Триполифосфат натрия. Общие сведения. Натрия триполифосфат Триполифосфат натрия применение в водоподготовке

Триполифосфат натрия производстве синтетических моющих средств.

Одним из факторов, понижающих эффективность моющего действия, является жесткость воды, так как мыла (натриевые соли жирных кислот) в процессе стирки вступают в реакцию с катионами Са 2+ и Mg 2+ и образуют нерастворимые кальциевые и магниевые соли жирных кислот. Последние не только не принимают участия в моющем процессе (что ведет к перерасходу моющих средств), но и осаждаются на ткани в качестве загрязнений. С применением CMC, в состав которых входят ПАВ и активные добавки (особенно велика роль фосфатов), этот недостаток полностью устраняется. Фосфаты связывают ионы щелочноземельных металлов и железа в комплексные соединения, растворимые в воде:

Фосфаты способны переводить нерастворимые кальциевые соли жирных кислот в раствор, благодаря чему современные моющие средства, содержащие от 25 до 40% (масс.) фосфатов натрия, способны растворять даже накипи:

Кроме того, фосфаты предотвращают повторное осаждение загрязнений на ткань, удерживая их в моющем растворе в диспергированном состоянии. Фосфаты натрия проявляют значительный синергизм в смеси со многими анионоактивными ПАВ. Свойства полифосфатов натрия обусловливают их широкое применение в производстве CMC.

Триполифосфат натрия (Na 5 P 3 O 10 ) - широко применяется в CMC; помимо комплексообразующей способности обладает способностью пептизировать пигментные загрязнения. Триполифосфат натрия малогигроскопичен, но при поглощении воды образует гексагидраты. При длительном пребывании триполифосфата натрия в водном растворе он может подвергаться гидролизу (в присутствии кислот и щелочей и при температуре выше 80° С гидролиз ускоряется) с образованием дифосфата и дигидрофосфата натрия или гидратации с образованием кристаллогидрата соли:

Образующийся гексагидрат триполифосфата натрия повышает сыпучесть порошка CMC (для этого должно прогидратироваться не менее 70% добавленного в композицию фосфата) и увеличивает вязкость композиции CMC (поэтому необходимо, чтобы время приготовления композиции CMC было минимальным и приготовленная композиция подавалась на сушку как можно быстрее). Стабильность триполифосфата повышается при добавлении в композицию органических азотсодержащих соединений или соли этилендиаминтетрауксусной кислоты - трилона Б.

Основная часть триполифосфата натрия расходуется на производство CMC, однако он также находит широкое применение в текстильной и кожевенной промышленности для отбелки и мойки, для флотации руд, для диспергирования красок, в производстве синтетического каучука, в электролизных процессах, для умягчения воды с целью предотвращения выпадения осадков и накипи, для стабилизации пергидроля, при бурении нефтяных скважин, в производстве бумаги для отбелки и ряде других производств.

Натрий триполифосфат

ТУ 48-0328-25-94

Nа 5 Р3О 10

Триполифосфат натрия технический (ТПФН) – продуктом, получаемый вследствие переработки фосфорной кислоты, посредством применения экстракционного метода.

ТПФН используется в форме порошкообразного малогигроскопичного сухого вещества, обладающего белым цветом частиц. Триполифосфат натрия практически безвреден для человека, так как нетоксичен, при условии отсутствия влияния катализаторов и нарушения правил хранения и использования.

Натрий триполифосфат не представляет вреда для производства и промышленных предприятий в силу своей взрывной и пожарной безопасности.

Триполифосфат выпускается в виде порошка белого цвета и обладает низкой гигроскопичностью.

Существует два типа триполифосфат натрия, применяемого в промышленности и бытовой сфере, исходя из чего, разделяется распределение и цели предназначение каждого вида:

• Промышленный (технический);
• Бытовой (пищевой).

Триполифосфат натрия предназначен для изготовления синтетических моющих средств, очищающих, отбеливающих, дезинфицирующих, дезактивирующих средств, в целлюлозно-бумажной, фармацевтической, пищевой промышленности, для защиты от коррозии при водоподготовке и других целей.

ТПФН применяемый для пищевой промышленности, также пользуется высоким спросом в области изготовления лекарственных средств, медицинских препаратов. Раствор триполифосфат натрия входит в состав различных косметических средств.

Производство, реализация и качественные характеристики пищевого натрия триполифосфат регламентированы ГОСТ 13493 – 86, распространяемым на порошкообразное вещество и устанавливающим основные требования к показателям готовой продукции, находящей применение в народном хозяйстве и экспорте.

Действие стандартов и норм данного ГОСТа распространятся и на категорию триполифосфат натрия технического.

МЕТОДОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ NА5Р3О10

ТПФН в форме порошка получают путем переработки в условиях повышенных температур кислоты ортофосфорной. Промышленный способ производства триполифосфат натрия подразумевает термическую дегидратацию смесей ортофосфорной кислоты с дальнейшим этапом кристаллизации в условиях абсолютного вакуума.

Возможные способы получения триполифосфат натрия также включают в себя башенную технологию, где вещество образуется в результате нейтрализации Н3РО4 под воздействием кальцинированной соды. Завершающим этапом данной технологии является сушка полученного раствора и последующая кальцинация ортофосфатных солей.

ОСНОВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ ТПФН

Все существующие способы получения натрия трифосфата возможно отразить следующими формульными выражениями:

• 6Н3РО4 + 5Nа2СО3 → 2Nа5Р3О10 + 5СО2 + 9Н2О, где синтез трифосфат натрия происходит посредством взаимодействия конденсата ТПФН и ортофосфорной кислоты. В результате реакции образуется триполифосфат натрия, углекислый газ и вода;
• NаРО3 + Nа4Р2О7 → Nа5Р3О10, где для проведения реакции необходимы лабораторные условия. В этом случае происходит его синтез при участии фосфатов и дифосфатов натрия;
• Nа3Р3О9 + 2NаОН → Nа5Р3О10 + H2O, где допустим синтез основного вещества с натрия триметафосфатом.

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТРИПОЛИФОСФАТ НАТРИЯ:

Технический Триполифосфат натрия применяется для производства синтетических моющих средств, при обработке воды используемой в качестве энергоносителя в системах отопления, для стирки различных тканей в домашних условиях и прачечных комбинатах, предотвращает повторное осаждение грязи на ткани. Порошок пригоден для мытья стекол и ванн. Применяется в кожевенной промышленности и текстильном производстве. В процессах связанных с электролизом, используется для смягчения воды, предотвращая выпадение осадка.

В пищевой промышленности Триполифосфат натрия применяется в качестве стабилизатора и имеет индекс Е 451. Основное назначение Триполифосфата натрия связывание влагосодержания в белках. Применение порошка повышает рН и как следствие щелочной реакции в белок содержащих продуктах(мясо, рыба) происходит стабилизированный процесс связывания воды в продуктах. Триполифосфат натрия имеет способность расщеплять миозин и актин, что является главной причиной его применения в пищевой промышленности.

Триполифосфат натрия так же, как и карбонат натрия, входит в активный состав соединений:

• Синтетические стирально – моющие средства;
• Очистители и профессиональные отбеливатели;
• Препараты для дезинфекции и дезактивации.

Следует отметить, что в современных порошковых средствах для посудомоечных и стиральных машин триполифосфат натрия и карбонат натрия могут присутствовать как одновременно, так и порознь.

Помимо химических средств бытового назначения натрия триполифосфат востребован:

• В целлюлозно-бумажной промышленности;
• В современной фармацевтике;
• В пищевом производстве;
• В машиностроении и сервисных службах по обслуживанию автотранспорта, например, в период работ по антикоррозийной обработке;
• В мероприятиях по водоподготовке.

Большая часть ТПФН вне сомнений находит примнеение в виде компонентной составляющей бытовых и профессиональных чистяще – моющих средств. Такой факт объясним отличными свойствами по максимальному смягчению воды.

Благодаря основной функции ТПФН, заключенной в усилении действия поверхностно-активных веществ, соединения с натрия триполифосфатом эффективно удаляют любые загрязнения, включая следы от почвы, грязи и прочего.
Помимо всего прочего, промышленный (технический) триполифосфат натрия зачастую используют:

• В качестве агента тонировки изделий кожевенной промышленности;
• Как вспомогательное вещество для окрашивания;
• Как высокоэффективный агент, обеспечивающий качественное рассеивание по поверхностям и покрытиям.
• В процессе бумажного производства с целью сопротивления масляным загрязнениям.

Натрия триполифосфат (STP P, пищевая добавка Е451i) – соль триполифосфорной кислоты

Физико-химические свойства.

Внешний вид: рассыпчатый порошок белого цвета. Может выпускаться в виде гранул. Легко растворим в воде. Не растворим в этаноле. рН 9,1-10,1 (1% водный раствор). При условии хранения в сухом месте срок хранения триполифосфата натрия не ограничен.

Натрия триполифосфат имеет две разновидности:

1) Формула Na 5 O 10 P 3 (E451i, STPP, Трифосфат натрия 5-замещенный безводный, натрия триполифосфат безводный). Потери при высушивании не более 0,7% (105 °C, 1 час). Растворимость в воде 15 г/100 г воды (при 20 °С).

