三聚磷酸鈉性質應用及用途

三聚磷酸鈉簡介

三聚磷酸鈉（Tripolyphosphate），化學物質名稱，又稱三磷酸鈉，是合成洗滌劑中的一種重要助劑，由不同的磷酸氫鈉分子縮合而成。三聚磷酸鈉為白色粉末狀結晶，流動性較好，因其分子（Na5P3O10）中有5個鈉原子，故俗稱五鈉。三聚磷酸鈉易溶于水，其水溶液呈堿性，因此絕大部分用于合成洗滌劑，少數用于食品及工業用水的軟化處理。由于國家的限磷政策的出臺，三聚磷酸鈉在洗滌劑助劑方面的應用逐漸減少，逐步被層狀硅酸鈉、分子篩等產品代替。

三聚磷酸鈉物理化學性質

外觀性狀：白色粉末。
溶解性：易溶于水，其水溶液呈堿性。
熔點：622 °C
溶解度：H2O: may be clear to slightly hazy
水溶解性：20 g/100 mL (20 ºC)
敏感性：Hygroscopic
Merck：14,8697

三聚磷酸鈉水合性能

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，其區別在于兩者的鍵長和鍵角不同，Ⅰ型和Ⅱ型產品水合后均生成六水合物Na5P3O10·6H2O，在相同條件下，Ⅰ型水合作用較快產生的熱量高，溶于水時易產生結塊現象，這是由于Ⅰ型結構中存在四配位體的鈉離子，四配位體對水有強親和力，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穩定，在潮濕的空氣中會緩慢的發生水解反應，最終生成正磷酸鈉，反應如下：Na5P3O10+2H2O→2Na2HPO4+NaH2PO4。
對金屬離子的螯合能力
三聚磷酸鈉與溶于水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等金屬離子有絡合作用，生成可溶性絡合物，如：  Na5P3O10+Ca2+→Na3(CaP3O10)+2Na+。三聚磷酸鈉的絡合能力一般以鈣值表示，即100g磷酸鹽所能絡合鈣離子的克數，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(類似乳化液)的作用，即分散作用。三聚磷酸鈉也能使液態、固態微粒更好的溶于液體(如水)介質中，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特的性能，使之成為洗衣粉中的一種重要的理想原料。

三聚磷酸鈉分類

按結構和形狀分為白色粉末無水物(Na5P3O10)和直角平行六面體結晶的六水合物(Na5P3O10·6H2O)無水物有Ⅰ型和Ⅱ型之分。工業用三聚磷酸鈉實際上是Ⅰ型和Ⅱ型的混合物。Ⅰ型溶解速度快，經水合生成六水合物時熱效應大，在大氣中易吸潮結塊。Ⅱ型吸潮較慢，不易結塊。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%。 

三聚磷酸鈉產品作用

用途一：用作軟水劑，還用于糖果工業等
用途二：用于肉類加工處理、合成洗滌劑配方、紡織品染色，也用作分散劑、助溶劑等
用途三：作品質改良劑，有提高食品的絡合金屬離子、pH值、增加離子強度等的作用，由此改善食品的結著力和持水性。我國規定可用于乳制品、魚制品、禽肉制品、冰淇淋和方便面，最大使用量5.0g/kg；在罐頭、果汁(味)飲料類和植物蛋白飲料中最大使用量為1.0g/kg。
用途四:組織改進劑；乳化劑；緩沖劑；螯合劑；穩定劑。主要供火腿罐頭嫩化；蠶豆罐頭中使豆皮軟化。亦可用作軟水劑、pH調節劑和增稠劑。
用途五:用于肥皂增效劑和防止條皂油脂析出和起霜。對潤滑油和脂肪有強烈的乳化作用，可用于調節緩沖皂液的Ph值。工業用水的軟水劑。制革預鞣劑。染色助劑。油漆、高嶺土、氧化鎂、碳酸鈣等工業中配制懸浮液時作分散劑。鉆井泥漿分散劑。造紙工業用作防油污劑。
用途六:用作發電站，機車車輛，鍋爐及化肥廠冷卻水處理的高效軟水劑。對Ca2+絡全能力強，每100g能絡全19.5g鈣，而且由于SHMP的螯合作用和吸附分散作用破壞了磷酸鈣等晶體的正常生長過程，阻止磷酸鈣垢的形成。用量0.5 mg/L，防止結垢率達95%～100%。
制備方法

