理化性質
硼砂化學名稱為硼酸鈉，别稱月石。硼砂有十水四硼酸鈉、五水四硼酸鈉和無水四硼酸鈉等産品。十水四硼酸鈉又稱焦硼酸鈉，CAS号為[1303－96－4]，分子式為Na2B4O7·10H2O，分子量為381.37，系無色半透明結晶體或白色結晶粉末，單斜晶系。它無臭，味鹹，易溶于水和甘油，不溶于乙醇和酸，水溶液呈弱堿性。其密度為1.73g/cm3，在幹燥空氣中風化。在高于56℃時，自溶液中析出五水鹽；低于56℃時，則析出十水鹽；加熱至350～400℃，完全失水成為無水鹽；加熱至878℃，熔化為玻璃狀物。熔化的硼砂能溶解許多金屬氧化物，生成具有特征顔色的偏硼酸的複鹽，硼砂的這一性質被稱為“硼砂珠試驗”。
五水四硼酸鈉CAS号為[12179－04－3]，分子式為Na2B4O7·5H2O，分子量為291.29，系白色結晶狀粉末。它加熱至122℃時，完全失去結晶水成無水物，其他性能同十水物。
無水四硼酸鈉CAS号為[1330－43－4]，分子式為Na2B4O7，分子量為201.22，系白色結晶或玻璃狀晶體。其密度為2.367g/cm3，熔點為741℃，沸點為1575℃（分解）。它稍溶于冷水，較易溶于熱水，微溶于乙酸，不溶于醇，其他性能同十水物。
産品特性
硼是人體和動植物（特别是豆類、蔬菜、水果）必須的生長元素，主要以硼酸、硼砂及其與鈉、鎂、鈣形成的絡合物三種形式存在。硼砂的化學成分是四硼酸鈉，在酸性條件下以硼酸的形式存在。微量的硼對人體是有益的，如防止骨質疏松，促進鈣在人體内的代謝等。
食用硼砂後，該物質會在胃酸作用轉變為硼酸，由胃腸道吸收。盡管每次攝入量不多，但排出的速度很慢，從而積少成多，最終會在體内蓄積而中毒。硼砂對人體多種器官都有毒害，危害消化道酶的作用，使食欲減退，抑制吸收各種營養素，從而加快分解脂肪，體重減輕，急性還會出現嘔吐、腹瀉、頭暈、頭痛等症狀，甚至出現紅斑、循環系統障礙、休克、昏迷等硼酸症。成人中毒的劑量為1～3g，15～20g為緻死量；兒童誤食5g即可緻死，嬰兒誤食2～3g可緻死。100mg/d為慢性硼中毒的最小劑量。
産品來源
硼砂主要存在于硼酸鹽類礦物中，常見于湖水幹涸的含硼鹽湖中。硼砂礦在我國很豐富，西藏有大量天然硼砂，東北也有豐富的硼鎂礦，雲南、新疆、四川、陝西、甘肅等地亦産。
藥理作用
抑菌作用
有報告指出，硼砂為一弱堿，其與硼酸一樣有弱的抑菌作用。用平闆法使培養基中含10%的硼砂，對大腸杆菌、綠膿杆菌、炭疽杆菌、福氏痢疾杆菌、志賀痢疾杆菌、傷寒杆菌、副傷寒杆菌、變形杆菌及葡萄球菌、白色念珠菌均有抑制作用；用紙片法證明，硼砂還能抑制白喉杆菌、牛型布氏杆菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌及溶血性鍊球菌等。
抗驚厥及抗癫痫作用
實驗證明：硼砂給小鼠灌服130mg/kg～260mg/kg有抗驚厥作用，該作用可随給藥次數的增加而逐漸增強，最大抗驚厥作用産生于給藥後1周左右。注射給藥可加速其抗驚厥作用的産生。腹腔注射260mg/kg，可對抗電驚厥，其對抗率為100%。配合其他抗癫痫藥物，硼砂能迅速控制癫痫大發作及癫痫持續狀态。
其他作用
硼砂尚有防腐及保護皮膚黏膜的作用，臨床可以用本品沖洗潰瘍、膿腫，特别是黏膜發炎，如結膜炎、胃炎等，因其為堿性，可使黏膜去垢；口服用于尿道殺菌，特别是尿為酸性時，加入硼砂可使之成為堿性。
産品應用
硼砂是制取含硼化合物的基本原料，幾乎所有的含硼化物都可經硼砂來制得。它們在冶金、鋼鐵、機械、軍工、刀具、造紙、電子管、化工及紡織等部門中都有着重要而廣泛的用途。
玻璃和搪瓷行業
在玻璃中，可增強紫外線的透射率，提高玻璃的透明度及耐熱性能。在搪瓷制品中，可使瓷釉不易脫落而使其具有光澤。在特種光學玻璃、玻璃纖維、有色金屬的焊接劑、珠寶的粘結劑、印染、洗滌（絲和毛織品等）、金的精制、化妝品、農藥、肥料、硼砂皂、防腐劑、防凍劑和醫學用消毒劑等方面也有廣泛的應用。