2) Формула Na 5 O 10 P 3 ×6Н 2 O (E451i, STPP, Трифосфат натрия 5-замещенный шестиводный, натрия триполифосфат шестиводный). Потери при высушивании не более 23,5% (60°C при выдержке 1 час, затем 105 °C при выдержке 4 часа).

Применение.

Триполифосфат натрия выпускается пищевой и технический.

Технический натрий триполифосфат применяется:

Для разжижения густых паст, глин, каолинов;

Для регулирования рН среды;

Для изготовления синтетических моющих средств, очищающих, отбеливающих, дезинфицирующих, дезактивирующих средств (средств для мытья посуды, раковин, унитазов, чистки ванн и мытья стекол);

При производстве бумаги, кожи, искусственных материалов (отбеливание за счет стабилизации перекиси водорода);

При производстве лекарственных и косметических препаратов;

Для защиты от коррозии, водоподготовки и других целей (промывка котлов, умягчение питательной воды котлов, предотвращение выпадения осадков и накипи).

Пищевой натрий триполифосфат применяется:

Для улучшения текстуры мясных и рыбных продуктов (повышает рН и удерживает воду в белках, обладает способностью расщеплять миозин и актин);

В роли соли-плавителя в производстве плавленых сыров,

В качестве добавки при производстве сливок, сухого и сгущенного молока, в кондитерской промышленности.

Трифосфат натрия по ГОСТ 13493-86 «Натрия триполифосфат. Технические условия» внесен в перечень сырья в ГОСТ 18236-85 «Продукты из свинины вареные. Технические условия», ГОСТ 18255-85 «Продукты из свинины копчено-вареные. Технические условия», ГОСТ 23670-79 «Колбасы вареные, сосиски и сардельки, хлебы мясные. Технические условия».

Обработка мяса, как правило, производится окунанием в водный раствор натрия триполифосфата с выдержкой в растворе 10-30 минут. Температура раствора при обработке составляет 18-36°C. Более высокой температуре соответствует меньшее время выдержки. Обработку жирного бекона целесообразно производить шприцеванием. В этом случае раствор вводится непосредственно в мясную прослойку.

Натрия триполифосфат применяется для обработки свинины в виде фарша, нарезаных кусков или изделий полуфабрикатов. Для случая совместной обработки натрий полифосфатом с поваренной солью в соотношении 0,125:0,75% и последующим хранением при тепературе -23°C в течении 4-х недель можно наблюдать улучшение качественных показателей свинины: цвет, аромат, вкус, текстура, снижение потерь воды при термообработке, уровень сочности.

Натрия триполифосфат применяется в производстве копченных окорочков с целью уменьшения убыли влаги, а соответственно - увеличение выхода готового продукта. В этом случае мясо обрабатывают натрия триполифосфатом совместно поваренной солью в соотношении 0,3:3,0%. Обработка увеличивает выход готового продукта на 5%.

Для обработки говядины и говяжего фарша наиболее эффективна обработка смесью натрия триполифосфата и натрия пирофосфата E450iii в соотношении 25:75%. Обработка улучшает качественные показатели готового продукта: снижает потери воды, улучшает цвет, текстуру, улучшает выход.

Натрия триполифосфат применяют в производстве копченой свиной корейки. Свинину шприцуют раствором натрия триполифосфата с концентрацией 0,3-0,5%. Уровень инжекции составляет 5-10%. Эта обработка не увеличивает сочность готового продукта, но увеличивает его нежность.

Бараньи туши обрабатывают смесью натрия триполифосфата с повареной солью в соотношении 0,5:2,0%. Это улучшает нежность мяса бараньих туш, снижает потери при термообработке. Обработка увеличивает рН и какое-либо существенное развитие неблагоприятных микроорганизмов отсутствует при хранении в течении 6 дней с тепературой от 0 до +4°C.

С целью увеличения срока хранения филе охлажденных морепродуктов на 30-40% применяют обработку водным раствором из смеси консервантов. Смесь имеет состав: натрий триполифосфат 77%; калия сорбат 12,7%; лимонная кислота 10,3%. Обработку производят выдержкой филе в водном растворе. В данной обработке натрий триполифосфат угнетает рост микроорганизмов и стабилизирует состояние белка. Лимонная кислота угнетает развитие микробиотов за счет подкисления поверхности филе. Калия сорбат сдерживает развитие дрожжевых и плесневых грибков.

Натрий триполифосфат используют для предотвращения коррозии трубопроводов и теплообменных аппаратов. При его применении следует предусматривать тщательную очистку теплообменных аппаратов и трубопроводов от отложений и обрастаний. При использовании триполифосфата натрия для создания защитной фосфатной пленки концентрация ингибиторов в воде оборотной системы в течение 2-3 сут должна приниматься 100 мг/л (в расчете на Р 2 О 5), в добавочной воде для поддержания фосфатной пленки -7-15 мг/л по Р 2 О 5 . При этом скорость движения воды в теплообменных аппаратах должна быть не менее 0,3 м/с.

