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艳阳升化工主要产品有:火碱/片碱,柠檬酸,氯化镁,氨基磺酸,三乙醇胺,AES,磺酸,乙二醇,纯碱,聚合氯化铝,工业盐,无水氯化钙,二水氯化钙,干燥剂,润管剂,麦芽糊精,二甲苯,羟甲基纤维素,灌浆料,丙三醇等。

硼砂,一般写作Na2B4O7·10H2O,是非常重要的含硼矿物及硼化合物。通常为含有无色晶体的白色粉末,易溶于水。硼砂有广泛的用途,可用作清洁剂、化妆品、杀虫剂,也可用于配置缓冲溶液和制取其他硼化合物等。[1]硼砂毒性较高,各国多禁用为食品添加物。人体若摄入过多的硼,会引发多脏器的蓄积性中毒。[2]

中文名

硼砂

外文名

borax

化学名称

硼酸钠

水溶性

可溶于水

密度

1.73g/cm?(十水)

外观

白色细小结晶体

别称

月石

分子量

381.37(十水)

熔点

熔点为741℃(无水)

目录

1物化性质

2硼砂的毒性

3硼砂的来源

4药理作用

?作用

?抗惊厥及抗癫痫作用

?其他作用

5主要应用

?玻璃和搪瓷行业

?医学领域

?工业领域

?其他应用

6硼砂的制备方法概述

?硫酸法

?常压碱解法

?加压碱解法

?碳碱法

?钠化焙烧-常压水浸法

?熔态钠化-常压水浸法

?钠化焙烧-加压水浸法

7在食品中非法添加的情况

8食品中硼砂的检测方法

物化性质

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硼砂分子式

硼砂化学名称为硼酸钠,别称月石。[2]硼砂有十水四硼酸钠、五水四硼酸钠和无水四硼酸钠等产品。十水四硼酸钠又称焦硼酸钠,CAS号为[1303-96-4],分子式为Na2B4O7·10H2O,分子量为381.37,系无色半透明结晶体或白色结晶粉末,单斜晶系。它无臭,味咸,易溶于水和甘油,不溶于乙醇和酸,水溶液呈弱碱性。其密度为1.73g/cm3,在干燥空气中风化。在高于56℃时,自溶液中析出五水盐;低于56℃时,则析出十水盐;加热至350~400℃,失水成为无水盐;加热至878℃,熔化为玻璃状物。熔化的硼砂能溶解许多金属氧化物,生成具有特征颜色的偏硼酸的复盐,硼砂的这一性质被称为“硼砂珠试验”。[3]

五水四硼酸钠CAS号为[12179-04-3],分子式为Na2B4O7·5H2O,分子量为291.29,系白色结晶状粉末。 它加热至122℃ 时,失去结晶水成无水物,其他性能同十水物。[3]

无水四硼酸钠CAS号为[1330-43-4],分子式为Na2B4O7,分子量为201.22,系白色结晶或玻璃状晶体。其密度为2.367g/cm3,熔点为741℃,沸点为1575℃(分解)。它稍溶于冷水,较易溶于热水,微溶于乙酸,不溶于醇,其他性能同十水物。[3]

硼砂的毒性

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硼是人体和动植物(是豆类、蔬菜、水果)必须的生长元素,主要以硼酸、硼砂及其与钠、镁、钙形成的络合物三种形式存在。硼砂的化学成分是四硼酸钠,在酸性条件下以硼酸的形式存在。微量的硼对人体是有益的,如防止骨质疏松,促进钙在人体内的代谢等。[4]

食用硼砂后,该物质会在胃酸作用转变为硼酸,由胃肠道吸收。尽管每次摄入量不多,但排出的速度很慢,从而积少成多,终会在体内蓄积而中毒。硼砂对人体多种器官都有毒害,危害消化道酶的作用,使食欲减退,吸收各种营养素,从而加快分解脂肪,体重减轻,急性还会出现呕吐、腹泻、头晕、头痛等症状,甚至出现红斑、循环系统障碍、休克、昏迷等硼酸症。成人中毒的剂量为1~3g,15~20g为致死量;儿童误食5g即可致死,婴儿误食2~3g可致死。100mg/d为慢性硼中毒的剂量。[2][4]

