三聚磷酸钠

三聚磷酸钠，别称磷酸五钠，焦偏磷酸钠，STPP，三聚磷酸五钠。白色粉末状结晶，流动性较好，相对分子质量367.86，熔点622℃，易溶于水，其水溶液呈碱性。常用于食品中，作水分保持剂、品质改良剂、pH调节剂、金属螯合剂。

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。

三聚磷酸钠因生成温度不同而有高温型(Ⅰ型)和低温型(Ⅱ型)之分，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⁺。

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%。三聚磷酸钠是一种性能优异的洗涤剂助剂，也是洗涤剂生产过程中用量最大的组分，它的作用有四个方面：
1，对重金属离子的螯合作用：在洗涤过程中水中的重金属离子可与洗涤剂分子结合成不溶性的金属盐，使洗涤能力降低，甚至完全失去作用。因此，必须在洗涤剂中添加能使水中所含的重金属离子变成无害物质的螯合剂。三聚磷酸钠对重金属离子有强烈的螯合作用，可将它们封闭起来，消除其对洗涤产生的不利影响。此外，它还能捕捉污垢中所含的各种金属成分，在洗涤过程中起到使污垢解离的作用，可用作肥皂增效剂和防止条皂油脂析出和起霜。
2，对污垢起解胶、乳化和分散的作用：污垢中常含有人体分泌物（主要是蛋白质和脂肪类物质），也含有来自外界的沙土、尘埃等。三聚磷酸钠对污垢中的蛋白质有膨胀、增溶作用，从而起到解胶的效果；对脂肪起促进乳化作用；对固体污垢起分散作用；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。
3，对洗涤剂有防止结块的作用：粉状合成洗涤剂具有吸湿性,如存放在湿度较大的地方，就要发生结块现象。结块的洗涤剂使用时极为不便。而三聚磷酸钠吸水后形成的六水合物，具有干爽的特性。当洗涤剂配方中有大量使用时，就能起到防止因吸潮而造成的结块现象，保持合成洗涤剂的干爽粒状。
4，具有较大的碱性缓冲作用，使洗涤溶液pH值保持在9.4左右,从而有利于酸性污垢的去除。水分保持剂、品质改良剂、pH调节剂、金属螯合剂。我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760-2011)规定：罐头、果汁(果味型)饮料、植物蛋白饮料，最大使用量为1.0g/kg；乳制品、禽肉制品、肉制品、冰淇淋、方便面，最大使用量为5.0g/kg。复合磷酸盐使用时，以磷酸盐计，罐头肉制品不得超过1.0g/kg；炼乳不得超过0.50g/kg；本品与焦磷酸钠、磷酸钠复合使用时，以磷酸盐计不得超过5g/kg；西式蒸煮，烟熏火腿按GB13101-1991《西式蒸煮，烟熏火腿卫生标准》执行，复合使用时不得超过5g/kg(西式火腿可适当多加，以磷酸盐计为8g/kg。其他使用参考：用于火腿罐头，在适当条件下有利于产品质量的提高，如成品形态完整、色泽好、肉质柔嫩、容易切片、切面有光泽。三聚磷酸钠用于火腿原料肉的腌制，每l00kg肉加3号混合盐(精盐91.65%、砂糖8%、亚硝酸钠0.35%)2.2kg、三聚磷酸钠85g，充分搅拌均匀，在0~4℃冷库中腌制48~72h，效果良好。用于蚕豆罐头生产，可使豆皮软化。许多果蔬有坚韧的外皮，随着果蔬的成熟，外皮愈加坚韧。在果蔬加工热烫或浸泡用水中，加入聚磷酸盐，可络合钙，从而降低外皮的坚韧度。三聚磷酸钠可增加肉质的嫩度，也可用作鱼肉制品的食品改良剂、饮料的澄清剂。

三聚磷酸钠传统的制备方法是用纯碱悬浮液中和H3PO4的质量分数为75％的热法磷酸，制得Na/P为5∶3的中和料浆，在70℃～90℃下保温；之后将得到的料浆喷入聚合炉在高温下脱水，并在约400℃下缩聚成三聚磷酸钠。

白色粉末。 易溶于水，其水溶液呈碱性。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%。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。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。三聚磷酸钠用于洗涤剂，作为助剂、肥皂增效剂及防止条皂结晶和起霜 ，工业用水软水剂 、制革预鞣剂、染色助剂、油井掘泥控制剂，制纸用油污防止剂，油漆、高岭土、氧化镁、碳酸钙等悬浮液处理的有效分散剂。食用级三聚磷酸钠可作为各种鱼肉制品的食品改良剂，饮料的澄清剂。

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。
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。
Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+10H₂O→3H₃PO₄+5CaSO₄·2H₂O+HF
6H₃PO₄+5Na₂CO₃→4Na₂HPO₄+2NaH₂PO₄+5H₂O+5CO₂↑
4Na₂HPO₄+2NaH₂PO₄→2Na₅P₃O₁₀+4H₂O

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