三聚氰胺产品浊度与OAT含量关系实验研究

袁红玲，戴 斌，李 孟，宋贤明，李圣君

(河南心连心化学工业集团股份有限公司，河南 新乡 453731)

三聚氰胺(Melamine)，俗称密胺/蜜胺、蛋白精，分子式为C3H6N6，是一种氮含量较高的杂环有机化合物，主要用于浸渍纸、人造板加工、制胶、密胺粉等工业领域，不可用于食品加工或食品添加物。OAT是高压法三聚氰胺(简称三胺，OAT)生产工艺中产生的一种羟基酰胺类副产物，主要成分是三聚氰酸一酰胺(Ammelide)和三聚氰酸二酰胺(Ammeline)[1]。方程式如下：

在第四代高压法三胺正常生产过程中，通过控制净化系统可以最大程度上降低副产物OAT的生成量；通过控制结晶系统可以避免OAT带入三胺产品中；最终通过废水分解工序将OAT完全分解为氨和CO2后实现循环利用[2]。所以正常生产情况下，三胺产品中一般不会有副产物OAT的存在。

由于副产物OAT含量并不是常见的分析指标，且分析时间较长，约20 h。通过生产经验累积及查阅文献发现，三聚氰胺的浊度指标或与副产物OAT含量有关，且OAT含量越高，浊度越高[3]。为了验证这一关系，并得到确切的关系方程式，拟通过设计实验方案进行实验验证。

1 实验材料及仪器

配样材料：OAT(取自某第三代高压法三胺装置)、三聚氰胺产品(取自某第四代高压法三胺装置)。实验药品：pH值为8.3±0.2甲醛水溶液，Hazen标准溶液，预先煮沸除去CO2的水。配样仪器：玻璃皿、烘干箱、研钵、小勺，150 μm(100目)筛网、电子天平、密封袋、标签纸。实验仪器：管式真空加热炉、循环水真空泵、电热鼓风干燥箱、电子天平、马弗炉、纯水pH计、集热式恒温加热磁力搅拌器、浊度仪。

2 实验方案设计

配置含不同OAT含量的三胺样品，横坐标OAT含量数据注意均布及全面，纵坐标为分析指标结果。考虑到后期数据的处理，设计配制8个样品，其中样品1为空白样品，每个样品配制重量约200 g，保证能完成3个平行实验。实验设计见表1。

表1 三聚氰胺中添加OAT含量设计表

3 样品的制作及分析

3.1 OAT的烘干

先将黏湿的块状OAT初步分成小块，放入玻璃皿中，放入烘箱中设置温度105 ℃，烘干约2 h；烘干后取出将大块破碎成小块再烘干2 h；第2次烘干后取出用研钵研磨成细粒，再烘干1 h；第3次烘干后再次用研钵研磨成细粉；根据干度情况可延长烘干时间。

3.2 样品的制备

将烘干并研磨成细粉的OAT，用150 μm(100目)筛网筛分出约10 g细粉作为本次添加使用。按照实验方案设计的表格数据，用电子天平配制不同OAT含量的三聚氰胺样品，质量精确到小数点后2位，配置完成后充分混合均匀。每份样品按照：“样品1、样品2、样品3……”进行标识。

3.3 样品的分析

样品的分析严格按照GB/T 9567—2016《工业用三聚氰胺》进行。样品按照以下顺序进行分析：浊度和色度→纯度→水分→pH值→灰分。

4 实验结果与数据处理

4.1 实验结果

实验结果取3个平行样品结果的平均值，结果见表2。

表2 不同OAT含量的三聚氰胺样品分析结果

4.2 实验结论

根据分析结果，可得出以下结论：①纯度分析采用的是升华法，为非仲裁法，纯度随着OAT含量的升高而降低，但并非是严格的线性关系。②浊度分析采用的是浊度仪法。从结果看，OAT对三聚氰胺产品浊度指标的影响最大，其次是产品色度。③OAT对三聚氰胺产品的其他指标，如水分、pH值、灰分等，影响较小，或无规律影响。

4.3 数据处理

实验得出，OAT对三聚氰胺产品浊度指标的影响最大，需要通过数据处理找出两者之间的关系。通过对OAT含量与产品浊度数据进行模拟回归，得出产品浊度与OAT含量的平方呈正比，方程式大致为：y=810.46x2+1 283.1x+1.36，具体关系曲线见图1。

图1 三聚氰胺浊度与OAT含量关系曲线

5 结论

通过实验方案设计，得出OAT含量对三聚氰胺水分、pH值、灰分等指标的影响较小或者无规律影响；OAT含量对三聚氰胺的浊度的影响最大，其次是产品色度。三聚氰胺产品浊度与OAT含量的平方成正比关系，实验关系式：y=810.46x2+1 283.1x+1.36，产品中OAT含(x)量越高，产品浊度(y)越高。

根据方程式计算：产品浊度为20(国标优等品指标)，对应的OAT含量为0.014 4%，约144×10-6；例如国内某高压法三胺装置优等品的浊度一般<2，对应OAT含量为0.000 5%，约5×10-6，故OAT含量可以忽略不计。由此，可以通过常用的浊度指标来初步判断三聚氰胺产品中OAT含量的高低，实现产品优劣的快速判定。