三聚磷酸钠性质应用及用途

三聚磷酸钠简介

三聚磷酸钠（Tripolyphosphate），化学物质名称，又称三磷酸钠，是合成洗涤剂中的一种重要助剂，由不同的磷酸氢钠分子缩合而成。三聚磷酸钠为白色粉末状结晶，流动性较好，因其分子（Na5P3O10）中有5个钠原子，故俗称五钠。三聚磷酸钠易溶于水，其水溶液呈碱性，因此绝大部分用于合成洗涤剂，少数用于食品及工业用水的软化处理。由于国家的限磷政策的出台，三聚磷酸钠在洗涤剂助剂方面的应用逐渐减少，逐步被层状硅酸钠、分子筛等产品代替。

三聚磷酸钠物理化学性质

外观性状：白色粉末。
溶解性：易溶于水，其水溶液呈碱性。
熔点：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

三聚磷酸钠水合性能

三聚磷酸钠因生成温度不同而有高温型(Ⅰ型)和低温型(Ⅱ型)之分，其区别在于两者的键长和键角不同，Ⅰ型和Ⅱ型产品水合后均生成六水合物Na5P3O10·6H2O，在相同条件下，Ⅰ型水合作用较快产生的热量高，溶于水时易产生结块现象，这是由于Ⅰ型结构中存在四配位体的钠离子，四配位体对水有强亲和力，反之Ⅱ型在水中则以很慢的速度生成六水物。三聚磷酸钠在室温下相当稳定，在潮湿的空气中会缓慢的发生水解反应，最终生成正磷酸钠，反应如下：Na5P3O10+2H2O→2Na2HPO4+NaH2PO4。
对金属离子的螯合能力
三聚磷酸钠与溶于水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等金属离子有络合作用，生成可溶性络合物，如：  Na5P3O10+Ca2+→Na3(CaP3O10)+2Na+。三聚磷酸钠的络合能力一般以钙值表示，即100g磷酸盐所能络合钙离子的克数，理论值为13.4。
缓冲作用
三聚磷酸钠水溶液呈弱碱性(1%水溶液的PH值约为9.7)，它在PH为4.3～14范围水)中，形成悬浊液(类似乳化液)的作用，即分散作用。三聚磷酸钠也能使液态、固态微粒更好的溶于液体(如水)介质中，使溶液外观完全透明，好像真溶液一样，这就是增溶作用。由于三聚磷酸钠具有以上独特的性能，使之成为洗衣粉中的一种重要的理想原料。

三聚磷酸钠分类

按结构和形状分为白色粉末无水物(Na5P3O10)和直角平行六面体结晶的六水合物(Na5P3O10·6H2O)无水物有Ⅰ型和Ⅱ型之分。工业用三聚磷酸钠实际上是Ⅰ型和Ⅱ型的混合物。Ⅰ型溶解速度快，经水合生成六水合物时热效应大，在大气中易吸潮结块。Ⅱ型吸潮较慢，不易结块。因此，洗涤剂用三聚磷酸钠中Ⅰ型含量不宜太高，一般控制在10～30%。 

三聚磷酸钠产品作用

用途一：用作软水剂，还用于糖果工业等
用途二：用于肉类加工处理、合成洗涤剂配方、纺织品染色，也用作分散剂、助溶剂等
用途三：作品质改良剂，有提高食品的络合金属离子、pH值、增加离子强度等的作用，由此改善食品的结着力和持水性。我国规定可用于乳制品、鱼制品、禽肉制品、冰淇淋和方便面，最大使用量5.0g/kg；在罐头、果汁(味)饮料类和植物蛋白饮料中最大使用量为1.0g/kg。
用途四:组织改进剂；乳化剂；缓冲剂；螯合剂；稳定剂。主要供火腿罐头嫩化；蚕豆罐头中使豆皮软化。亦可用作软水剂、pH调节剂和增稠剂。
用途五:用于肥皂增效剂和防止条皂油脂析出和起霜。对润滑油和脂肪有强烈的乳化作用，可用于调节缓冲皂液的Ph值。工业用水的软水剂。制革预鞣剂。染色助剂。油漆、高岭土、氧化镁、碳酸钙等工业中配制悬浮液时作分散剂。钻井泥浆分散剂。造纸工业用作防油污剂。
用途六:用作发电站，机车车辆，锅炉及化肥厂冷却水处理的高效软水剂。对Ca2+络全能力强，每100g能络全19.5g钙，而且由于SHMP的螯合作用和吸附分散作用破坏了磷酸钙等晶体的正常生长过程，阻止磷酸钙垢的形成。用量0.5 mg/L，防止结垢率达95%～100%。
制备方法

