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1、几种硅化合物洗涤助剂的生产工艺及性能分析宋晓波（海洋化工研究院 青岛266071）摘要：助洗剂是生产洗涤剂的基本原料。文章叙述了国内硅化合物中各洗涤助剂 的分类、性能和生产工艺，并对各种助洗剂生产工艺、性能做了比较分析。关键词：洗涤助剂4A沸石偏硅酸钠层状结品二硅酸钠人们在日常生活、工作中常用的洗衣粉、金属清洗剂、餐具、果蔬清洗剂、 油污、玻璃及卫生间清洗剂还有工业清洗剂等通称为洗涤剂。洗涤剂主要是由表 面活性剂和助洗剂组成，其中助洗剂约占20-40%之间不等。近些年来，随着社 会的发展、生产工艺的进步，已改变了由单一泡花碱做助洗剂的使用，新一代性 能优越的助剂不断被研发出来。如，偏硅酸钠系列
2、、4A沸石，层状硅酸钠等， 它们的生产工艺不同，产品的性能也不同，改变着各种洗涤剂的性能。在无机硅化物中的硅酸钠分为无定形硅酸钠和结品型硅酸钠。无定形硅酸钠 为初级产品，如我们常见的固体、液体泡花碱。其中无定形固体泡花碱难溶于水， 须在一定的条件下（如固体硅酸钠需在一定的温度、压力等条件下）才能溶解于 水；而结品型的硅酸钠在自然条件下便可溶解于水（如偏硅、层硅等），以便各 种使用。无定形硅酸钠需经过一定的工艺条件可转变成结品型硅酸钠。1、速溶粉状硅酸钠速溶粉状硅酸钠通常是将模数在2.1-3.4之间的硅酸钠液体，经喷雾干燥 改变其外观结构，制成蓬松粉状物，以便使用时易溶解，但它仍是无定形的硅酸
3、钠。故称：速溶粉状泡花碱，简称：速溶泡花碱。由于硅酸钠具有碱性和一定的 软化水及助沉剂的作用，因此可在洗涤剂中当作填充剂使用，在某些建筑行业也 在使用。其生产工艺简单，首先将液体硅酸钠在调模釜内进行调模，再通过干燥 喷雾塔喷雾干燥，除去水份即为产品。在洗涤助剂中，通常将模数为二的液体硅 酸钠制成速溶粉状硅酸钠，因此又称为：轻质二硅酸钠。可称：聚二硅。有的生 产厂为进一步完善其助洗性能，故将碳酸氢钠加入其中。2、偏硅酸钠系列偏硅酸钠系列是结品型可溶性硅酸盐的一类，按其结品水分子数不同可分为 九水偏硅、五水偏硅和无水偏硅等等，即：NaSiO9HO、NaSiO5H O和232232NaSiO。其产品
4、形状为白色粉末状。偏硅酸钠是指模数为1的结品型硅酸钠， 是将无定形液体泡花碱与液碱发生反应，经一定的工艺条件转变成结品型硅酸 钠，为呈无色透明的单斜柱形或长针形品体分子晶态结构。通常生产使用的有九 水、五水偏硅酸钠两种。偏硅酸钠在我国已有二十余年历史。目前，五水偏硅酸钠有天津碱厂、乌海 市化工厂、郑州泡花碱厂、浙江上虞华宝化工有限公司等企业生产。天津东方红 化工厂从瑞典引进的万吨级偏硅生产装置已投产使用。青岛地区的偏硅酸钠生产 量占全国最大，目前已有几家企业生产，可达到数万吨产量，主要是五水偏硅酸 钠。生产无水偏硅酸钠的有青岛泡花碱厂、青岛海品化工厂等企业，年产能可达 3万吨。在我国九水偏硅酸
5、钠因易潮解结块、有效成分低等原因趋于淘汰。由于偏硅酸钠具有较强的碱性、去污力强、缓冲力大，可中和酸性污物，使脂肪和油乳化，对无机物有反絮凝作用，对金属又有防腐蚀作有。因此它广泛应 用于无磷洗衣粉、工业洗涤剂、食品油污清洗剂、金属清洗剂、织物处理剂、纸 张脱墨和还广泛用于建筑陶瓷的制造业。由于偏硅酸钠的氧化钠含量高，故其水溶液PH值高，1%的水溶液PH=14， 虽可提供洗涤剂中所需碱性，但在洗衣粉生产中使用量受限，其用量不能超过 8%。1994年7月国家化学工业部颁布了偏硅酸钠国家行业标准HG/T256894， 其中主要规定了总碱量及二氧化硅含量要求。偏硅酸钠的生产方法主要有四种：（1）、喷雾干
