162368. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 1012,5% aktív oxigéntartalmú nátriumperborát előállítására
162368 5 6 jelentősége a nagyobb oxigén tartalomban is megmutatkozik. Még szembetűnőbb a 2. táblázatban szereplő két oldat pH-jának változása közötti különbség. Mindkét oldatban NaOH : H3 B0 3 =1 : 0,97 mólarányt, vagyis lúgfelesleget és 100 g/l B2 0 3 koncentrációt alkalmaztunk. Az egyik oldat foszforsavmentes volt, a másik oldat 1 sr. szabad NaOH-ra vonatkoztatva 0,4 sr. 85%-os foszforsavat tartalmazott. 2. táblázat Számított pH pH H2 0 2 H3PO4- H3PO4-beadagolt mentes tartalmú %-a oldatban oldatban 50 >11 >11 75 >11 11 90 >11 9 100 >11 7 A 2. táblázat szerinti H3PO4-mentes oldatból előállított nátriumperborát aktív oxigéntartalma 9,9%, a H3 P0 4 -tartalmú oldatból előállított perborate pedig 10,5% volt, ami ugyancsak a foszforsav pH csökkentő hatásából származó minőségjavulását jelenti. Hasonló pH csökkenést és minőségjavulást értünk el, ha Na3 P0 4 helyett - 1 mól Na 3 P0 4 :2 mól Na2 HP0 4 arányban - dinátriumhidrogénfoszfátot, foszforsav helyett pedig - 1 mól H3 P0 4 :2 mól NaH2 P0 4 arányban — nátriumdihidrogénfoszfátot használtunk. A foszforvegyületek, mint stabilizáló pufferek pH csökkentő szerepe a következőképpen magyarázható: NaOH : H3 B0 3 =1 : >1 mólarány esetén az Na3 P0 4 , vagy az Na2 HP0 4 a szabad bórsavval és a hidrogénperoxiddal lép reakcióba. H3 B0 3 +Na 3 P0 4 +H 2 0 2 +2H 2 O = = NaB03 -4H 2 0 = Na 2 HP0 4 (2) H3 B0 3 +Na 2 HP0 4 +H 2 0 2 +2H 2 0 = = NaB03 -4H 2 0 + NaH 2 P0 4 (3) Ha Na3 P0 4 -et alkalmazunk stabilizáló pufferként, a (2) reakció értelmében a szabad bórsavból nátriumperborát képződik. Ha még maradt az oldatban szabad bórsav, a (3) reakció értelmében a pH tovább csökken és ismét perborát képződik. Ha Na2 HP0 4 -et használunk stabilizáló pufferként, a pH csökkenés a (3) reakcióval magyarázható. A két foszfátsó adagolása akkor helyes, ha a számított mennyiségű H2 0 2 beadagolása után az oldat NaH2 P0 4 -et és Na 2 HP0 4 et is tartalmaz és a pH 7-8 értékek között mozog. Végeredményben mindkét foszfátsó nátriumion átvivőként szerepel és ezáltal lehetővé válik a szabad bórsav nátriumperboráttá való átalakulása is. Tehát az említett két stabilizáló puffer egyrészt a pH-t kedvezően szabályozza, s ezáltal jó minőségű termék előállítását teszi lehetővé, másrészt mint nátriumion átvivő a szabad bórsav perboráttá való átalakulását is eredményezi és az anyalúg csak a perborát oldhatóságának megfelelő mennyiségű B2 0 3 -at tartalmaz. NaOH:H3 B0 3 =l :<1-1 mólarány esetén a H3 P0 4 , vagy az NaH 2 P0 4 stabilizáló puffer a szabad lúggal, ül. 1 : 1 mólarány esetén az NaB02 -vel lép reakcióba: 2NaOH+H3 P0 4 =Na 2 HP0 4 +2H 2 0 (4) 2NaB02 +H 3 P0 4 +2H 2 O = = Na2 HP0 4 + 2H 3 B0 3 (5) NaOH + NaH2 P0 4 = Na 2 HP0 4 + H 2 O (6) NaB02 +NaH 2 P0 4 + H 2 O = = Na2 HP0 4 +H 3 B0 3 (7) Fenti reakciók értelmében a szabad lúg semlegesítődik, a nátriummetaborát bórsavvá alakul és mindkét stabilizáló puffer Na2 HP0 4 -gyé alakul. Végeredményben csökken a rendszer pH-ja. Az Na2 HP0 4 mint 25 nátriumion átvivő a (3) reakció értelmében lehetővé teszi a szabaddá vált bórsav nátriumperboráttá való átalakulását. Itt is lényeges a H3 P0 4 és az NaH 2 P0 4 helyes adagolása, hogy a H2 0 2 teljes beadagolása után az oldatban 7-8 pH érték alakulhasson ki. 30 A stabilizáló pufferek mint nátriumion átvivők lehetővé teszik nemcsak a kötött, hanem a szabad bórsav perboráttá való átalakulását is, ellentétben azokkal az eljárásokkal, melyeknél kiindulási oldatként szabad bórsavtartalmú nátriumborát oldatot 35 használnak és a szabad bórsav zöme változatlanul az anyalúgban marad. A stabilizáló pufferek adagolását kísérletileg tanulmányoztuk és megállapítottuk, hogy NaOH: :H3 B0 3 = 1 :>1 mólarány esetén 1 mól NaOH-ra 40 vonatkoztatva legalább - (H3 B0 3 mól - 1) • 0,12 -mól trinátriumfoszfátot, vagy - (H3 B0 3 mól - 1) • •0,24 - mól dinátriumhidrogénfoszfátot, NaOH : :H3 B0 3 = 1 :<1-1 mólarány esetén pedig 1 mól NaOH-ra vonatkoztatva legalább - (l,01-H3 BO 3 45 mól) -0,12 - mól foszforsavat, vagy - (1,01--H3 B0 3 mól) • 0,24 - mól nátriumdihidrogénfoszfátot kell adagolni. Találmányunk egy másik felismerése az, hogy a stabilizáló puffer jelenlétében előállított nátrium-50 perborát szárításánál a hőmérsékletet 55 °C-ig lehet növelni bomlás nélkül, szemben az eddigi eljárásokkal, melyeknél a bomlás és vele együtt a nyúlóssági állapot kialakulása — a kiindulási nátriumborát oldat mólarányától függően - már 40-45 °C-on megindul. 55 A stabilizáló pufferek tehát - függetlenül a kiindulási nátriumborát oldat mólarányától - a nyúlóssági állapot kialakulásának hőmérsékletét meglepő módon 55 °C fölé emelik. A szárítás hőmérsékletének 10-15 °C-kal való növelése igen nagy előnyt jelent a 40—45 60 °C-on való szárítással szemben, mert a száradás 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3