Санитарными правилами для предприятий продовольственной торговли допускается применение моюще-дезинфицирующих средств, в состав которых входит натрия триполифосфат. После мойки такими моющими средствами необходимо полное удаление моющего раствора с обработанной поверхности.

Состав синтетических моющих порошков зависит от жесткости воды. Выпускают три типа порошков: А, Б, В.

Тип А - для районов с жесткостью воды выше 5,35 мг-экв.

Тип Б - для районов с жесткостью воды ниже 5,35 мг-экв.

Тип В - для районов с мягкой водой, жесткостью не выше 2 мг-экв.

Порошки типа А и Б препятствуют образованию осадков в жесткой воде.

Натрия триполифосфат входит в состав ДЕЗМОЛа - синтетического моюще-дезинфицирующее средства, которое применяется для мытья и дезинфекции оборудования. Применение ДЕЗМОЛа позволяет совместить в одной операции мойку и дезинфекцию оборудования. Для ручной мойки используют 0,5%-ный, а при механическом способе обработки - 1,0%-ный водные растворы.

Натрий триполифосфат может использоваться как самостоятельное моющее средство для стирки белья и всех видов тканей, мытья стекол, сильно загрязненной и жирной посуды, чистки ванн, раковин и унитазов. Перед стиркой белье предварительно замачивают в теплом растворе триполифосфата натрия (½ стакана на ведро воды). Очень загрязненное белье рекомендуется оставить в указанном растворе на 2-3 ч. Затем белье стирают и тщательно прополаскивают в чистой воде.

Получение.

Порошкообразный триполифосфат натрия является продуктом переработки термической ортофосфорной кислоты. Получают триполифосфат натрия путем термической дегидратации смеси ортофосфорных кислот и дальнейшей его вакуумной кристаллизации.

Химически чистый триполифосфат натрия имеет формулу Na5P3O10. Молекулярная масса соли равна 368 г/моль, а её истинная плотность 2500 кг/м3. Температура плавления равна 622 ?С, причём плавление сопровождается разложением триполифосфата натрия до метафосфата натрия (Na(PO3)x) и пирофосфата натрия (Nа4Р2О7).

Известны две безводные кристаллические формы: высокотемпературеая (фаза 1) и низкотемпературная (фаза 2). Переходу от фазы 2 до фазы 1 соответствует температурный интервал от 410 до 425 ?С. 1-ая фаза триполифосфата натрия называется также «комкующейся», так как растворение её в воде приводит к образованию плотных комков. Когда продукт находится в тонкоизмельчённом состоянии, переход фазы 1 в фазу 2 протекает очень медленно, поэтому вся фаза 1 в случае образования при дегидратации смеси ортофосфатов остаётся в охлаждённом продукте в почти неизменном виде.

На воздухе порошок триполифосфата натрия медленно гидратируется с образованием гексагидрата (Na5P3O10 6Н2О).

Основная часть триполифосфата натрия расходуется на производство CMC, однако он также находит широкое применение в других отраслях:

• - для умягчения воды для питания котлов с целью предотвращения выпадения осадков и накипи;
• - в текстильной и кожевенной промышленности для отбелки и мойки;
• - для флотации руд;
• - для диспергирования красок;
• - в производстве синтетического каучука;
• - в электролизных процессах;
• - для стабилизации пергидроля;
• - при бурении нефтяных скважин;
• - в производстве бумаги для отбелки;
• - в стекольной и керамической промышленности и др.

Физико-химические показатели технического триполифосфата натрия должны отвечать требованиям ТУ 2148-095-23380904-2004 указанным в таблице 1. Заявленный товарный знак - «Полиформаттм», реализуется под следующими торговыми марками:

Полиформаттм 1211 - быстрогидратируемый порошок по спецификации компании «Проктер энд Гэмбл» (P&G);

Полиформаттм 1212 «А» - медленногидратируемый порошок по спецификации компании «Проктер энд Гэмбл» (P&G);

Полиформаттм 1212 - порошкообразный безводный категории 1;

Полиформаттм 1213 - порошкообразный безводный категории 2;

Полиформаттм 1226 - гексагидрат триполифосфата натрия кристаллический;

Таблица 1 - Показатели качества технического триполифосфата натрия

Продукт пищевой квалификации соответствует ГОСТ 13493-77. Применение триполифосфатов и средств, содержащих эти соединения, способствует сохранению питательных свойств продуктов, облегчает их обработку и придаёт им более привлекательный товарный вид. Эти соединения добавляют также в пищу для животных.