过硼酸钠的制备方法改进
武文博
05级化学基地班
学号:200531040046
摘要:过硼酸钠是一种新型的漂白剂。
本文对传统的用硼砂法合成四水合过硼酸钠的方法进行了改进，使其制备的过程得到了简化，并且使制备时所使用的反应容器减少，而且节约了能源。
关键词：过硼酸钠 硼砂法 方法改进
The Improvement of the Preparation of Peroxide Borate Sodium Abstract:Peroxide borate sodium is a newly bleacher. This paper studies a process for preparation of peroxide borate sodium by improving the traditional borax method. And this new method predigests the process of the preparation, reduces the volume of the reaction container and saves the energy.
Key words: peroxide borate sodium; borax method; technique improvement
引言：过硼酸钠（NaBO3·4H2O）,分子量153.86，为白色单斜晶系接结晶状颗粒或白色粉末，熔点为63℃，在130—150℃可失去结晶水。
能溶于酸、碱及甘油中，微溶于水，溶液呈碱性，水溶液不稳定，极易放出活性氧。
其阴离子的结构为：
H O
B H O O
O
O
O
B
O H
O H
2-
在冷而干燥的空气中，高纯度的过硼酸钠较稳定，在潮湿的空气中或稍加热时分解，并放出氧气。
在63℃时溶于本身的结晶水而分解，并结成粘性固块，
高于70℃时可失去三个结晶水，形成一水合物。
在较高的温度，有游离碱存在的情况下，容易分解成无水偏硼酸钠。
与稀酸作用可产生过氧化氢，当用浓硫酸处理时则放出氧及臭氧。
易被氧化铅、二氧化锰、高锰酸钾、硝酸钾、硝酸银、氧化铜、氧化钴、铂黑等物质催化分解放出氧气。
单水合过硼酸钠是一种温和的氧化剂，常温下在干燥空气里稳定，但在潮湿热空气中分解放出氧，广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品，也用于有机合成。
过硼酸钠属于含氧型漂白剂, 溶于水时生成H2O2 , 能放出活性氧, 从而有较强的漂白作用, 能够去除织物上的污渍, 提高洗涤物的白度,使白色衣物更加洁白, 而且不损害衣物原来颜色, 使花色衣物色彩更加亮丽, 同时产生良好的去污效果。
因此, 过硼酸钠是应用较多的一类漂白剂。
而单水合过硼酸钠是由四水合硼酸钠在60℃左右减压脱水而制得的。
因此，四水合过硼酸钠的制备也显得格外重要。
一、实验原理：
传统四水合过硼酸钠的制备方法有电解法和化学法，化学法包括硼酸法和硼砂法。
中国以硼镁矿碱法生产硼砂为主,所以工业上生产过硼酸钠以硼砂法为主。
其反应方程式为：
Na 2B 4O 7 +2NaOH+→4NaBO2+H2O
NaBO2 +H2O2+3H2O→NaBO3·4H2O
其具体的方法为：称取一定量的硼砂加到浓度为 3.5%的氢氧化钠去离水水溶液中，搅拌升温至40—50℃使硼砂完全水解，反应完毕后过滤出不溶物，滴加浓度为7%的过氧化氢，反应50min，冰浴控制反应温度为6℃以下，生成的四水合过硼酸钠全部结晶析出后过滤，用乙醇溶液洗涤，常温干燥即得四水合过硼酸钠。
其收率约为90％。
由于硼砂水解的反应为吸热反应，而生成过硼酸钠的反应为放热反应。
因此在制备的过程中可以考虑让这两步反应同时进行，让生成过硼酸钠所放出的热量来让硼砂水解。
这也是我们这次实验的主要目的。
反应时我们要控制不让硼砂的水解速度过快，因此，氢氧化钠不能一次加入，否则，溶液的pH会太高使硼砂的水解速度增快。
而我们又要尽量提高反应的产率及过硼酸钠的稳定性，因此在反应的过程中反应温度还是保持原来的反应温度
为佳。
我们改进的方法为：将一定量的硼砂溶解在去离子水中，然后用氢氧化钠来调节溶液的pH，让硼砂在该pH下能够很缓慢的水解，然后滴加比计算量稍多的过氧化氢溶液，在整个反应的过程中用氢氧化钠来调节溶液的pH使其固定在我们需要的pH，冰浴控制反应的温度为6℃左右，生成的四水合过硼酸钠全部结晶析出后抽滤，用乙醇溶液洗涤，常温干燥即得四水合过硼酸钠。
