硼酸

硼酸是三氧化二硼溶于水生成的结晶化合物，属无机酸，主要有四硼酸H2B4O7(又称焦硼酸)，偏硼酸(HBO2)n与正硼酸H3BO3(也称为原硼酸)。其中正硼酸含水量最多，最稳定。正硼酸也简称硼酸，外观为白色粉末状结晶或三斜轴面的鳞片状结晶体，有光泽。有轻微的苦涩味。与皮肤接触有滑腻感。无臭味，溶于水、乙醇、甘油、醚类及香精油中，水溶液呈现弱酸性，正硼酸加热至70-100℃时逐渐脱水成偏硼酸，150℃-160℃时成焦硼酸，300℃时成硼酸酐(B2O3)。硼酸对人体有毒。在水中的溶解度：0℃时2.77、10℃时3.65、20℃时4.87、 25℃时5.74、30℃时6.77、40℃时8.90、 50℃时11.39、60℃时14.89、80℃时23.54、100℃ 时38.00。水溶液呈弱酸性是典型的路易斯酸，在有盐酸、柠檬酸或酒石酸存在时，可促进在水中的溶解度。故可用重结晶法提纯。

硼酸晶体的结构单元是平面三角形的“BO3”。硼原子采用sp2杂化，其中氧原子除以共价键与一个硼原子结合外，还通过共价键和氢键与另外两个氢原子结合，成为片状大分子。因氢键结合力小，故受热后大分子遭破坏，溶解度增加。硼酸是一元酸，酸性极弱 (Ka＝ 5.8×10-10)，与硅酸相似 (K1＝2×10-10)，在水中电离时不是失去质子，而是与水中的OH-根结合：H3BO3+2H2O-->(H3O+)+B(OH)4-,这与硼化合物缺电子结构特点有关，硼酸中硼原子可作为电子对接受体与一个OH-根结合，OH-根中氧离子是电子对给予体，硼酸是典型的路易斯酸。当硼酸中加入甘油 (丙三醇)或甘露醇[CH2(OH)(CHOH)4CH2OH]时，其酸性增强，这是因为硼酸与甘油结合生成配阴离子后，将H+推到外界，易于电离：

硼酸与甲醇或乙醇作用生成易挥发的硼酸三甲酯或硼酸三乙酯：H3BO3+3C2H5OH=B(OC2H5)3+3H2O，根据这一反应原理可使硼酸或硼酸盐从酸溶性矿物中分离出来。硼酸三甲酯 (或硼酸三乙酯) 燃烧时，生成绿色火焰，利用这一特性可定性地鉴定硼酸或其盐的存在。

一般硼酸的毒性不大，成人的致死量约为按每公斤体重15～20克，而小孩为每公斤体重3～6克。一次大量的吸收后可能会导致急性中毒，早期症状为呕吐、腹泻、皮疹、中枢神经系统先兴奋后抑制。严重得发生循环衰竭或休克，一般会在3～5天死亡。如果反复食用小剂量会在体内累积，导致慢性中毒，出现厌食、乏力、精神错乱、皮炎、秃发、月经紊乱。

硼酸主要用于玻璃制品中，尤其用于耐热及耐化学品侵蚀的玻璃制品中。由硼酸制成的碳化硼可作研磨剂。另外可用于珐琅、陶瓷釉药和无机颜料、肥料及冶金生产中。

用硫酸作用于硼砂解的热溶液可制得硼酸：Na2B4O7+H2SO4+5H2O=Na2SO4+4H3BO3，冷却时就可结晶析出。 我国东北有丰富的硼镁矿MgB2O5·H2O或2MgO·B2O5·H2O。直接用硫酸分解硼镁矿也可制得硼酸：Mg2B2O5·H2O+2H2SO4＝2MgSO4+2H3BO3。