硼砂的来源

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硼砂主要存在于硼酸盐类矿物中,常见于湖水干涸的含硼盐湖中。硼砂矿在我国很丰富,有大量天然硼砂,东北也有丰富的硼镁矿,云南、新疆、四川、陕西、甘肃等地亦产。[2]

药理作用

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作用

有报告指出,硼砂为一弱碱,其与硼酸一样有弱的作用。用平板法使培养基中含10%的硼砂,对大肠杆菌、绿脓杆菌、炭疽杆菌、福氏痢疾杆菌、志贺痢疾杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌、变形杆菌及葡萄球菌、白色念珠菌均有作用;用纸片法证明,硼砂还能白喉杆菌、牛型布氏杆菌、**双球菌、脑膜炎球菌及溶血性链球菌等。[5]

抗惊厥及抗癫痫作用

实验证明:硼砂给小鼠灌服130mg/kg~260mg/kg有抗惊厥作用,该作用可随给药次数的增加而逐渐增强, 抗惊厥作用产生于给药后1周左右。注射给药可加速其抗惊厥作用的产生。腹腔注射260mg/kg,可对抗电惊厥,其对抗率为。配合其他抗癫痫,硼砂能迅速控制癫痫大发作及癫痫持续状态。[5]

其他作用

硼砂尚有防腐及保护皮肤黏膜的作用,临床可以用本品冲洗溃疡、脓肿,是黏膜发炎,如结膜炎、胃炎等,因其为碱性,可使黏膜去垢;口服用于尿道杀菌,是尿为酸性时,加入硼砂可使之成为碱性。[5]

主要应用

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硼砂是制取含硼化合物的基本原料,几乎所有的含硼化物都可经硼砂来制得。它们在冶金、钢铁、机械、军工、刀具、造纸、电子管、化工及纺织等部门中都有着重要而广泛的用途。[6]

玻璃和搪瓷行业

在玻璃中,可增强紫外线的透射率,提高玻璃的透明度及耐热性能。在搪瓷制品中,可使瓷釉不易脱落而使其具有光泽。在特种光学玻璃、

硼砂

玻璃纤维、有色金属的焊接剂、珠宝的粘结剂、印染、洗涤(丝和毛织品等)、金的精制、化妆品、农药、肥料、硼砂皂、防腐剂、防冻剂和医学用消毒剂等方面也有广泛的应用。[6]

医学领域

硼砂用于皮肤黏膜、一些足癣的,也可用于一些炎症如急性扁桃体炎、咽喉炎、口舌生疮、齿龈炎、中耳炎、霉菌性炎、宫颈糜烂、癫痫、等的。在动物的一些疾病也有,如鸡喉气管炎、山羊传染性脓疱病、猪支原体**、牛慢性黏液性子宫内膜炎等。硼是植物生长、人和动物必须的元素。[2]

工业领域

在工业上,硼砂为重要的工业硼矿物。硼砂是硼重要的化合物。硼在国外常被列为稀有元素,然而在我国却有丰富的硼砂矿,因此,硼在我国不是稀有元素,而是丰产元素。在工业上硼砂也作为固体润滑剂用于金属拉丝等方面。在电冰箱、电冰柜、空调等制冷设备的焊接维修中常做为(非活性)助焊剂用以净化金属表面。清除金属表面上的氧化物;在硼砂中加入一定比例的氯化钠。氟化钠、氯化钾等化合物即可作为活性助焊剂用于制冷设备中铜管和钢管、钢管与钢管之间的焊接。

其他应用

硼砂在工农业生产中用途很广。例如,在洗衣粉和肥皂中作填料和增强表面活性(交联)等用;还广泛应用在玻璃纤维、焊接有色金属、粘结珠宝、化妆品防腐、农药、化肥、防冻剂和医学用消毒剂等方面。在农业上用于除草剂,用于非耕作区灭生性除草。[2]

硼砂的制备方法概述

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制备硼砂的方法主要有硫酸法、常压碱解法、加压碱解法、碳碱法、钠化焙烧-常压水浸法、熔态钠化-常压水浸法、钠化焙烧-加压水浸法等。[7]

