發展簡史
1920年前後,發現利用焦爐煤氣中的氨和二氧化碳反應可制取碳酸氫铵,有人試圖把它作為氮肥使用,但未獲成功。長期以來僅少量生産,主要用做食品工業中的發泡劑。1958年,中國迫切需要發展化肥工業,由化工專家侯德榜開發成功了生産碳酸氫铵的新工藝。其特點是把碳酸氫铵的生産與合成氨原料氣淨化(脫除二氧化碳)過程結合起來,稱為聯碳法生産碳酸氫铵工藝,從而簡化了流程,降低了能耗,減少了投資。通過對碳酸氫铵物性的改進和施肥技術的不斷完善,它在中國獲得了迅速發展,20世紀80年代初産量約占中國氮肥總産量的一半以上。
理化性質
物理性質
白色斜方晶系或單斜晶系結晶體。無毒。有氨臭。能溶于水,水溶液呈堿性,不溶于乙醇。
儲存條件:貯存于室溫(Store at RT)
外觀:為白色斜方晶系或單斜晶系結晶體
危險品标志:Xi
危險類别碼:R36/37/38
安全說明:S22
危險品運輸編号:UN 9081
化學性質
水溶液呈堿性,性質不穩定,36℃以上分解為二氧化碳、氨和水,60℃可分解完。有吸濕性,潮解後分解會加快。
與其有關反應的化學方程式為:
性質與穩定性
常溫常壓下穩定,避免氧化物 強酸接觸,有熱不穩定性,固體在58℃、水溶液在70℃則分解。
在水中的溶解度為14%(10℃),17.4%(20℃),21.3%(30℃)。其水溶液呈堿性,25℃時0.1mol·L-1 溶液的pH值7.8。碳酸氫铵的化學性質不穩定,受熱易分解。 熱至約60℃時,分解為NH3 21.5%,CO2 55.7%,H2O 22.8%組成的白色煙霧。能被熱水分解。在常壓下有潮氣存在時,36℃以上即開始緩慢分解,生成氨、二氧化碳和水。
易溶于水(0 ℃時:11.9g/100 mL;30 ℃時:27g/100 mL),水溶液呈堿性,0.08%水溶液的pH值為7.8。溶于甘油,350℃時分解為二氧化碳和氨。有吸濕性,吸濕和受潮後放出刺激性的氨氣味,幹燥狀态沒有氨氣味。在空氣中易風化。
貯存方法
1.保持容器密封,儲存在陰涼,幹燥的地方,儲存于陰涼、幹燥、通風的倉庫内。切忌和NaOH或Ca(OH)2放在一起。
2.在儲運過程中注意防潮、防雨、防曝曬。搬運時要輕搬輕放,防止包裝破損。
3.嚴禁與氧化劑、酸類、食用化學品等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋,防高溫。
4.失火時,可噴水、噴霧或使用幹粉、二氧化碳、泡沫滅火劑撲救。
理論數據
毒理學數據
1、急性毒性:小鼠靜脈注射LC50:245mg/kg;出現呼吸困難,非功能衰退,抽搐。
接觸後,可刺激皮膚、眼睛、黏膜;高濃度接觸可引起暫時性失明、肺水腫和青紫,并可強烈傷害呼吸道黏膜,導緻死亡。
生态學數據
該物質對環境可能有危害,對水體應給予特别注意。
分子結構數據
1、 摩爾折射率:9.87
2、 摩爾體積(cm3/mol):37.1
3、 等張比容(90.2K):110.4
4、 表面張力(dyne/cm):77.9
5、 極化率:3.87
計算化學數據
1.疏水參數計算參考值(XlogP):無
2.氫鍵供體數量:2
3.氫鍵受體數量:3
4.可旋轉化學鍵數量:0
5.互變異構體數量:無
6.拓撲分子極性表面積:61.4
7.重原子數量:5
8.表面電荷:0
9.複雜度:24.8
10.同位素原子數量:0
11.确定原子立構中心數::0
12.不确定原子立構中心數量:0
13.确定化學鍵立構中心數量:0
14.不确定化學鍵立構中心數量:0
15.共價鍵單元數量:2
應用領域
1、用作氮肥,适用于各種土壤,可同時提供作物生長所需的铵态氮和二氧化碳,但含氮量低、易結塊;
2、用作分析試劑,也用于合成铵鹽和織物脫脂;
3、能促進作物生長和光合作用,催苗長葉,可作追肥,也可作底肥直接施用,用作食品膨脹劑;
4、用作食品高級發酵劑。與碳酸氫鈉合用可作面包、餅幹、煎餅等膨松劑的原料,亦用作發泡粉末果汁的原料。還用于綠色蔬菜、竹筍等燙漂,以及醫藥及試劑;
5、用作緩沖劑;充氣劑。
6、碳酸氫铵在塑膠和橡膠工業、陶器制作、鉻鞣革和合成催化劑上被廣為使用。
7、碳酸氫铵其具有速效、價廉、經濟、不闆結土壤、适用于各種作物和各類土壤、既可作基肥,又可作追肥等優點,受到農民的歡迎。每年的用量約占到氮肥總産量的1/4,是我國除尿素外使用最廣泛的一種氮肥産品。碳铵的劣勢主要是易揮發,氮的利用率低。因此,在生産上應做到揚長避短,合理使用。
