的增加,溶液的 透光率降低这是因为,溶液中col和ca离子存在 下列平衡: Ca一+CO!~CaCO 溶液中c浓度越高,则平衡就越箱向于右边,所生 成的碳酸钙沉淀量就越多.溶液的透光率就越低 从图中还可以看出,即使在碳酸钠的量不足以完 全沉淀ca的情况下,而剩余的ca又太于所加的 STPP所能螯台的浓度时,STPP对碳酸钙的结晶仍 有很好的抑制作用.这可能是由于STPP在螯台一部 研究与开发 分ca的情况下,仍能强烈地吸附于碳酸钙晶体表 面,从而抑制其晶粒增长 3结论 (1)三聚磷酸钠能极显着地抑制碳酸钙晶体的增 长. (2)SokalanGP一10也能很好地抑制碳酸钙晶体 的增长但在极低浓度时,STPP略优于SokahncP一 10. (3)不论碳酸钠能否完全沉淀溶液中的钙离子, 三聚磷酸钠对碳酸钙的结晶都有抑制作用. (4)三聚磷酸钠对磷酸钙的结晶几乎没有抑制作 用. 参考文献 1[日]阿部芳郎蓍,冼诔剂通论张盘廷张锦德译,北京:中国轻工 业出版社,1992.166 2WG?CutlerandR.C.Davls,Detergency.Part1NewYork.M~~el D~kerk,l976489 aF,Tok~maandT.Imamu~.SuspensionstabilityofSolidparticlesin thepresenceofvarioustypesofelectrolytes. J.Amer.0"Ch… Soc..1969,46{11)571 收稿日期:1997—04-28 TheEffectsofSodiumTripo1yphosphate ontheCrystaUiz_ationofCalciumCarbonate ZhuHaiyangLuYonghai (ChinaResearchInstituteofDailyChemicalIndustry,Taiyuan,030001) Abstract:Theeffectsofs~iumtripolyphosphate(STPP)onthecrystallizationofcalciumcarb ona能(&caIdumDhos. phate)hadbeeninvestigatedbymeasuringturbilityatthecertainconcentrationof"andchangi ngconcentntof . sodiumearbonate(~trisodiumphosphate)ands,rPPrespectively,TheresultsshowedthatST PPhadgo0dinhibidonon crystallizationofcalciumcarbonate,butnoeffectonthatofealciumphosphate, Keywords:sodiumtripolyphosphate,calciumcarb1ate,calciumphosphate 来稿须知 本刊对来稿的中文摘要要求如下: 1,以3D(]字以内为宜,要用第三人称,不要使用"本人,"作者,"我们","笔者等作为陈 述的主语. 2,其包括研究目的,主要的方法,结果和结论.通过读者看其摘要能使读者看到 其实质和范围,有哪些 发现,本身是个完整的部分,不能仅仅是目的重述 3,摘要一般不分段,不用表,化学结构式和非公知公认的符号或术语,也不宜引用图,表,公式和参考文献 的序号. 4,摘要中若采用非标准术语,缩写词和符号等时,均应在第1次出现时予以说明. ? 11? \h*