氨基磺酸的制备及应用

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

8.3.1.1 氨基磺酸

[物化性质]氨基磺酸化学式为H2NSO2OH，相对分子质量为97.09，是白色斜方晶系片状结晶，无臭，不挥发，不吸湿，可燃，低毒，对皮肤和眼睛有一-定的刺激作用。相对密度2.216(20℃/4℃)。熔点205℃，在209℃时开始分解，在260℃下，会分解成二氧化硫、三氧化硫、氮和水等。折射率a型1.553，β型1.563，γ型1.568。溶于水和液氨，微溶于甲醇，不溶于乙醇和乙醚，也不溶于二硫化碳和液态二氧化硫。氨基磺酸的水溶液具有与硫酸、盐酸一样的强酸性。所有的普通盐(不包括钙、钡、铅盐)都不溶于水。

[制备方法]

(1) 由尿素和发烟硫酸在40℃下进行磺化生成氨基磺酸粗品，然后加水进行结晶，再经过干燥制得。反应式如下：

(NH2)2CO+H2SO4·SO3→2NH2SO3H+CO2↑

此反应为放热反应，在80℃左右反应进行很快，使用相当过量的发烟硫酸时，可得到接近理论量的氨基磺酸。

(2) 美国专利4386060中介绍了一种以尿素、硫酸酐和硫酸为原料，在低于50℃的温度下，以三氧化硫(溶解于有机氟化物)为磺化剂，生产氨基磺酸。具体制备方法如下。

①往反应器中加入一定量的硫酸与三氯三氟代乙烷混合，当温度升至35℃时，加入计量的工业级尿素，反应时间为1.0～1.5h，生成硫酸尿悬浮液。再加入计量的SO3，SO3用量为三氯三氟代乙烷用量的1.4倍。升温至47～48℃，除去溶液中的不溶物。再加热至85℃，反应至CO2和SO3逸出，即得产品。制得的氨基磺酸纯度为96.2%。

②与法①不同的是，法②中先由浓硫酸和尿素制成硫酸尿溶液，反应温度为35℃。升温至47～48℃，往三氯三氟代乙烷中通入SO3，SO3的用量不超过计算量的2%。绝大部分的三氯三氟代乙烷通过滗析从溶液中除去，升温至85℃，反应物分解，直至CO2和SO3逸出。反应制得的氨基磺酸呈球状，易通过滗析分离，平均纯度为93.3%。

[技术指标]工业氨基磺酸技术指标

[应用]氨基磺酸的水溶液呈酸性，与金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐反应，形成可溶性盐，因此可除去氧化铁锈、水垢等。氨基磺酸易溶于水，并随着水温的升高，溶解度增大。在清洗过程中，消耗氨基磺酸质量分数与垢层厚度有关，按理论计算，除去1g碳酸钙垢需要1.94g氨基磺酸。

在实际清洗过程中，若清洗液pH值上升至3.5时，清洗液中的氨基磺酸基本耗尽，需添加氨基磺酸，清洗液才能恢复清洗除垢性能。氨基磺酸清洗液随着清洗液温度的升高，与水垢的反应也越完全。无水的氨基磺酸是白色稳定晶体，它的水溶液稳定性较差。一般控制情况时的温度不高于60℃。

氨基磺酸对橡胶塑料、尼龙等均无腐蚀作用，但对金属有一定的腐蚀性，因此在清洗时，针对不同的材质需在清洗液中添加合适的缓蚀剂。为提高清洗效果，在氨基磺酸清洗液中添加具有润湿、渗透、乳化和增溶作用的表面活性剂。供选择的有：TX-10、十二烷基苯磺酸钠等阴离子型或非离子型表面活性剂，质量分数一般取0.1%。

氨基磺酸与表面活性剂等组分组成一种金属锈垢及水垢清洗剂(质量标准见表8-5)，国内多家水处理剂，应用较多。

表8-5 金属锈垢及水垢清洗剂质量标准

该产品由于采用氨基磺酸为主剂，对金属的腐蚀比一般无机强酸小，尤其是不易产生氢脆现象。该产品中复配了聚磷酸盐和硫脲等缓蚀成分，有一定的缓蚀作用。使用该产品的方法为按系统保有量计算，一次投加量为500～1000mg/L，加入汇水道，粉状药剂在一定水流下混合，溶解，经泵抽入系统循环清洗，控制pH值为2～4(用该药剂调整)，清洗时间一般为6～12h，以总铁和浊度数据判定清洗终点。

用氨基磺酸作为清洗介质的特点和应注意的事项如下。

(1) 氨基磺酸是一元固体酸，便于运输。

(2) 氨基磺酸对金属的腐蚀性较小，适合于多种金属材料的清洗，是唯一可用于清洗镀锌金属的酸。氨基磺酸与硫酸盐酸对金属的相对腐蚀速度见表8-6。

(3) 氨基磺酸对多数金属盐的溶解度较大，清洗后的产物大多可溶解于水，不至于产生新的沉淀。

(4) 氨基磺酸的价格比较高。

(5) 氨基磺酸可以和钙盐、镁盐发生激烈反应，而且所生成的碱土金属的氨基磺酸盐在水中能很好地溶解，所以能很好地清除水垢。

表8-6 氨基磺酸与硫酸盐酸对金属的相对腐蚀速率(3%，22℃±2℃)

工业清洗中常使用7%～10%(质量)的氨基磺酸水溶液，在60℃以下清洗水垢，一般在几十分钟内，可使90%左右的钙镁垢转化为可溶性的氨基磺酸钙、氨基磺酸镁。

(6) 氨基磺酸对铁锈的溶解速度较小，可在其清洗液中添加一定量的氯化钠，使之产生部分盐酸，使难溶的铁的氧化物，转变为可溶解的氯化物。

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