雕白块实验室小试介绍

摘要：重点介绍了一种实验室制取雕白块的小试方法，包括反应原理、配料比、工艺过程、具体操作、工艺指标及注意事项等。

关键词：雕白块  氧化锌  合成  过滤  浓缩  煅烧 

一、概述

雕白块，其化学名称为二水合次硫酸氢钠甲醛，分子式NaHSO2·HCHO·2H2O，是一种白色半透明块状结晶，易溶于水，遇酸易分解、变质，暴露于空气中逐步潮解、氧化，60℃以上开始分解，高温下分解产生甲醛、硫化氢等有害气体。雕白块具有极强的还原性，具有漂白作用。

雕白块是一种重要的化工原料，主要用于印染工业作拔染剂及作为丁苯橡胶和合成树脂活化剂,也用于一些有机物的脱色和漂白,制糖工业中用于糖汁、饴糖等的漂白，不可用于食品漂白。

二、工艺过程

合成雕白块的一种重要方法是以焦亚硫酸钠、锌粉、甲醛为原料，在水中进行氧化还原反应而制得。反应式：

Na2S2O5 + 2Zn + 2HCHO + 5H2O = 2NaHSO2·HCHO·2H2O + 2ZnO

该氧化还原反应中，Na2S2O5为氧化剂，Zn粉为还原剂，反应产物为NaHSO2· HCHO·2H2O和ZnO。为促使反应完全，不影响NaHSO·HCHO·2H2O的纯度，Zn粉和H2O过量。HCHO污染环境、危害操作人员身体健康，故HCHO按理论量。水采用蒸馏水，其中一小部分蒸馏水参与化学反应，而大部分蒸馏水起溶解无机盐和传热的作用。另可在反应体系中加入活化剂，以更好地发挥Zn粉的还原性能。

反应完的料浆成分包括NaHSO2 ·HCHO·2H2O、ZnO、未反应的Zn粉和H2O。将该料浆进行真空抽滤，得到的滤液成分为NaHSO2·HCHO·2H2O和H2O，滤饼成份为Zn粉、 ZnO和H2O。

   将滤液进行真空浓缩，得到98％以上的NaHSO2·HCHO·2H2O,将其倒入铝制容器中进行自然冷却，得到白色的、微带蒜味的固体雕白块。

   滤渣成份为ZnO和未反应完的Zn粉及部分水份。将滤渣在马弗炉中进行高温煅烧，未反应的Zn粉氧化为ZnO。ZnO在高热状态下呈黄色，自然冷却后呈乳白色，是涂料、饲料、合成橡胶中的重要添加剂。反应式：

                 2Zn + O2 = 2ZnO   (纯度大于等于99.5%)

    注：成品氧化锌来源于氧化还原反应中生成的ZnO和未反应的锌粉高温煅烧生成的ZnO。

 综上所述，雕白块的小试工艺包括合成、过滤、浓缩和煅烧四个部分。

三、小试配比

蒸馏水：200ml         

Na2S2O5(纯度98%):100g

Zn粉：90g

HCHO(30%水溶液)：80ml

活化剂:2g

四、小试所用设备、器具及仪表

1、设备：冰箱、真空泵、马弗炉（带温控装置）

2、器具：电加热（保温）夹套、电动搅拌器、电炉、三口圆形玻璃瓶、玻璃管冷凝器、布氏漏斗、锥形瓶、烧杯

3、仪表：温度计、真空表

五、小试操作与工艺控制

1、合成

(1)在三口圆形玻璃瓶中加入预先冷却至0～2℃的蒸馏水（预先用冰间接冷却），并一次性加入100gNa2S2O5,启动搅拌，转速控制在100～120rpm。

(2)一次性加入90g锌粉，然后加入2g活化剂，温度控制在38～45℃,保温30min。

(3)一次性加入80ml30％的甲醛水溶液，温度控制在45～55℃，保温15min。

(4)利用电加热（保温）夹套升温至60～70℃,开启玻璃管冷凝器冷却水冷凝挥发的气态HCHO，保温15min。

(5)继续升温至95～98℃，保温60～90min。

（6）升温至95C℃1h后，每隔15min测定一次三口圆形玻璃瓶内料浆中NaHSO2·HCHO·2H2O的含量，含量大于等于430g/l时即可移走电加热（保温）夹套，改用冷水浴降温至45℃。

    (7)停搅拌，关冷凝器冷却水，自然冷却，静置分层，并对清液取样分析。

2、过滤

   (1)将料浆倒入布氏漏斗中真空抽滤，真空度为0.080～0.098MPa。

   (2)用200ml热的蒸馏水（70～80℃）分两次对滤饼进行充分洗涤，每次100ml,洗涤过程中用玻璃棒充分搅动滤饼并注意不破坏布氏漏斗中的滤纸。第一次洗液回收至滤液中待用，第二次滤液舍弃；第二次洗涤时洗液中NaHSO2·HCHO·2H2O含量不超过1g/l为洗涤合格。滤渣（饼）待用。

3、浓缩

   (1)将回收了第一次洗液的滤液倒入另一个三口圆形玻璃瓶中，采用水浴加热，真空泵抽负压，水浴温度98～100℃，滤液蒸发温度65～78℃,真空度0.08～0.098MPa,浓缩时间25～35min。

   (2)NaHSO2·HCHO·2H2O水溶液由无色透明转为白色、且几乎没有水蒸发出来时，停止加热，停真空泵，取下温度计，恢复常压，将料浆倒入铝制容器中。

   (3)自然冷却后，取样分析，将雕白块装入塑料袋中（挤出空气）并放入干燥器中保存。

4、煅烧

   (1)将滤渣放入瓷干埚并置于马弗炉中。

   (2)升温，600℃前后升温速率分别为50～100℃/h和100～150℃/h,最终温度控制在900～950℃,滤渣在900～950℃的煅烧时间为2～2.5h。

   (3)煅烧时间到后将马弗炉逐步降温冷却至100℃以下，取出物料，自然冷却，取样分析后装袋保存。

六、注意事项

1、不同生产厂家提供的Zn粉，其反应活性不同甚至有较大的活性差异。活性较差的Zn粉，会导致合成反应速率下降，反应时间延长，雕白块纯度下降，严重的不能进行正常的氧化还原反应。

2、合成反应中升温至60℃后要及时开启冷凝器冷却水，否则HCHO气体挥发会导致Na2S2O5反应不完全而降低雕白块的纯度，亦会对环境产生污染。

3、合成反应中取样时严防取样吸管被搅拌打断，取样时要用洗瓶中的蒸馏水冲洗温度计底部、玻璃磨口塞，且洗水应尽可能少，以防NaHSO2·HCHO·2H2O水溶液浓度下降，增加浓缩负荷。

4、过滤得到的滤饼要尽可能地洗净，以防煅烧时因NaHSO2·HCHO·2H2O的分解而降低ZnO的纯度。

5、浓缩过程中必须往玻璃管冷凝器中通冷却水，对蒸发过程中产生的水蒸气冷凝，并进行气液两相分离，以防水的吸入而损坏真空泵。

6、浓缩过程中要严格控制蒸发温度和真空度，以防NaHSO2·HCHO·2H2O发生分解。

7、锻烧过程中马弗炉须以一定的速率升、降温，以防损坏炉膛。

七、雕白块质量标准

参考资料

1、《常用无机化合物制备手册》 陈克重、黄小麟编  化学工业出版社

2、《无机化工产品》  司徒杰生、王光建、张登高主编  化学工业出版社