利用活性炭的吸附作用，除去硼酸溶液中杂质的方法。将细长粒状(φ2×10mm)活性炭 (工业纯) 放在瓷皿中，盖好盖子，放入马弗炉中 (最好在通有氢气流的管状炉或真空炉中)于800～ 900℃下灼烧1h。取出冷却后，放到盐酸(1+1)中浸泡数小时，再煮沸半小时。在布氏漏斗中吸滤，用高纯水洗至无氯根。并将洗好的活性炭用高纯水煮沸半小时，于烘箱中在110℃下干燥之，贮于干燥器中备用。
将硼酸70～80g(分析纯)溶解在温度为70～80℃的1000ml高纯水中，再将处理好的活性炭10～20g加至溶液中，在不析出硼酸的温度下搅拌20～30min。然后用布氏漏斗抽滤之，将滤液浓缩至400～500ml，冷却使之析出结晶。抽滤析出的硼酸，并用少量高纯水洗涤。将洗好的硼酸照前述的方法干燥之。 硼酸对细菌和真菌均有弱的抑制作用。水溶液呈酸性，因无刺激性，常用于皮肤、黏膜的防腐。主要用于黏膜和皮肤损害的清洗剂; 也用于伴有大量渗液的急性湿疹和急性皮炎、口腔和咽喉炎、外耳道真菌病、脓疱疮、皮肤溃疡及压疮的清洗。
3%～5%溶液用于洗涤创面，2%溶液用于冲洗眼和口腔有黏膜组织处，4%溶液含漱用于治疗咽炎和口腔炎，2%～3%硼酸甘油用于外耳道炎，4%醇溶液用于外耳道真菌病，10%软膏治疗皮肤脓疮、溃疡和压疮。
注意事项：硼酸能从胃肠道、损伤的皮肤迅速吸收，过量使用可发生吸收中毒，出现恶心、呕吐、腹泻，甚至循环衰竭。致死量成人为10～20g，小儿为3～6g。硼酸溶液严禁口服; 大面积创伤者禁用。

TBE缓冲液在分子生物学上，常用于溶解核酸，最常见于电泳实验。

将硼酸糊、硼土、硼脚子等原料用螺旋打浆机打成浆状，于蒸煮罐中加盐酸后蒸煮，料液pH值需维持在2.5左右，用蒸汽加热到90～95℃，蒸煮40～45min，反应就可完成。蒸煮好的料液在高温时是硼酸的过饱和溶液，浓度为11～12%，硼酸含量约为140g/L。
料液中不溶性杂质 (泥沙) 含量较多，颗粒较大，可用沉降法分离，上层澄清液送去漂白脱色，下层泥沙 (硼泥) 中夹有大量含硼酸很高的母液，可用水洗涤。洗涤操作分4次，逆流进行，头道洗水含硼酸较多，并入澄清液处理，二、三次洗水循环利用，末次洗水送去打浆; 硼泥结4次洗涤后，硼酸含量降至2%以下，可作微量硼肥的原料。
但沉降法只能除去大部分颗粒较粗的不溶性杂质，因此还需进行一次过滤，将不溶性杂质全部除去。料液在过滤前用漂白粉处理，除去盐酸与铁质设备反应生成的铁离子和有机杂质，使硼酸产品色泽洁白。漂白粉用量每吨硼酸产品约需250kg。
料液漂白后进行真空过滤，因沉淀物很细，易塞住滤布，操作中常使用多层滤布，层层剥离，效果较好。过滤后的清料液进行冷却结晶，用自然冷却法需时较长，但结晶颗粒大，容易洗涤; 用强制冷却法可较快得到产品，但结晶颗粒细，洗涤较困难。
冷却结晶后的粗硼酸用离心机分离脱水，并在离心机中先用工业水洗涤，后用蒸馏水洗涤，直到定性检测产品中氯离子含量合乎质量标准为止。洗涤合格后的硼酸产品经气流式干燥器干燥后进仓包装。
粗硼酸母液仍含有大量硼酸，冬天为40g/L左右，夏天为60～80g/L，应泵入蒸发器，再次蒸发浓缩，控制其pH值为2.5左右，待母液浓度达到 10°Bé时即进行过滤，然后在冷却结晶器中结晶，经离心脱水、洗涤、干燥后得到第二批产品; 再进行第三次操作，得到第三批产品。其母液可与有关的料液熬制光卤石。
在整个生产过程中，硼泥和滤饼中硼的带失约占原料中含硼量的5%;如加强管理，防止渗漏损失，硼酸的收率可达80%以上。 每100毫升水中的溶解克数:
5.7g/20℃ 参见工业硼酸。 硼酸对人体有毒，内服影响神经中枢、上呼吸道、消化器官及肝脏等，严重时导致死亡。致死最低量：人类口服640 mg/kg，人类皮肤8600 mg/kg，人类静脉内29 mg/kg，婴儿口服200 mg/kg。中毒时出现恶心呕吐、腹痛腹泻、虚脱及发红等症状。最高允许浓度为10 mg/m³。操作时应穿戴口罩、橡皮手套及工作服。不慎溅至眼睛及皮肤时，则用水流冲洗眼睛，用肥皂及水彻底洗涤皮肤，如咽下，则洗胃后再用盐类导泻。 实际上是氧化硼的水合物，为白色粉末状结晶或三斜轴面的鳞片状带光泽结晶。有滑腻手感，无臭味。 溶于水、酒精、甘油、醚类及香精油中。 用作pH值调节剂、消毒剂、抑菌防腐剂等 用于玻璃、搪瓷、陶瓷、医药、冶金、皮革、染料、农药、肥料、纺织等工业 用作色谱分析试剂，也用于缓冲剂的配制 大量用于玻璃(光学玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃、绝缘材料用玻璃纤维)工业，可以改善玻璃制品的耐热、透明性能，提高机械强度，缩短熔融时间。在搪瓷、陶瓷业中，用以增强搪瓷产品的光泽和坚牢度，也是釉药和颜料的成分之一。冶金工业中作添加剂、助溶剂，特别是硼钢具有高硬度和良好的轧延性，可以代替镍钢。硼酸有防腐性，可作防腐剂，如木材防腐。在金属焊接、皮革、照相等行业以及染料、耐热防火织物、人造宝石、电容器、化妆品的制造方面都用到它。还可作杀虫剂和催化剂用。农业上含硼微量元素肥料，对许多作物有肥效，能增进作物品质和提高产量。硼酸也是生产其他硼化物的基本原料之一，由它生产的硼化合物广泛应用于国防及其他工业部门和科研单位。