醫學領域
硼砂用于皮膚黏膜、一些足癬的治療，也可用于一些炎症如急性扁桃體炎、咽喉炎、口舌生瘡、齒龈炎、中耳炎、黴菌性陰道炎、宮頸糜爛、癫痫、腫瘤等的治療。在治療動物的一些疾病也有特效，如雞喉氣管炎、山羊傳染性膿疱病、豬支原體肺炎、牛慢性黏液性子宮内膜炎等。硼是植物生長、人和動物必須的元素。
工業領域
在工業上，硼砂為最重要的工業硼礦物。硼砂是硼最重要的化合物。硼在國外常被列為稀有元素，然而在我國卻有豐富的硼砂礦，因此，硼在我國不是稀有元素，而是豐産元素。在工業上硼砂也作為固體潤滑劑用于金屬拉絲等方面。在電冰箱、電冰櫃、空調等制冷設備的焊接維修中常做為（非活性）助焊劑用以淨化金屬表面。清除金屬表面上的氧化物；在硼砂中加入一定比例的氯化鈉。氟化鈉、氯化鉀等化合物即可作為活性助焊劑用于制冷設備中銅管和鋼管、鋼管與鋼管之間的焊接。
其他應用
硼砂在工農業生産中用途很廣。例如，在洗衣粉和肥皂中作填料和增強表面活性（交聯）等用；還廣泛應用在玻璃纖維、焊接有色金屬、粘結珠寶、化妝品防腐、農藥、化肥、防凍劑和醫學用消毒劑等方面。在農業上用于除草劑，用于非耕作區滅生性除草。
制備方法
制備硼砂的方法主要有硫酸法、常壓堿解法、加壓堿解法、碳堿法、鈉化焙燒-常壓水浸法、熔态鈉化-常壓水浸法、鈉化焙燒-加壓水浸法等。
硫酸法
硫酸法是利用硼鎂礦制取硼酸的主要方法。硫酸法制備硼砂以硼鎂礦粉作為原料，将硫酸加入硼鎂礦粉中使其分解，反應産物為粗硼酸和硫酸鎂。為了下一步制備硼砂，需将混合産物分離，獲得粗硼酸。母液中硼酸和硫酸鎂的分離，國内外主要利用硫酸鹽析法、沉澱分離法（固硼或固鎂）、浮選分離法、萃取回收法等方法進行。
硫酸法由于工藝技術成熟，流程簡單，被國内大多數硼酸廠使用。但是該工藝也存在效率低、質量差、母液缺少有效利用途徑等問題。由于母液的大量排放，不僅影響企業的經濟效益，還造成環境的嚴重污染和硼資源的浪費。硫酸法硼的總收率在72%～75%，而實際生産中，雖然硼的浸出率高達95%，總收率卻隻有40%～45%，大部分的硼在加工過程中損失。此方法制備硼砂在1961年以後逐漸停用，直到20世紀70年代中後期，基于晶體硼鎂肥的推廣應用，又有廠家采用硫酸法小規模生産硼酸和晶體硼鎂肥。
常壓堿解法
堿解法是基于硫酸法的B2O3回收率低、成本高、設備腐蝕較嚴重等缺點而提出的。要使B2O3污染得以解決，硼砂就必須從B2O3含量高的硼礦中提取制備，通過母液回收利用，将母液中殘留的B2O3盡可能多地轉移到硼砂中。堿解法加工硼鎂礦，首先要求礦石焙燒質量好，生燒和過燒都會顯著降低堿解率。将硼鎂礦作為實驗原料，在一定溫度下焙燒後粉碎再加NaOH溶液進行堿解（堿解率波動一般在70%～80%），過濾及水洗除去殘渣，将濾液蒸發濃縮、冷卻結晶後加水溶解，再加小蘇打中和，冷卻結晶，分離得到硼砂。工藝流程如圖1所示。
加壓堿解法
加壓堿解法與常壓堿解法的不同在于原料礦粉中加入NaOH溶液進行堿解的同時，需要外界對系統施加一定的溫度和壓力，讓其在高溫高壓的環境中進行反應，過濾及水洗除去殘渣，濾液蒸發濃縮、冷卻結晶後加水溶解，加小蘇打中和，冷卻結晶，分離得到硼砂。工藝流程與圖1相比，加壓堿解法制備硼砂僅僅在堿解的過程中控制了外界的條件，将溫度和壓力控制在一定的範圍内波動，其餘實驗制備流程與常壓堿解法基本一緻。這樣的改進使得原料能在較高的溫度和壓力下充分反應，堿解率提高。
該方法是在之前常壓堿解法上的一種改進，在較高的溫度和壓力下進行堿解，堿過量較少，堿解率較高，經濟效益高。但是與常壓堿解法一樣，由于NaOH溶液具有強腐蝕性，實驗過程中若操作不當，易發生危險。且所需設備多，不适合加工低品位的礦粉。目前生産過程中也較少采用這種方法。
碳堿法
