保险粉是什么?

2021/4/28 15:58:41

保险粉是一种常用的还原性纸浆漂白剂。30年代初开始用于漂白机械木浆,进而用于漂白废纸脱墨浆及某些碱法浆。

保险粉的化学名称为:连二亚硫酸钠(Na2S2O4),为遇湿易燃的物品,白色或灰白色粉末,具有强还原性。温度到75℃以上分解,放热并伴随产生毒性气体二氧化硫。自燃温度250℃,遇明火或加热会燃烧,与空气接触会氧化,形成硫酸氢钠或酸性硫酸钠。遇酸类或与有机物、水、氧化剂等类别物质,都能引起剧烈燃烧并伴随大量热,产生二氧化硫气体,即使熄灭后还有可能复燃。

不含结晶水的连二亚硫酸钠是白色细粒结晶,含结晶水的为淡黄色粉末(Na2S2O4·2H2O)。其本身无气味或略带二氧化硫气味,相对密度2.3~2.4,熔点300℃,沸点1390℃,自燃点250℃。在纯水中溶解pH在5.5~8.5(50g/L,20℃),溶解度可达150g/L(20℃)。

连二亚硫酸钠化学性质活泼,还原性强,在空气中即氧化,易吸潮发热变质,可分解出H2S和SO2,都是有毒性的气体;遇氧化剂、明火会燃烧,放出SO2和硫磺蒸汽,甚至引起爆炸。释放的气体中H2S是烈性神经毒物,短期内吸入少量高浓度该气体,会导致头痛、头晕、咳嗽、胸闷、乏力、意识模糊等,吸入过多,会引发窒息甚至死亡;SO2气体具有腐蚀性,吸入过多,会引发窒息。因此,处理连二亚硫酸钠事故时,必须慎重采取行动,保护措施做到位。

连二亚硫酸钠的命名

20世纪初,产业和学术界对连二亚硫酸钠的化学命名表述还不是很清晰。亚硫酸氢钠和连二亚硫酸钠从名称和结构上来说都应是两种化合物,然而,都曾被叫作Sodium Hydrosulfite。1989年,美国Williamson在《化学教育杂志》上刊文提出这一化学品的混淆命名现象。后来,Sodium Hydrosulfite、Sodium Dithionite、Dithionous Acid Disodium Salt、Sodium Hydrosulphite统一称为连二亚硫酸钠。在我国,国家标准GB-2760中称之为低亚硫酸钠;因其能保证印染质量,使纤维等色泽鲜艳,不致被空气氧化(褐化),国内造纸、纺织品等行业有时称其为连二漂白。

连二亚硫酸钠的制备方法

制备连二亚硫酸钠的方法有锌粉法和甲酸钠法,而甲酸钠法又分为焦亚硫酸钠法和碱性法。因甲酸钠法在成品品质、规模方面的优势明显,且制造成本低,由该法生产的连二亚硫酸钠产量占全国总产量的90%。甲酸钠法生产连二亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、二氧化硫、甲醇、环氧乙烷,甚至含甲酸甲酯、亚硫酸钠等副产物。

每生产1t产品就会产生0.3~1t废液,排放盐析废水8t,并且废水中盐分和化学需氧量(COD)很高,是典型的高污染、难治理工业废水,是束缚该行业可持续发展的环境障碍。

保险粉的应用

作为还原性漂白剂、脱氧剂,连二亚硫酸钠在纺织、印染、造纸、生物、医药、食品、试剂合成等领域具有广泛的应用,以它为基础原料的化工产业发展迅速,其需求量越来越大。

1.保险粉在纸浆漂白中的作用

保险粉用于漂白纸浆从而提高纸浆的白度,其作用主要体现在如下几个方面:①减少α,β位置上的末端饱和羰基;②易还原纸浆中的醌结构,使其成为无色的酚衍生物;③还原纸浆中的松柏醛的结构及黄酮型的有色成分;④使纸浆中的Fe3+还原成Fe2+;⑤在漂白过程中生产HSO3-和SO32-作用于环共轭双键系统的异丁香酚和查尔酮的化合物上产生漂白作用。

2.食品保鲜保质方面

苏亚玲等以连二硫酸钠为主要功能成分制成荔枝保鲜剂,利用其遇湿释放的SO2抑制好氧霉菌的繁殖同时吸收氧气抑制荔枝多酚酶催化多酚类物质的生物氧化,延长荔枝保鲜时间,辅以低温贮存,保鲜期最多可达30d以上。

实际上,连二亚硫酸钠已被中日等多国法律允许用作食品漂白剂、保鲜剂和抗氧化剂。

保险粉废水预处理方案

保险粉废水中除了含有生产原料,主要包括甲酸钠、焦亚硫酸钠、二氧化硫、甲醇和环氧乙烷等,还含有甲酸甲酯、Bunte盐、亚硫酸钠等副产物,原水B/C比为0.04。

废水经过初沉后进入催化自电解塔,在催化剂存在的条件下,废水发生降解反应,毒性有机物官能团被破坏,微生物毒性消失、长链难生化降解有机物断链转化为小分子有机物,环状及杂环有机物开环,一部分最终降解为CO2和H2O,同时自电解材料中活性铁失电子变成二价或三价的铁离子进入溶液。

经过自电解后,废水中含有一定量的二价亚铁离子,通过投加双氧水将二价亚铁离子氧化成三价铁离子,其过程产生具有强氧化性的羟基自由基,开环断链破坏保险粉废水中复杂的大分子结构,降解有机物,提高可生化性。自电解后再芬顿预处理是经过小试确定的去除率最高的组合方式。

小结:

连二亚硫酸钠作为一种高效的化学还原剂,见证了近百年来人类在纺织、食品、造纸等方面的长足发展。对连二亚硫酸钠合成与应用可靠性、安全性、绿色化的要求,促进着该领域研究的不断深入。

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