硼酸可用于电容器制造及电子元件工业，高纯分析试剂，药用消毒防腐及配制已曝光感光材料冲洗加工药液。

硼砂硫酸中和法将硼砂溶解成相对密度30～32°Bé的溶液，滤去杂质，然后放入酸解罐，于90℃时加入当量硫酸，使溶液在Ph2～3时进行反应。反应完成液经冷却、结晶、分离、干燥后制得硼酸成品。其
Na2B4O7·10H2O+H2SO4→4H3BO3+Na2SO4+5H2O
碳氨法将焙烧后的硼矿粉与碳酸氢铵混合，在浸取釜内加热物料至140℃、压力1.5～2.0 Mpa反应4h左右，放出剩余气体，经吸氨塔将氨回收，当温度降至110℃时即可放料。经过滤机过滤洗涤后，排除废渣，溶液送入蒸氨塔进行脱氨，可回收氨水。当蒸至氨硼比低于0.04(摩尔比)时再经浓缩、冷却、结晶、分离、干燥后，制得硼酸产品。其
2MgO·B2O3+2NH4HCO3+H2O→2(NH4)H2BO3+2MgCO3↓
4(NH4)H2BO3[aq]→(NH4)2B4O7+2NH3↑+5H2O
(NH4)2B4O7[aq]→(NH4)HB4O7+NH3↑
5(NH4)HB4O7[aq]→4NH4B5O8+NH3↑+3H2O
NH4B5O8[aq]→5H3BO3+NH3↑盐酸法将硼精矿粉用母液和水调配至适当浓度后，送入酸解罐，徐徐加入盐酸到指定的酸量后，搅拌一定时间，再升温至95～100℃，反应2h，然后过滤，弃去滤渣，滤液经冷却、结晶、离心分离、水洗、干燥、包装，制得硼酸产品。其
2MgO·B2O3+4HCI+H2O→2H3BO3+2MgCl2
电解电渗析法把碳碱法硼砂来的碳解液，加入冷凝水调节到规定的含硼浓度，作为阳极室的原料液，碳酸钠经碳化后的含有碳酸氢钠的碳化液，作为阴极室的原料液；分别经控制过滤后用泵打人电解电渗析槽的相应极室内。待流量稳定后，通入直流电，调节到规定的操作电流。当阳极室流出液达到规定的Ph值时，则送去蒸发，再经冷却结晶、离心分离、干燥，制得硼酸成品。
多硼酸钠法将硼镁矿焙烧粉碎成一定细度的矿粉，按照低于理论量的配碱比与纯碱溶液配成适当液固比的料浆，通入不同浓度的二氧化碳气体，在一定温度和压力下进行碳解反应，反应后的料浆经过滤弃去泥渣。将得到的多硼酸钠溶液经蒸浓后加入硫酸中和，冷却结晶、离心分离，干燥，制得硼酸成品。其
b(2MgO·B2O3)+aNa2CO3+(2b-a)CO2[aq]→aNa2O·b B2O3+2bMgCO3
Na2O·(3.5-4.5)B2O3+H2SO4+(9.5-12.5)H2O→(7-9)H3BO3+Na2SO4
井盐卤水盐酸法 由含硼卤水与盐酸一起蒸煮，再经脱水、冷却结晶、离心分离、干燥，制得硼酸成品。 重结晶法将工业硼酸溶于蒸馏水中，经除杂，提纯，过滤，结晶，离心分离，干燥制得成品。 有毒物品 中毒 口服-大鼠 LD50: 2660 毫克/公斤; 口服-小鼠 LD50: 3450 毫克/公斤 皮肤-人 15 毫克/3天 轻度 儿童口服5克死亡; 成人口服5-20克死亡 库房通风低温干燥, 与金属钾分开存放; 与(CH3CO)2O分开存放 水,干粉、干砂、二氧化碳、泡沫、1211灭火剂