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氨基磺酸無色,是斜方晶系片狀晶體,無色、無臭、不揮發,不吸濕,分子量97.09,相對密度2.126(25℃/4℃),熔點205℃(分解),對水的溶解度:14.689g/100g(水0℃),47.08g/100g(水80℃),在水中易溶,也可溶于乙醇、乙醚、丙酮、甲酰胺中。在甲醇中可少量溶解。在水溶液中電離度很大,是強酸。對有機物的反應性弱,它的鹽類易溶于水(堿性汞鹽例外),水溶液煮沸時則水解成硫酸銨。在亞硝酸鹽及硝酸鹽存在下,可以按計算量分別放出氮氣、一氧化二氮而變為硫酸,起著還原劑的作用,這種還原作用在沸水中尤為顯著。氨基磺酸是制造合成甜味劑、除草劑、防火焰劑、防腐劑等的原料,可防治小麥銹病,也可用在金屬和陶瓷器皿的洗滌劑方面。純度為99.9%以上的產品在進行堿滴定時,還可作為酸的標準溶液使用。
氨基磺酸廣泛應用于酸性清洗劑中,如鍋爐除垢、金屬和陶瓷設備的清洗劑;熱交換器、冷卻器及發動機水冷系統的除垢劑;食品工業設備的清洗劑;紡織和印染工業助劑;日用產品及工業表面活性劑的磺化劑;造紙工業漂白、金屬的電鍍、氨基塑料的凝結助劑;石油工業的起泡劑;游泳池、冷卻塔、造紙廠用水的清潔劑;呋喃膠泥的固化劑及生產氨基磺酸的衍生物等。下面對氨基磺酸的用途分別概述如下。
1. 清洗劑
化學酸性清洗中,用得最多的酸是鹽酸和硫酸,但鹽酸和硫酸的酸性強,清洗劑對金屬材料的腐蝕性大,同時在清洗過程中產生酸霧,對環境造成污染,清洗后形成大量沉淀物,清洗過程復雜。氨基磺酸具有與鹽酸、硫酸相同的強酸性,但腐蝕性卻小得多。用氨基磺酸作為金屬清洗劑,清洗時不會產生酸霧,清洗后沒有固體沉淀物形成,可大大縮短清洗過程,并且氨基磺酸是一種不吸潮、不燃燒、不爆炸的固體強酸,運輸方便,使用安全。因此,國內外廣泛應用于熱交換器、冷凝器、蒸發器、貯槽、工業鍋爐和生活鍋爐以及工業與民用設備的清洗。
2. 磺化劑
國內工業生產脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES),均使用SO3、發煙硫酸、氯磺酸等作磺化劑,使用這些磺化劑,不但設備腐蝕嚴重,生產設備復雜,投資大,而且產品色澤深。采用氨基磺酸作催化劑,生產AES,具有設備簡單,腐蝕性小,反應緩和,易于控制等特點。用氨基磺酸作磺化劑生產AES的反應如下:
生成的NH3以稀酸吸收,殘余的少量NH3采用真空脫除。
3. 穩定劑
國內外化纖和紙漿的漂白工藝中,普遍采用氯或次氯酸鈉漂白液,都需加大氨基磺酸作穩定劑以減少纖維分子的降解度,提高產品的白度和機械強度。
4. 合成甜味劑
氨基磺酸與氨基己烷反應,生成己基氨基磺酸及其鹽類。反應方程式如下:
5. 減水劑
氨基磺酸鹽高效減水劑是一種單環芳烴型高效減水劑,主要由對氨基苯磺酸、單環芳烴衍生物苯酚類化合物和甲醛在酸性或堿性條件下加熱縮合而成。氨基磺酸系高效減水劑的分子結構比較復雜,并且采用不同的單體會有不同的分子結構,氨基酸磺酸鹽系高效減水劑主鏈由苯基和亞甲基交替鏈接而成,主鏈上含有大量的磺酸基、氨基、羥基等親水性的官能團支鏈。
氨基磺酸的生產主要有兩種方法,一種是以三氧化硫和氨氣為原料生產的氣相法,一種是以尿素與發煙硫酸為原料生產的液相法。
1. 氣相法
將氣態三氧化硫和氨氣直接進行反應生成氨基二磺酸銨,然后加入水中和硫酸進行水解產生氨基磺酸和硫酸銨。將氨基磺酸從母液中析出,經分離、精制、干燥即得產品。
此種方法的最大優點是不產生廢酸,原料可循環利用,且利用率較高。但在生產中,其轉化率較低,對設備腐蝕較重,同時會產生大量的副產硫酸。每生產lt氨基磺酸要副產8t硫酸銨,因此,該方法成本較高。該種方法的工藝流程為:SO3和NH3同時加入到常壓反應器申,制得氨基二磺酸銨,氨基二磺酸銨在H2SO4的作用下水解、結晶、干燥即可得成品。
2. 液相法
將尿素與發煙硫酸在40~70℃時進行磺化反應生成氨基磺酸粗品,然后用水處理結晶,得氨基磺酸精品。
液相法生產的特點是:在常壓下進行,產生的廢酸量少,廢氣以CO2為主,對環境影響小。其工藝流程為:尿素和發煙硫酸加入磺化反應器中,反應一段時間后過濾、重結晶、干燥即得成品。
[1] 精細化工辭典
[2] 氨基磺酸的制備及應用前景
[3] 氨基磺酸鹽系高效減水劑概述