方法一：重結晶法
將工業三聚磷酸鈉溶解于60～70℃的水中，配制成17％～22％的溶液，并過濾除去不溶性雜質；然后經真空濃縮、冷卻結晶、分離、干燥即得產品。
熱法磷酸二步法
在中和槽內用食用純堿中和食品級熱法磷酸配成的50％～60％的溶液，中和液進入中間貯槽，由泵送到噴霧干燥塔進行噴霧干燥；粉末送到回轉式聚合爐，加熱至540～580℃脫水聚合，在空氣中冷卻即崩解成為粉末。在無水物的水溶液中加入乙醇，可析出六水物。
5Na2CO3+6H3PO4→4Na2HPO4+2NaH2PO4+5H2O+5CO2↑
4Na2HPO4+2NaH2PO4→2Na5P3O10+4H2O
方法二：熱法磷酸二步法將磷酸(55%～60%)溶液經計量后放人不銹鋼的中和槽中，升溫并開動攪拌機在攪拌下緩慢地加入純堿進行中和反應，中和槽中維持2分子磷酸氫二鈉對1分子磷酸二氫鈉的比例。中和后的混合液經高位槽進入噴霧干燥塔進行干燥，經干燥后的正磷酸鹽干料由塔底排出送到回轉聚合爐，被爐氣帶走的少部分干料由旋風除塵器加以回收。
正磷酸鹽干料在聚合爐中于350～450℃溫度下進行聚合反應，生成三聚磷酸鈉，經冷卻、粉碎后，制得三聚磷酸鈉成品。其6H3PO4+5Na2CO3→4Na2HPO4+2NaH2PO4+5H2O+5CO2↑
4Na2HPO4+2NaH2PO4→2Na5P3O10+4H2O
濕法磷酸一步法將磷礦粉與硫酸反應制得萃取磷酸，用純堿先在脫氟罐中除去其中氟硅酸，再在脫硫罐中用碳酸鋇除去硫酸根，以降低磷酸中的硫酸鈉含量。然后用純堿進行中和。經過濾除去大量的鐵、鋁等雜質。再經精調，過濾，將所得的含一定比例的磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉溶液在蒸發器中濃縮到符合噴料聚合的要求。把料漿噴入回轉聚合爐中，經熱風噴粉干燥和聚合。再經冷卻、粉碎、過篩后，制得三聚磷酸鈉成品。其Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5CaSO4?2H2O+HF
6H3PO4+5Na2CO3→4Na2HPO4+2NaH2PO4+5H2O+5CO2↑
4Na2HPO4+2NaH2PO4→2Na5P3O10+4H2O
方法三：磷酸二氫鈉法 將磷酸二氫加入聚合釜中，加熱到700℃，脫水15～30min。然后用冷水驟冷，加工成型即得。
磷酸酐法 黃磷經熔融槽加熱融化后，流入燃燒爐，磷氧化后經沉淀。冷卻，取出磷酐（P2O5）。將磷酐與純堿按1︰0.8（mol）酷斃在攪拌器中混合后進入石墨坩堝。于750～800℃下間接加熱，脫水聚合后，得六偏磷酸鈉的熔融體。將其放入冷卻盤中驟冷，即得透明玻璃狀六偏磷酸鈉。
方法四：由磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉混合加熱至110℃脫水，繼續加熱至540～580℃，脫水而成穩定的顆粒型；如再加熱至620℃以上，熔融后降溫至550℃，然后在空氣中冷卻，則崩解成次穩定的粉末型。在無水物的水溶液中加入乙醇，即得六水物。

急救措施
食入：不要給失去知覺者從嘴里喂食任何東西。尋求醫療救護。不要催吐。如果意識清醒，漱口，喝2-4 cupfuls的牛奶或水。
吸入：從接觸到新鮮的空氣立即刪除。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。如呼吸困難，給輸氧。尋求醫療救護。
皮膚：尋求醫療救護。沖洗皮膚用大量肥皂和水至少15分鐘并脫去污染的衣服和鞋子。重復使用前洗凈衣物。
眼睛：立即沖洗眼睛，用大量的水沖洗至少15分鐘，偶爾提起上下眼瞼。尋求醫療救護。
處理和儲存
貯藏：儲存在密閉容器內。存放在陰涼，干燥，通風良好的地方，遠離不相容的物質。商店防潮保護。
處理：操作后徹底清洗。減少灰塵的產生和積累。避免與眼睛，皮膚和衣物接觸。保持容器密閉。避免食入和吸入。使用充分的通風。重復使用前洗凈衣物。
危害：行為在火可能會熔化蒸汽損失。
曝光控制/個人防護
個人防護：眼睛：如29 CFR 1910.133或歐洲標準EN166描述OSHA的眼睛和面部防護條例穿戴合適的防護眼鏡或化學安全護目鏡。皮膚：穿戴合適的防護手套以防止皮膚接觸。服裝：穿戴適當的防護服以防止皮膚接觸。
防毒面罩：當工作環境需要呼吸器的使用符合OSHA的29 CFR 1910.134和ANSI Z88.2要求或歐洲標準EN 149的呼吸保護程序必須遵守。
曝光影響：影響可能推遲顯現。
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。對潤滑油和脂肪有強烈的乳化作用，可用于調節緩沖皂液的PH值。工業用水的軟水劑。制革---劑。染色助劑。油漆、高嶺土、氧化鎂、碳酸鈣等工業中配制懸浮時作分散劑。鉆井泥漿分散劑。造紙工業用作防油污劑。食品工業中用于罐頭，果汁飲料，奶制品，豆乳等的品質改良劑，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境危害，由于本身含磷，容易造成水體富營養化。由于國家的限磷政策的出臺，三聚磷酸鈉在洗滌劑助劑方面的應用逐漸減少，逐步被層狀硅酸鈉、分子篩等產品代替。