硼酸(分子式:H3BO3)是一種無機酸,主要用于、殺蟲、防腐,在核電站中控制鈾核分裂的速度,以及制取其他硼化合物。它是白色粉末或透明結晶,可溶于水。其有時也會以礦物的形式存在,常存在溶解于某些礦物、火山湖水或溫泉中。該物質大量用于玻璃工業(yè),可以改善玻璃制品的耐熱、透明性能,提高機械強度,縮短溶融時間。
基本信息
名稱: 硼酸;硼酸
硼酸Boracic acid
分子式:H3BO3
分子量:61.84
有害物成分:硼酸
健康危害:工業(yè)生產中,僅見引起皮膚刺激、結膜炎、,一般無中毒發(fā)生??诜鸺毙灾卸荆饕憩F(xiàn)為胃腸道癥狀,有惡心、嘔吐、、腹瀉等,繼之發(fā)生脫水、休克、昏迷或急性腎功能衰竭,可有高熱、肝腎損害和驚厥,重者可致死。皮膚出現(xiàn)廣泛鮮紅色疹,重者成剝脫性皮炎。本品易被損傷皮膚吸收引起中毒。慢性中毒:長期由胃腸道或皮膚吸收小量該品,可發(fā)生輕度消化道癥狀、皮炎、禿發(fā)以及肝腎損害。
燃爆危險:本品不燃,具刺激性。
皮膚接觸:脫去污染的衣著,用大量流動清水沖洗。就醫(yī)。
眼睛接觸:提起眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。
吸入:脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。如呼吸困難,給輸氧。就醫(yī)。
食入:飲足量溫水,催吐。洗胃,導泄。就醫(yī)。
危險特性:受高熱分解放出有毒的氣體。
有害燃燒產物:氧化硼。
滅火方法:消防人員必須穿全身防火防毒服,在上風向滅火。滅火時盡可能將容器從火場移至空曠處。
應急處理:隔離泄漏污染區(qū),限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具(罩),穿防毒服。用砂土、干燥石灰或蘇打灰混合。小心掃起,轉移至場所。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆蓋。收集回收或運至廢物處理場所處置。
操作注意事項:密閉操作,加強通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩,戴化學防護眼鏡,穿防毒物滲透工作服,戴橡膠手套。避免產生粉塵。避免與堿類、鉀接觸。搬運時輕裝輕卸,保持包裝完整,防止灑漏。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存注意事項:儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與堿類、鉀分開存放,切忌混儲。儲區(qū)應備有合適的材料收容泄漏物。
呼吸系統(tǒng)防護:空氣中粉塵濃度超標時,必須佩戴自吸過濾式防塵口罩。緊急事態(tài)搶救或撤離時,應該佩戴空氣呼吸器。
眼睛防護:戴化學防護眼鏡。
身體防護:穿防毒物滲透工作服。
手防護:戴橡膠手套。
其他防護:工作完畢,淋浴更衣。保持良好的衛(wèi)生習慣。
主要成分:純品
外觀與性狀:無色微帶珍珠光澤的三斜晶體或白色粉末,有滑膩手感, 無臭味。
熔點(℃):185(分解)
沸點(℃):300
相對密度(水=1):1.44(15℃)
燃燒熱(kJ/mol):無意義
閃點(℃):無意義
引燃溫度(℃):無意義
爆炸上限%(V/V):無意義
爆炸下限%(V/V):無意義
溶解性:溶于水,溶于乙醇、乙醚、甘油。
主要用途:用于玻璃、搪瓷、醫(yī)藥、化妝品等工業(yè), 以及制備硼和硼酸鹽, 并用作食物防腐劑和劑等。
禁配物:堿類、鉀。
急性毒性:LD50:無資料 LC50:無資料