碳堿法與堿解法最大的不同在于制備硼砂的過程中有氣體CO2參與反應，所以反應過程需在相對密閉的環境下進行。利用Na2CO3和CO2反應劑在加壓（0.6～1.0MPa，130～140℃）的條件下與硼礦粉反應，此時，硼以B4O72-的形式進入溶液相，而鎂以MgCO3沉澱的形式留在渣中，從而達到硼鎂分離的目的。通過控制pH值，使鎂生成碳酸鎂或者堿式碳酸鎂沉澱，通過過濾與溶液中的硼分離。加壓和升溫均可縮短反應時間，加快反應進程。碳堿法制備硼砂，分離硼砂後的母液可直接返回配料，流程短，且排出的礦渣堿性較弱，不易污染環境。工藝流程如圖2所示。
鈉化焙燒－常壓水浸法
鈉化焙燒－常壓水浸法是在原料硼精礦中直接加入碳酸鈉混合均勻後進行焙燒，而碳堿法是将原料礦石進行焙燒，焙燒之後再加入Na2CO3和CO2氣體進行反應。水浸法避免了在密閉環境下操作實驗，減小了實驗的危險性。取硼精礦和碳酸鈉混合均勻，将混合料置于馬弗爐中焙燒一定時間，焙燒産物冷卻至室溫，再經過稱量、破碎等工藝後，加入一定量去離子水進行水浸處理，時間和溫度根據實驗條件控制，水浸濾液經過蒸發濃縮，結晶分離後得到硼砂，工藝流程如圖3所示。
該方法反應過程長，速度較慢，得到硼砂花費時間長，不符合高效率的原則，所以還需找到一種更加合适的制取硼砂的方法。
熔态鈉化－常壓水浸法
将富硼渣粉末和碳酸鈉混合研磨，放入高溫中進行熔融鈉化，冷卻後進行水浸處理，水浸濾液經過蒸發濃縮、結晶、分離、幹燥後得到硼砂。與圖3相比，在加入鈉化劑Na2CO3之後，并不是直接放在馬弗爐進行焙燒，而是将混合物放入二矽化钼爐中進行升溫，使混合物在熔融狀态下進行鈉化，冷卻至預處理溫度之後的鈉化渣将和鈉化焙燒-常壓水浸法中的鈉化渣進行相同的處理。硼砂的浸出率比鈉化焙燒方法的浸出率高，但是由于反應需要的溫度極高，導緻反應可控性減弱，危險性較大，故熔态鈉化-常壓水浸法制取硼砂的應用性不高。
鈉化焙燒－加壓水浸法
鈉化焙燒-加壓水浸法是在常壓水浸法的環境下控制了溫度和壓力的條件，使水浸反應充分進行。相比于常壓水浸法，加壓水浸縮短了制取硼砂制品的反應流程，加快反應時間，使反應往高效率的方向發展。該方法是目前實驗制備硼砂應用最廣的方法，同時也是效率最高的方法。将一定量的礦樣加入鈉化劑在馬弗爐上焙燒若幹小時，取出焙燒後的産物冷卻至室溫再稱量破碎，加入去離子水在高壓反應釜中以一定的溫度和壓力進行反應，水浸濾液進行降溫結晶即得硼砂。
食品禁用
硼砂具有增加食物韌性、脆度及改善食物保水性及保鮮防腐等功能，一些不法商販在制作腐竹、豆腐、米粽、米粉、面條、牛（魚）肉丸和各種糕點等食品中添加硼砂，使産品煮不糊，韌性好，防腐，增加彈性、脆度和膨脹度。
在食品中加入少量的硼砂是過去人們傳統行為，例如包粽子和炸油條時會下一點硼砂，做出來的粽子和油條好吃。在面條、腐竹中加入能提高其韌勁；在豬肉上灑硼砂可起到防腐保鮮作用等。中國《食品衛生法》和《食品添加劑衛生管理辦法》中明令禁止硼砂作為食品添加劑使用。它已經被證明是一種緻癌物質，所以不存在超标不超标的問題，而是完全不許吃的問題。過去是因為不知道其危害，知道了危害還在食品中添加硼砂，嚴重地損害了消費者的健康權益。因此，硼砂決不能作為食品添加劑使用。
含量檢測
國内外已經報道的食品中硼砂的檢測方法主要有定性和定量兩種，其中定性方法包括顯微結晶法、顯色法。定量方法包括：滴定法、分光光度法、熒光法、反相液相色譜法、原子吸收分光光度法、旋光法、電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）和電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）。其中姜黃試紙法、分光光度法、ICP-AES和ICP-MS法是食品和生活飲用水中硼砂、硼酸檢測國标現行采用的方法。