硫酸法

硫酸法是利用硼镁矿制取硼酸的主要方法。硫酸法制备硼砂以硼镁矿粉作为原料,将硫酸加入硼镁矿粉中使其分解,反应产物为粗硼酸和硫酸镁。为了下一步制备硼砂,需将混合产物分离,获得粗硼酸。母液中硼酸和硫酸镁的分离,主要利用硫酸盐析法、沉淀分离法(固硼或固镁)、浮选分离法、萃取回收法等方法进行。[7]

硫酸法由于工艺技术成熟,流程简单,被国内大多数硼酸厂使用。但是该工艺也存在效率低、质量差、母液缺少有效利用途径等问题。由于母液的大量排放,不仅影响企业的经济效益,还造成环境的严重污染和硼资源的浪费。硫酸法硼的总收率在72%~75%,而实际生产中,虽然硼的浸出率高达95%,总收率却只有40%~45%,大部分的硼在加工过程中损失。此方法制备硼砂在1961年以后逐渐停用,直到20世纪70年代中后期,基于晶体硼镁肥的推广应用,又有厂家采用硫酸法小规模生产硼酸和晶体硼镁肥。[7]

常压碱解法

碱解法是基于硫酸法的B2O3回收率低、成本高、设备腐蚀较严重等缺点而提出的。要使B2O3污染

图1 常压碱解法制取硼砂工艺流程图

得以解决,硼砂就必须从B2O3含量高的硼矿中提取制备,通过母液回收利用,将母液中残留的B2O3尽可能多地转移到硼砂中。碱解法加工硼镁矿,首先要求矿石焙烧质量好,生烧和过烧都会显著降低碱解率。将硼镁矿作为实验原料,在一定温度下焙烧后粉碎再加NaOH溶液进行碱解(碱解率波动一般在70%~80%),过滤及水洗除去残渣,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶后加水溶解,再加小苏打中和,冷却结晶,分离得到硼砂。工艺流程如图1所示。[7]

加压碱解法

加压碱解法与常压碱解法的不同在于原料矿粉中加入NaOH溶液进行碱解的同时,需要外界对系统施加一定的温度和压力,让其在高温高压的环境中进行反应,过滤及水洗除去残渣,滤液蒸发浓缩、冷却结晶后加水溶解,加小苏打中和,冷却结晶,分离得到硼砂。工艺流程与图1相比,加压碱解法制备硼砂仅仅在碱解的过程中控制了外界的条件,将温度和压力控制在一定的范围内波动,其余实验制备流程与常压碱解法基本一致。这样的改进使得原料能在较高的温度和压力下充分反应,碱解率提高。[7]

该方法是在之前常压碱解法上的一种改进,在较高的温度和压力下进行碱解,碱过量较少,碱解率较高,经济效益高。但是与常压碱解法一样,由于NaOH溶液具有强腐蚀性,实验过程中若操作不当,易发生危险。且所需设备多,不适合加工低品位的矿粉。目前生产过程中也较少采用这种方法。[7]

碳碱法

碳碱法与碱解法的不同在于制备硼砂的过程中有气体CO2参与反应,所以反应过程需在相对密闭的环

图2碳碱法制取硼砂工艺流程图

境下进行。利用Na2CO3和CO2反应剂在加压(0.6~1.0MPa,130~140℃)的条件下与硼矿粉反应,此时,硼以B4O72-的形式进入溶液相,而镁以MgCO3沉淀的形式留在渣中,从而达到硼镁分离的目的。通过控制pH值,使镁生成碳酸镁或者碱式碳酸镁沉淀,通过过滤与溶液中的硼分离。加压和升温均可缩短反应时间,加快反应进程。碳碱法制备硼砂,分离硼砂后的母液可直接返回配料,流程短,且排出的矿渣碱性较弱,不易污染环境。工艺流程如图2所示。[7]

钠化焙烧-常压水浸法

钠化焙烧-常压水浸法是在原料硼精矿中直接加入碳酸钠混合均匀后进行焙烧,而碳碱法是将原料矿石进行

图3钠化焙烧-常压水浸法制取硼砂工艺流程图

焙烧,焙烧之后再加入Na2CO3和CO2气体进行反应。水浸法避免了在密闭环境下操作实验,减小了实验的危险性。取硼精矿和碳酸钠混合均匀,将混合料置于马弗炉中焙烧一定时间,焙烧产物冷却至室温,再经过称量、破碎等工艺后,加入一定量去离子水进行水浸处理,时间和温度根据实验条件控制,水浸滤液经过蒸发浓缩,结晶分离后得到硼砂,工艺流程如图3所示。[7]