刺激性:人經皮:15mg/3天,間歇染毒,中度刺激。
其它有害作用:無資料。
廢棄處置方法:根據(jù)國家和地方有關法規(guī)的要求處置?;蚺c廠商或制造商聯(lián)系,確定處置方法。
包裝類別:Z01
包裝方法:無資料。
運輸注意事項:起運時包裝要完整,裝載應穩(wěn)妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與堿類、鉀、食用化學品等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋,防高溫。車輛運輸完畢應進行徹底清掃。
性狀
白色粉末狀結晶或三斜軸面的鱗片狀帶光澤結晶。有滑膩手感,無臭味。溶于水、酒精、甘油、醚類及香精油中。無氣味。味微酸苦后帶甜。與皮膚接觸有滑膩感。露置空氣中無變化。能隨水蒸氣揮發(fā)。加熱至100~105℃時失去一分子水而形成偏硼酸,于104~160℃時長時間加熱轉變?yōu)榻古鹚?,更高溫度則形成無水物。0.1mol/L水溶液pH為5.1。1g能溶于18ml冷水、4ml沸水、18ml冷乙醇、6ml沸乙醇和4ml甘油。在水中溶解度能隨鹽酸、檸檬酸和酒石酸的加入而增加。相對密度1.4347。熔點184℃(分解)。沸點300℃。半數(shù)致死量(大鼠,經口)5.14G/kG。有刺激性。有毒,內服嚴重時導致死亡,致死量:成人口服640mg/kg,皮膚8.6g/kg,靜脈內29mg/kg;嬰兒口服200mg/kg??諝庵腥菰S濃度10mg/m3。
用途
實驗室中若被強堿(NaOH或KOH)濺到,除了應用大量清水(H2O)沖洗外,還應涂上硼酸溶液。以中和殘余的強堿。這是基本的也是離生活
配制緩沖液。制備各種硼酸鹽。蟑螂和地毯中黑色甲蟲的殺蟲劑。醫(yī)藥上用作止血藥和防腐劑。
用作pH值調節(jié)劑、劑、抑菌防腐劑等;用于制取硼酸鹽、硼酸酯、光學玻璃、油漆、顏料、硼酸藥皂、皮革整理劑、印染助劑和醫(yī)藥上的劑等。
用于電容器制造及電子元件工業(yè),高純分析試劑,藥用防腐及配制已曝光感光材料沖洗加工藥液。
用于玻璃、搪瓷、陶瓷、醫(yī)藥、冶金、皮革、染料、農藥、肥料、紡織等工業(yè);用作色譜分析試劑,也用于緩沖劑的配制;大量用于玻璃(光學玻璃、耐酸玻璃、耐熱玻璃、絕緣材料用玻璃纖維)工業(yè),可以改善玻璃制品的耐熱、透明性能,提高機械強度,縮短熔融時間。在搪瓷、陶瓷業(yè)中,用以增強搪瓷產品的光澤和堅牢度,也是釉藥和顏料的成分之一。冶金工業(yè)中作添加劑、助溶劑,特別是硼鋼具有高硬度和良好的軋延性,可以代替鎳鋼。硼酸有防腐性,可作防腐劑,如木材防腐。在金屬焊接、皮革、照相等行業(yè)以及染料、耐熱防火織物、人造寶石、電容器、化妝品的制造方面都用到它。還可作殺蟲劑和催化劑用。農業(yè)上含硼微量元素肥料,對許多作物有肥效,能增進作物品質和提高產量。
硼酸也是生產其他硼化物的基本原料之一,由它生產的硼化合物廣泛應用于國防及其他工業(yè)部門和科研單位。;用作PH調節(jié)劑、抑菌防腐劑。
質檢信息質檢項目指標值
特性
化學性能
將硼酸加熱致100℃,由于不斷地失去水分,它首先變成偏硼酸,它有三種變體,熔點分別為176℃、201℃和236℃。硼酸的脫水以生成偏硼酸宣告結束(只要溫度不超過150℃)。再繼續(xù)加熱,水被脫凈生成氧化硼。晶體氧化硼450°C時溶化。無定型氧化硼沒有固定的熔點,它在325℃時開始軟化,500℃全部成為液體。
硼酸是一種穩(wěn)定結晶體,通常保存下不會發(fā)生化學反應。溫度、濕度發(fā)生劇變時會發(fā)生重結晶而結塊。儲存時應注意遠離劇變的環(huán)境,保證完好的包裝.