6、燥法一一arbato公司技术，产品外观呈粉状，流动性较差，生产 成本高，工艺过程较复杂，不易控制。（2）、母液循环法产品溶液中结品、分离、干燥，得到较细的品粒。该方法 生产周期长、产量低，母液需循环使用、有部分母液浪费掉，产品模数不好控制， 杂质含量增加，白度降低，烘干工序难度大，产品易结块。母液循环法工艺流程：（3）、造粒法物料在特定的设备中结品、造粒，产品呈圆球状，外观好，流 动性好，粒度均匀，生产过程中粉尘小，此方法对工艺、设备等要求较严格，投 资大。生产无水偏硅酸钠采用这种工艺进行。造粒法工艺流程：（4）、熔融结品法一一美国PQ公司技术，将特定条件下结品得到的块状品体粉 碎。此方法工艺
7、简单，操作方便，生产周期短，投资小，产品为不规则颗粒和粉 状。熔融结品法工艺流程：调模反应 f 结晶一粉碎一*包装目前，五水偏硅酸钠生产工艺大多是熔融结品法和母液循环法，二种工艺相 比，熔融结晶法相对简单易行、生产成本低。3、4A沸石的生产技术及性能4A合成沸石是一种晶状硅铝化合物，分子式为：Na AIO(SiO)27H 0。1222122是由硅铝氧四面体单元形成的8个立方八面体和12个正四面体组成的6和a笼 相连接的结构，其自由直径4.2 X 105,晶胞常数a为12.32 X 105。国内的生产工艺可列举以下几种：(1) 高龄土直接转化法，采用的工艺大致为高龄土经600-800C焙烧，加
8、NaOH溶出后，胶化转型得4A沸石。但由于原料及生产工艺的原因导致产品质量不 稳定、生产成本增大。因此，高龄土转化法在国内没有形成工业规模化生产。(2) 国内采用AL(OH)3硅酸钠和NaOH的水热合成法工艺流程。目前由山东铝 厂经多年研究后与原轻工部建有了万吨级生产线，利用本厂AL2O3生产过程中的铝 酸钠溶液硅酸钠进行水热法合成。2 3(3) 采用铝矶土为原料，先制取铝酸溶液，以低速紊流混合搅拌器进行水热 合成法生产4A沸石。该工艺流程图如图表示。九十年代初我国开始研究无磷洗衣粉，颁布了洗衣粉用4A沸石(QB1768 93)标准。目前国内山东铝厂和福建厦门等利用铝资源优势建有大型4A沸石
9、生产厂总产量超过十万吨，然而使用4A沸石用作助洗剂仍有一些不足。4A沸石是不溶于水的固态物质，它不能用于生产液体洗涤剂，使用受限；用 它生产的洗衣粉会给洗物造成二次污染和漂洗困难，如使白色衣物越洗越黄；另 外4A沸石的PH值属中性，在使用时没有碱缓冲效果。4、层状结晶二硅酸钠层状结品二硅酸钠是指：将模数是二的无定形硅酸钠，经过一定的工艺条件 加工成分子晶态结构为层状排列结构的结品型二硅酸钠，分子式：6 Na2SiO3。 层硅是可溶性的硅酸盐(简称：6 层硅)。2 36 层硅是近几年开发研制出的新一代无磷助洗剂，其助洗性能均优于其它 硅酸盐助剂。据试验得出：6 层硅对水的软化能力极强，对水中的钙
10、、镁离子 的结合能力分别可达到300 Mg/g和400Mg/g，促进硬水软化；由于6 层硅是 模数为二的硅酸钠制成，其碱性比偏硅酸钠要小。在洗涤剂中，PH值一般可达 到9.5 12，正好满足洗涤剂对助洗剂碱性的要求；6 一层硅对洗液中的污物 有良好的悬浮、抗沉淀效果，能使洗涤液中的污物分散、悬浮，不会造成二次污 染。但层硅在使用溶解于水时，易发生水解现象，即层状晶态结构遭到破坏，降 低了助洗性能，影响了其正常使用。为解决其水解现象，将原层硅生产工艺进行 改进，使生产的层硅不水解，而且6型的层状晶态结构的含量达到80%以上。层硅的生产工艺是将硅酸钠溶液经喷雾干燥后得到无定型二硅酸盐，再在 600800C下结品，使其转变成6 层硅，然后将产物粉碎或压实成颗粒状。其 关键的生产工艺是转品过程，因为硅酸钠在熔溶的状态下转换结品是很难控制 的。6 层硅生产工艺流程:5结论由于上述各助剂的助洗性能、价格等差别，其使用状况不同。目前4A沸石 和五水偏硅酸钠是生产无磷洗涤剂的主要助剂，五水偏硅酸钠的生产成本要低一 些。但随着6 层硅的推广应用，尽管其生产成本与4A沸石相当，但其优良的 助洗性能，是有发展前途的助剂。2012年8月