方法一：重结晶法
将工业三聚磷酸钠溶解于60～70℃的水中，配制成17％～22％的溶液，并过滤除去不溶性杂质；然后经真空浓缩、冷却结晶、分离、干燥即得产品。
热法磷酸二步法
在中和槽内用食用纯碱中和食品级热法磷酸配成的50％～60％的溶液，中和液进入中间贮槽，由泵送到喷雾干燥塔进行喷雾干燥；粉末送到回转式聚合炉，加热至540～580℃脱水聚合，在空气中冷却即崩解成为粉末。在无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：热法磷酸二步法将磷酸(55%～60%)溶液经计量后放人不锈钢的中和槽中，升温并开动搅拌机在搅拌下缓慢地加入纯碱进行中和反应，中和槽中维持2分子磷酸氢二钠对1分子磷酸二氢钠的比例。中和后的混合液经高位槽进入喷雾干燥塔进行干燥，经干燥后的正磷酸盐干料由塔底排出送到回转聚合炉，被炉气带走的少部分干料由旋风除尘器加以回收。
正磷酸盐干料在聚合炉中于350～450℃温度下进行聚合反应，生成三聚磷酸钠，经冷却、粉碎后，制得三聚磷酸钠成品。其6H3PO4+5Na2CO3→4Na2HPO4+2NaH2PO4+5H2O+5CO2↑
4Na2HPO4+2NaH2PO4→2Na5P3O10+4H2O
湿法磷酸一步法将磷矿粉与硫酸反应制得萃取磷酸，用纯碱先在脱氟罐中除去其中氟硅酸，再在脱硫罐中用碳酸钡除去硫酸根，以降低磷酸中的硫酸钠含量。然后用纯碱进行中和。经过滤除去大量的铁、铝等杂质。再经精调，过滤，将所得的含一定比例的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠溶液在蒸发器中浓缩到符合喷料聚合的要求。把料浆喷入回转聚合炉中，经热风喷粉干燥和聚合。再经冷却、粉碎、过筛后，制得三聚磷酸钠成品。其Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5CaSO4?2H2O+HF
6H3PO4+5Na2CO3→4Na2HPO4+2NaH2PO4+5H2O+5CO2↑
4Na2HPO4+2NaH2PO4→2Na5P3O10+4H2O
方法三：磷酸二氢钠法 将磷酸二氢加入聚合釜中，加热到700℃，脱水15～30min。然后用冷水骤冷，加工成型即得。
磷酸酐法 黄磷经熔融槽加热融化后，流入燃烧炉，磷氧化后经沉淀。冷却，取出磷酐（P2O5）。将磷酐与纯碱按1︰0.8（mol）酷毙在搅拌器中混合后进入石墨坩埚。于750～800℃下间接加热，脱水聚合后，得六偏磷酸钠的熔融体。将其放入冷却盘中骤冷，即得透明玻璃状六偏磷酸钠。
方法四：由磷酸氢二钠和磷酸二氢钠混合加热至110℃脱水，继续加热至540～580℃，脱水而成稳定的颗粒型；如再加热至620℃以上，熔融后降温至550℃，然后在空气中冷却，则崩解成次稳定的粉末型。在无水物的水溶液中加入乙醇，即得六水物。

急救措施
食入：不要给失去知觉者从嘴里喂食任何东西。寻求医疗救护。不要催吐。如果意识清醒，漱口，喝2-4 cupfuls的牛奶或水。
吸入：从接触到新鲜的空气立即删除。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。如呼吸困难，给输氧。寻求医疗救护。
皮肤：寻求医疗救护。冲洗皮肤用大量肥皂和水至少15分钟并脱去污染的衣服和鞋子。重复使用前洗净衣物。
眼睛：立即冲洗眼睛，用大量的水冲洗至少15分钟，偶尔提起上下眼睑。寻求医疗救护。
处理和储存
贮藏：储存在密闭容器内。存放在阴凉，干燥，通风良好的地方，远离不相容的物质。商店防潮保护。
处理：操作后彻底清洗。减少灰尘的产生和积累。避免与眼睛，皮肤和衣物接触。保持容器密闭。避免食入和吸入。使用充分的通风。重复使用前洗净衣物。
危害：行为在火可能会熔化蒸汽损失。
曝光控制/个人防护
个人防护：眼睛：如29 CFR 1910.133或欧洲标准EN166描述OSHA的眼睛和面部防护条例穿戴合适的防护眼镜或化学安全护目镜。皮肤：穿戴合适的防护手套以防止皮肤接触。服装：穿戴适当的防护服以防止皮肤接触。
防毒面罩：当工作环境需要呼吸器的使用符合OSHA的29 CFR 1910.134和ANSI Z88.2要求或欧洲标准EN 149的呼吸保护程序必须遵守。
曝光影响：影响可能推迟显现。
用作洗涤品助剂，亦可用于石油、冶金、采矿、造纸、水处理等。主要用作合成洗涤剂的助剂，用于肥皂增效剂和防止条皂油脂析出和起霜。对润滑油和脂肪有强烈的乳化作用，可用于调节缓冲皂液的PH值。工业用水的软水剂。制革---剂。染色助剂。油漆、高岭土、氧化镁、碳酸钙等工业中配制悬浮时作分散剂。钻井泥浆分散剂。造纸工业用作防油污剂。食品工业中用于罐头，果汁饮料，奶制品，豆乳等的品质改良剂，水分保持剂。主要供火腿罐头嫩化，蚕豆罐头中使豆皮软化，亦可用作软化剂和增稠剂。STPP还存在其不可避免的环境危害，由于本身含磷，容易造成水体富营养化。由于国家的限磷政策的出台，三聚磷酸钠在洗涤剂助剂方面的应用逐渐减少，逐步被层状硅酸钠、分子筛等产品代替。