慢化過程
U-235發(fā)生裂變反應后產生快中子,快中子在慢化劑中運動,能量逐漸衰減,后變成熱中子,這段時間叫慢化時間,這個過程叫慢化過程??熘凶幼兂蔁嶂凶雍蟛灰欢R上會被吸收,還會運動一段時間,后被吸收,這段時間叫擴散時間。
在慢化過程中,可以使用慢化劑。慢化劑的作用是慢化中子,以使中子容易與靶核反應,做慢化劑的前提條件是具有大的散射截面,小的吸收截面,這樣慢化效果好,的慢化劑是重水,還有二氧化碳,碳,水,硼-10同位素等等。
吸收中子
硼酸是一種大中子吸收截面的物質,在反應堆中主要是用來調節(jié)反應性用的,加入適量的硼酸可以降低反應性。
天然硼元素有兩種穩(wěn)定同位素,即~(10)B 和~(11)B,豐度分別為19.78%和80.22%。~(10)B 具有對中子高吸收的獨特特性,~(10)B 對熱中子的吸收截面為3837巴(1b=10,Pa),自然豐度的硼的對熱中子的吸收截面接近于750巴,而~(11)B 僅為 0.005巴,因此~(10)B 對熱中子的吸收截面是自然豐度硼的5倍還多,是石墨的20多倍,是傳統(tǒng)防護材料混凝土的 500多倍。
就是說,硼-10同位素是的熱中子吸收劑。因此在核電站中它是和控制系統(tǒng)中所不可缺少的。特殊級(SQ)硼酸用于核工業(yè),具有硼-10高比例特性。因此硼酸是可以終止核反應用的,吸收中子,再速凝水泥封堵,以后此地方圓多少公里為無人區(qū),不再住人。
正是由于~(10)B 同位素的這種特性,使得~(10)B 同位素的相關產品廣泛應用到了軍用防護、核武器及核工業(yè)等軍事領域。
投撒硼酸還有一個作用就是可以在高溫下?;?,可固定住放射性元素四處擴散。(如同玻璃廠燒制玻璃一般)
另外,硼-10同位素,還可用于中子計數(shù)管,在核反應堆里用做防護屏,調正棒,也用于癌癥。
生產方法
制法及工藝流程
1、硼砂硫酸中和法 :將硼砂溶解成相對密度30~32°Bé的溶液,濾去雜質,然后放入酸解罐,于90℃時加入當量硫酸,使溶液在Ph2~3時進行反應。反應完成液經冷卻、結晶、分離、干燥后制得硼酸成品。Na2B4O7+H2SO4+5H2O→4H3BO3+Na2SO4
2、碳氨法 將焙燒后的硼礦粉與碳酸氫銨混合,在浸取釜內加熱物料至140℃、壓力1.5~2.0 Mpa反應4h左右,放出剩余氣體,經吸氨塔將氨回收,當溫度降至110℃時即可放料。經過濾機過濾洗滌后,排除廢渣,溶液送入蒸氨塔進行脫氨,可回收氨水。當蒸至氨硼比低于0.04(摩爾比)時再經濃縮、冷卻、結晶、分離、干燥后,制得硼酸產品。
2MgO.B2O3+2NH4HCO3+H2O→2(NH4)H2BO3+2MgCO3
(NH4)H2BO3→H3BO3+NH3
3、鹽酸法。將硼精礦粉用母液和水調配至適當濃度后,送入酸解罐,徐徐加入鹽酸到指定的酸量后,攪拌一定時間,再升溫至95~100℃,反應2h,然后過濾,棄去濾渣,濾液經冷卻、結晶、離心分離、水洗、干燥、包裝,制得硼酸產品。
2MgO+B2O3+4HCl+ H2O→2H3BO3+2MgCl2
4、井鹽鹵水鹽酸法。由含硼鹵水與鹽酸一起蒸煮,再經脫水、冷卻結晶、離心分離、干燥,制得硼酸成品。重結晶法將工業(yè)硼酸溶于蒸餾水中,經除雜,提純,過濾,結晶,離心分離,干燥。
包裝:用內襯二層牛皮紙(或塑料袋)的麻袋包裝。每袋凈重25公斤或80公斤。
5、電解電滲析法:把碳堿法硼砂來的碳解液,加入冷凝水調節(jié)到規(guī)定的含硼濃度,作為陽極室的原料液,碳酸鈉經碳化后的含有碳酸氫鈉的碳化液,作為陰極室的原料液;分別經控制過濾后用泵打人電解電滲析槽的相應極室內。待流量穩(wěn)定后,通入直流電,調節(jié)到規(guī)定的操作電流。當陽極室流出液達到規(guī)定的Ph值時,則送去蒸發(fā),再經冷卻結晶、離心分離、干燥,制得硼酸成品。多硼酸鈉法將硼鎂礦焙燒粉碎成一定細度的礦粉,按照低于理論量的配堿比與純堿溶液配成適當液固比的料漿,通入不同濃度的二氧化碳氣體,在一定溫度和壓力下進行碳解反應,反應后的料漿經過濾棄去泥渣。將得到的多硼酸鈉溶液經蒸濃后加入硫酸中和,冷卻結晶、離心分離,干燥,制得硼酸成品。其b(2MgO·B2O3)+aNa2CO3+(2b-a)CO2[aq]→aNa2O·b B2O3+2bMgCO3Na2O·(3.5-4.5)B2O3+H2SO4+(9.5-12.5)H2O→(7-9)H3BO3+Na2SO4