使用限量:
GB 2760-96:需添加膨松劑的各類食品,GMP。惟乳與乳制品按有關規定執行。
FAO/WHO(1984):可可粉及含糖可可粉、可可豆粉、可可液塊、可可油餅,5g/kg(以無脂可可計,按無水K2CO3計)。
生産方法
1.将壓縮二氧化碳通入濃氨水中,并在二氧化碳加壓下放置,同時加以冷卻,析出結晶,經離心分離,脫水而成。精制時将其溶于水,添加乙醇,使之重結晶。
2.碳化法将氨氣用水吸收後,用二氧化碳碳化,再經分離、幹燥,制得碳酸氫铵。其化學反應方程式:
NH3+CO2+H2O→NH4HCO3
3.将來自石灰窯并經洗滌淨化過的CO2氣體,通入氨水使之飽和,後經離心分離、熱風幹燥即得成品。
4.典型的生産碳酸氫铵小型氮肥廠以無煙煤為原料,先制取半水煤氣,後者經脫除硫化氫後,進入加壓變換反應系統,得到的氮、氫和二氧化碳混合氣進入碳化塔,在此二氧化碳與濃度為17%左右的氨水反應,生成碳酸氫铵結晶,經離心機分離即得碳酸氫铵産品。脫除二氧化碳的原料氣,經過進一步脫除殘餘二氧化碳與少量一氧化碳後,進入氨合成系統。幹燥的碳酸氫铵在室溫下,有一定的穩定性和良好的流動性。中國有些碳酸氫铵廠采用氣流幹燥的方法将産品幹燥;更多的工廠采用添加結晶改性劑的方法,使碳酸氫铵的結晶生長得比較粗大,從而改善了液固體分離的操作條件,使産品的含水量由5%~5.5%減小到2.5%~3.5%,對減少産品的分解損失和結塊現象有顯著效果。
生産碳铵的反應式為:
NH3+H2O=NH3.H2O
NH3.H2O+CO2=NH4HCO3
實驗測定
鑒别試驗
取試樣加(1+1)鹽酸液即泡沸,産生二氧化碳,此氣體通入氫氧化鈣溶液中,即生成白色沉澱。
取試樣溶液,加氯化汞溶液即産生白色沉澱。
取試樣溶液,加酚酞試液(TS-167)應不變色或僅現微紅色
加熱試管中碳酸氫铵 。
含量分析
在已稱量的帶磨口塞的稱量瓶中,迅速稱取試樣2g(準确至0.0002g),置于已盛有1mol/L硫酸溶液50mL(準确移取)的錐形瓶中,搖動錐形瓶,使試樣反應完全,加熱煮沸5min,待溶液冷卻後,加0.1%甲基橙指示液2滴,以1mol/L氫氧化鈉标準溶液滴定至橙色。同時作空白試驗。
受熱分解
碳酸氫铵受熱分解:
NH4HCO3=NH3+H2O+CO2
注意事項
急救措施
皮膚接觸:脫去污染的衣着,用流動清水沖洗。
眼睛接觸:提起眼睑,用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。
吸入:脫離現場至空氣新鮮處。如呼吸困難,給輸氧。就醫。
食入:飲足量溫水,催吐。就醫。
應急處理
隔離洩漏污染區,限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具(全面罩),穿防毒服。用潔淨的鏟子收集于幹燥、潔淨、有蓋的容器中,轉移至安全場所。若大量洩漏,收集回收或運至廢物處理場所處置。
操作事項
密閉操作,提供良好的自然通風條件。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩,戴化學安全防護眼鏡,穿防毒物滲透工作服,戴橡膠手套。避免産生粉塵。避免與氧化劑、酸類接觸。搬運時要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備洩漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存事項
儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與氧化劑、酸類分開存放,切忌混儲。儲區應備有合适的材料收容洩漏物。
個體防護
工程控制:提供良好的自然通風條件。
呼吸系統防護:空氣中粉塵濃度超标時,必須佩戴自吸過濾式防塵口罩。緊急事态搶救或撤離時,應該佩戴空氣呼吸器。
眼睛防護:戴化學安全防護眼鏡。
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:及時換洗工作服。注意個人清潔衛生。
運輸
起運時包裝要完整,裝載應穩妥。運輸過程中要确保容器不洩漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化劑、酸類、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。