该方法反应过程长,速度较慢,得到硼砂花费时间长,不符合高效率的原则,所以还需找到一种更加合适的制取硼砂的方法。[7]

熔态钠化-常压水浸法

将富硼渣粉末和碳酸钠混合研磨,放入高温中进行熔融钠化,冷却后进行水浸处理,水浸滤液经过蒸发浓缩、结晶、分离、干燥后得到硼砂。与图3相比,在加入钠化剂Na2CO3之后,并不是直接放在马弗炉进行焙烧,而是将混合物放入二硅化钼炉中进行升温,使混合物在熔融状态下进行钠化,冷却至预处理温度之后的钠化渣将和钠化焙烧-常压水浸法中的钠化渣进行相同的处理。硼砂的浸出率比钠化焙烧方法的浸出率高,但是由于反应需要的温度极高,导致反应可控性减弱,危险性较大,故熔态钠化-常压水浸法制取硼砂的应用性不高。[7]

钠化焙烧-加压水浸法

钠化焙烧-加压水浸法是在常压水浸法的环境下控制了温度和压力的条件,使水浸反应充分进行。相比于常

制取方法对比

压水浸法,加压水浸缩短了制取硼砂制品的反应流程,加快反应时间,使反应往高效率的方向发展。该方法是目前实验制备硼砂应用广的方法,同时也是效率的方法。将一定量的矿样加入钠化剂在马弗炉上焙烧若干小时,取出焙烧后的产物冷却至室温再称量破碎,加入去离子水在高压反应釜中以一定的温度和压力进行反应,水浸滤液进行降温结晶即得硼砂。[7]

在食品中非法添加的情况

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硼砂具有增加食物韧性、脆度及改善食物保水性及保鲜防腐等功能,一些不法商贩在制作腐竹、豆腐、米粽、米粉、面条、牛(鱼)肉丸和各种糕点等食品中添加硼砂,使产品煮不糊,韧性好,防腐,增加弹性、脆度和膨胀度。[4]

在食品中加入少量的硼砂是过去人们传统行为,例如包粽子和炸油条时会下一点硼砂,做出来的粽子和油条好吃。在面条、腐竹中加入能提高其韧劲;在猪肉上洒硼砂可起到防腐保鲜作用等。《食品卫生法》和《食品添加剂卫生管理办法》中明令禁止硼砂作为食品添加剂使用。它已经被证明是一种致物质,所以不存在超标不超标的问题,而是不许吃的问题。过去是因为不知道其危害,知道了危害还在食品中添加硼砂, 严重地损害了消费者的健康权益。因此,硼砂决不能作为食品添加剂使用。[2][8-9]

食品中硼砂的检测方法

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已经报道的食品中硼砂的检测方法主要有定性和定量两种,其中定性方法包括显微结晶法、显色法。 定量方法包括:滴定法、分光光度法、荧光法、反相液相色谱法、原子吸收分光光度法、旋光法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)。 其中姜黄试纸法、分光光度法、ICP-AES和ICP-MS法是食品和生活饮用水中硼砂、硼酸检测国标现行采用的方法。

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如防止骨质疏松,促进钙在人体内的代谢等。[4]食用硼砂后,该物质会在胃酸作用转变为硼酸,由胃肠道吸收。尽管每次摄入量不多,但排出的速度很慢,从而积少成多,终会在体内蓄积而中毒。硼砂对人体多种器官都有毒害,危害消化道酶的作用,使食欲减退,吸收各种营养素,从而加快分解脂肪,体重减轻,急性还会出现呕吐、腹泻、头晕、头痛等症状,甚至出现红斑、循环系统障碍、休克、昏迷等硼酸症。成人中毒的剂量为1~3g,15~20g为致死量;儿童误食5g即可致死,婴儿误食2~3g可致死。100mg/d为慢性硼中毒的剂量。[2][4]硼砂的来源编辑硼砂主要存在于硼酸盐类矿物中,常见于湖水干涸的含硼盐湖中。硼砂矿在我国很丰富。

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