其反应的方程式为：
Na 2B 4O 7 + 2NaOH + 4H 2O 2 + 11H 2O →4(NaBO 3·4H2O) 二、实验药品：
硼砂（分析纯）、过氧化氢（30% 分析纯）、氢氧化钠（分析纯）。
三、实验部分：
1、配制6％的过氧化氢溶液和近饱和的氢氧化钠溶液。
2、称取1克左右硼砂溶解在少量水中，制成近饱和的溶液，然后滴加配制好的氢氧化钠溶液调整溶液的pH为10到11，用冰水浴控制溶液反应的温度约为6℃，滴加6％的过氧化氢至稍多于计算量，在反应的过程中，大约每隔五至十分钟用氢氧化钠调节溶液的pH为10到11。
反应大约需要1小时。
3、待溶液析出晶体后，减压过滤。
并用乙醇洗涤所得晶体，即得最终的产物。
最终所得产物产率在80％到85％，最高的一次达到了近90％（多次成功实验的平均结果）。
其中，我们在第一周时实验得出最佳pH的那次产率为83％；在第二周重复的时候，我们由于没有控制好过氧化氢的量，并没有得到晶体；在第三周我们再次重复的时候，避免了糊状物的生成，可是由于我们在抽滤的时候滤纸直接被抽破了，损失了不少的晶体，因此这次的实验数据不能算在内；在五一期间，我和我们老师又同时做了一次，这两次实验都比较成功，一次的产率为79％，一次的产率为89％也就是接近90％的那次。
可是由于我们实验时的准备并没有那么充分，在用高锰酸钾、草酸返滴定产品活性氧含量时，未能很好地控制好滴定的温度，因此我们在实验时，就没能将
这步完成。
另外，如调整溶液的pH为10到11是我们多次实验所得到的在我们实验的条件下最佳的pH。
其他，如反应的时间等都是我们多次实验得到的结果。
四、实验结果讨论：
根据实验的结果，我们可以知道：实验方法所得的产物的的产率要比传统的方法所得到的产物的产率要低一些。
但是，我个人认为：这在很大程度上是受实验条件和实验时的操作能力所影响的。
我们说的传统方法的产率有90％左右是文献上的资料。
由于时间的限制，我们并没有按照传统的方法进行实验，而是直接按照改进后的实验进行的。
我个人认为：这是我们实验失误的一个地方，因为这两种方法所得到的产率并不是在相同的其他实验条件下和相同的实验员操作下所得到的，因此，其可比性并没有那么大。
所以说，我认为，这我们实验的结果与90％的差别是可以认为是近似相同的，毕竟我们实验中也有一次的产率达到了90％。
因此，与以前的制备方法相比较，二者所用的原料几乎是一样的，其收率也相差无几，但是新法在制备的过程中比老法有许多优点：
1、由于省略和合并了原工艺中的溶解、偏硼酸钠的合成、过滤等过程，从而简化了制备的工艺，使制备的时间缩短了。
2、新法减少了原料在不同的反应器中转移的步骤，可以减少原料的损失。
（这必须要以实验的产率高来证明这一点，我个人认为：如果调整好反应的条件，是完全有可能达到要求的）
3、在原来的制备过程中需要调整两次反应温度，而新法只用调整一次，用放热反应的热量促使吸热反应的发生，可以节约能源，并使操作简化。
但是，从实验中我们也发现新的制备方法同样有它不足的地方：
1、在反应的过程中要不停地调节溶液的pH，操作上有些麻烦。
2、必须要能够很好地控制过氧化氢的滴加速度和其浓度，还有它的总量，否则很容易析不出来晶体，而得到一种糊状的产物。
这就相当于是新法的操作上比旧法麻烦些，但是它节约了能源，并使反应的时间缩短，而且在某种程度上节约了反应物。
今后，可以考虑在新法的反应过程中加入一些稳定剂，使反应的条件更容易控制。
我认为，这是其发展的一个方向。
五、参考文献：
高玉阁单水合过硼酸钠的制备及其在彩漂洗衣粉中的应用化学与粘合2002年第二期
周雅文刘云肖阳过硼酸钠漂白剂研究进展日用化学品科学 2004.6 杨世传刘春兰硼砂法合成过硼酸钠方法的改进中国化工 1997.12
张文根董建峰党民团单水合过硼酸钠的制备及应用宝鸡文理学院学报1998.12
黄干强过氧酸的制备及其活性氧含量的测定中国造纸学报 1997.12 六、致谢：
在这里，首先要感谢我们无机实验室老师们，是她们给我们提供了做实验的条件，并给了我们大量的指导。
另外，要感谢我们高中竞赛的主教练，是他教会了我有关的很多知识，而且对这次的实验也提供了很大的帮助和支持。
还要感谢所有支持和关心我和这次实验的人。