162368. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 1012,5% aktív oxigéntartalmú nátriumperborát előállítására
162368 leget alkalmaznak. Ilyen nátriumborát oldatból 9,9-10,1% aktív oxigéntartalmú termék állítható elő. Hátránya azonban az eljárásnak az, hogy a feleslegben alkalmazott szabad bórsav jelentős része változatlanul oldatban marad, az anyalúgban feldúsul és ezzel romlik a gyártás bórsavmérlege. Az eddig ismertetett eljárások általános jellemzője, hogy a nátriumperborát előállítása különböző NaOH : H3 B0 3 mólarányú nátriumborát oldatból hidrogénperoxidnak hűtés közben való adagolásával történik. A termék minőségét elsősorban a kiindulási oldat mólaránya, vagyis a reakcióelegyben kialakult pH nagysága szabja meg. Minél nagyobb ez a pH, annál nagyobb a hidrogénperoxid és a nátriumperborát bomlása és annál kisebb a termék aktív oxigéntartalma. A reakcíóelegy pH-jának fontos szerepe mellett, a termék minősége szempontjából lényeges hibaforrást jelenthet a nedves termék szárítása. Bár a száraz nátriumperborát csak 60—65 °C-on kezd számottevően bomlani, nedves termék szárításánál ez a hőmérséklet szinte teljes elbomlást, nyúlós, ragacsos massza képződését eredményezi. Ennek magyarázata az, hogy a bomlás megindulásakor a nátriumperborátból nátriummetaborát képződik, mely a jelen levő nedvességgel olajszerű tömény oldatot képez. Az olajszerű oldat mennyisége a bomlás előrehaladtával nő, az egész terméket átitatja és nyúlós, szétfolyó masszává alakítja át. Ez a nyúlóssági állapot szárítással (60-65 °C) sem szüntethető meg, minthogy az olajszerű nátriummetaborát oldatból a víz ezen a hőmérsékleten nem távolitható el. Ez viszont azt jelenti, hogy ha szárítás folyamán a bomlást követő nyúlósodási folyamat megindul, jó minőségű termék nem állítható elő. A különböző mólarányú nátriumborát oldatokból előállított termékek szárítását vizsgálva, megállapítottuk, hogy NaOH:H3 B0 3 =l :<1-1 kiindulási mólarány esetén a nyúlósodási folyamat már 40 °C-on, NaOH:H3 B0 3 =l :>1 kiindulási mólarány esetén pedig kb. 45 °C-on indul meg, tehát biztonságosan szárítani 40 °C alatt ajánlatos. Ez viszont azt jelenti, hogy kedvezőtlen szárítással még abban az esetben is képződhet rossz minőségű termék, ha az előállítás folyamán a reakcíóelegy pH-ja — a termék minősége szempontjából - kedvező volt (pl. bórsav felesleg esetén). Összefoglalva az ismertetett és technológiailag azonos, csupán a kiindulási oldat NaOH:H3 B0 3 mólarányában eltérő eljárások két hibaforrása - a reakcíóelegy pH-ja és a szárítás hőmérséklete - jó minőségű termék előállítása szempontjából hátrányt, bizonytalanságot jelent. Találmányunk célja olyan eljárás biztosítása, amely a termék minősége és a gyártás gazdaságossága 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 szempontjából egyaránt felülmúlja az ismertetett eljáráscsoportot, sőt lehetővé teszi 10%-nál nagyobb, mintegy 10-12,5% aktív oxigéntartalmú tennék előállítását is. A szakirodalom szerint ugyanis magasabb oxigéntartalmú termék előállítására az ismertetett eljáráscsoport nem alkalmas. Ilyen termékek előállítása lényegesen komplikáltabb eljárásokkal (vákuum szárítás, több lépcsős oxigén felvétel stb.) történik. Ezek a termékek azonban bomlékonyak és gyakorlati szempontból nincs jelentőségük, a kereskedelemben nem is terjedtek el. Találmányunk több felismerésen alapul. Ezek közül egyik a reakcióelegy kedvező pH-jának kialakítását célozza. Azt találtuk, hogy különféle foszforvegyületekkel, mint stabilizáló pufferekkel kedvezően és folyamatosan csökkenthető a reakcióelegy pH-ja. Ha a kiindulási nátriumborát oldatba az összetételt az NaOH: H3 B0 3 =1 :>1 mólarány fejezi ki, minimális trinátriumfoszfáttal, vagy dinátriumhidrogénfoszfáttal, NaOH : H3 B0 3 = 1 :< l-l mólarány esetén pedig minimális foszforsawal, vagy nátriumdihidrogénfoszfáttal csökkenthető a reakcióelegy pH-ja és a számított mennyiségű hidrogénperoxid felének beadagolása után a reakcióelegy pH-ja mérhetően csökken. Az első táblázatban olyan két nátriumborát oldat pH változását ismertetjük a hozzáadott H2 0 2 mennyiségének függvényében, melyekben NaOH : H3 B0 3 =1 :1,03 mólarányt, tehát bórsav felesleget hoztunk létre. Az egyik oldat stabilizáló puffer mentes volt, a másik oldat egy súlyrész szabad bórsavra számítva 0,7 súlyrész krist. trinátriumfoszfátot tartalmazott. A B2 0 3 koncentráció mindkét oldatban 100 g/l volt. 1. táblázat Számított pH pH H2 0 2 Na3 P0 4 Na3 P0 4 beadagolt mentes tartalmú %-a oldatban oldatban 50 >11 >11 66 >11 11 75 11 10 85 10 9 100 8,5 7,5 Az 1. táblázat szerinti Na3 P0 4 -mentes oldatból előállított nátriumperborát aktív oxigéntartalma 10%, az Na3 P0 4 -tartalmú oldatból előállított perboráté 60 pedig 10,4% volt, vagyis a pH csökkentő hatás 2