應用領域
玻璃玻纖
用于生產光學玻璃、耐酸玻璃、有機硼玻璃等高級玻璃和玻璃纖維,可改善玻璃的耐熱性和透明性,提高機械強度,縮短熔融時間。
B2O3在玻璃和玻纖的制造中扮演著助熔劑和網絡形成體的雙重角色。例如,在玻纖生產中經可降低熔融溫度從而有助于拉絲。一般來講,B2O3可以降低粘度、控制熱膨脹、阻止失透、提高化學穩(wěn)定性、提高抗機械沖擊和熱沖擊能力。
在要求鈉含量較低的玻璃生產中硼酸常常與鈉硼酸鹽(如五水硼砂或無水硼砂)混合使用以調節(jié)玻璃中的鈉硼比。這對硼硅酸鹽玻璃來說很重要,因為氧化硼在低鈉高鋁的情況下表現(xiàn)為良好的助溶性。
搪瓷陶瓷
硼酸搪瓷、陶瓷工業(yè)用于生產釉藥,能減少釉的熱膨脹、降低釉藥的固化溫度,從而防止龜裂和脫釉,提高制品的光澤和堅牢度。
對于陶瓷、搪瓷釉料,氧化硼是很好的助熔劑和網絡形成體。它可形成玻璃(在低溫時),提高坯釉適應性,降低粘度和表面張力,提高折射率,提高機械強度,耐久性耐磨性,它是無鉛釉的重要組成。高硼熔塊熟化快,形成光滑釉面的速度快,有利于著色。在快速燒成釉面磚熔塊中,B2O3以硼酸引入,以保證低鈉含量的要求。
醫(yī)藥工業(yè)
用于生產硼酸軟膏、劑、收斂劑、防腐劑等。
化學工業(yè)
用于生產各種硼酸鹽類,如硼氫化鈉、硼酸氫銨、硼鎢酸鎘、硼氫化鉀等。
在尼龍中間體的生產過程中,硼酸對碳氫化合物的氧化起催化作用,并生成酯提高乙醇的產量,從而阻止了羥基的進一步氧化而生成酮或羥酸。
化肥工業(yè)用于生產燭芯、含硼化肥。
用作分析化學試劑,用于配制緩沖液、單倍體育種各種培養(yǎng)基。
其它應用
染料穩(wěn)定劑
電鍍
稀有金屬冶煉
電解電容器
油漆
翻砂鑄造
紡織工業(yè):織物防火劑
木材工業(yè):防腐劑
殺蟲劑
保健品
國家醫(yī)藥級(NF)硼酸用于化妝品、衛(wèi)生用品及藥品中。它還與硼砂混合制所PH緩沖溶液。作為交聯(lián)劑乳化石蠟,還可用作抑菌劑。
粘結劑
硼酸是制造瓦楞紙粘結劑的成份之一,同時也是制造酷蛋白和糊精粘結劑的膠溶劑。硼酸通過交聯(lián)鍵羥基極大地改善了濕膠強度。
核工業(yè)
硼-10同位素是的熱中子吸收劑。因此在核電站中它是和控制系統(tǒng)中所不可缺少的。特殊級(SQ)硼酸用于核工業(yè),它能夠增加硼-10比例。[3]
阻燃
加入賽璐璐材料中的硼酸鹽可改變其氧化反應,促進“碳化”的形成。因此可阻燃。硼酸單獨或者與硼砂一起使用,對減少賽璐璐絕緣材料、木器、床墊中的棉花胎的可燃性有特殊的效果。
冶金
用作生產硼鋼中的添加劑、助溶劑,以使硼鋼具有高硬度和良好軋延性。硼酸可防止金屬焊接、銅焊、套焊的表面氧化。它也是硼鐵合金的原料。
皮革
用于裸皮表面脫灰,防止皮革的表面再鞣皮后發(fā)生灰斑。
防銹
硼酸可作為防銹劑、潤滑劑和熱氧化穩(wěn)定劑。它被加入到潤滑劑、剎車油、金屬加工液、水處理劑和燃料添加劑中。
其他作用
硼酸曾被美國國家環(huán)境保護局當作控制蟑螂、白蟻、火蟻、跳蚤、蠹魚和其他害蟲的殺蟲劑,硼酸會影響它們的新陳代謝和腐蝕掉它們的外骨骼。它可以做成含有引誘劑(砂糖等)的餌殺死昆蟲,直接用干燥的硼酸也有同樣的效果。如果用直接用硼酸的話,那些硼酸可能會跑進地板的裂縫,而當昆蟲走過裂縫時,它們的腳上便沾有硼酸,當它們再整理自己的時候(用嘴舔舐)就會吃進硼酸,這導致它們在三到十天內死亡。