磷酸三鈉的制備方法的應(yīng)用

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

磷酸三鈉

[物化性質(zhì)]磷酸三鈉化學(xué)式為Na3PO4(無(wú)水級(jí))，相對(duì)分子質(zhì)量為164。十二水磷酸三鈉化學(xué)式為Na3PO4·12H2O，相對(duì)分子質(zhì)量為380.14。工業(yè)級(jí)磷酸酸鈉主要用作軟水劑、鍋爐清洗和洗滌劑、非金屬防銹劑、織物絲光增強(qiáng)劑等，食品級(jí)磷酸酸鈉可用作改良劑、乳化劑、營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑和面食堿水劑等。

[制備方法]

(1)用純堿中和磷酸后得到磷酸氫二鈉溶液，濃縮，加入液體燒堿，繼續(xù)濃縮，等反應(yīng)進(jìn)行中所發(fā)生的CO2全部逸出后，在壓濾機(jī)上過(guò)濾。將濾液放入結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶，然后用離心機(jī)脫水，即得磷酸氫二鈉。再用燒堿中和后，即生成磷酸三鈉。反應(yīng)式如下：

(2)徐樟松等用三聚磷酸鈉中和廢渣為原料來(lái)制備磷酸三鈉。三聚磷酸鈉生產(chǎn)中排放出的“中和廢渣”，俗稱堿渣，絕大部分廠家將其作為肥料出售，而這受到地區(qū)和季節(jié)的限制往往堆積，成為三聚磷酸鈉生產(chǎn)中排出的一種廢物。堿渣若不處理，不僅污染環(huán)境，而且不利于降低三聚磷酸鈉生產(chǎn)成本。采用燒堿中和結(jié)晶法制備磷酸三鈉，并用于生產(chǎn)，投資少、工藝流程短。

堿渣的主要成分是鐵、鋁、鈣、鎂的磷酸鹽、氟化物以及可溶性磷酸鹽等，總P2O5含量可達(dá)25%左右。廢渣中水溶性P2O5可通過(guò)熱水洗渣、過(guò)濾，得到回收；非水溶性的P2O5(鐵、鋁的磷酸鹽)，可通過(guò)加入燒堿轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘牧姿崛c和不溶性氫氧化物，從而得到回收。此反應(yīng)能否順利進(jìn)行，受反應(yīng)條件和難溶物質(zhì)的溶度積所支配。在用NaOH處理廢渣時(shí)，可發(fā)生如下反應(yīng)：

鎂的磷酸鹽在中和過(guò)程中，有部分因局部過(guò)堿而生成Mg3(PO4)2，而該物質(zhì)難以再被NaOH分解。渣中的磷酸氫鎂在強(qiáng)堿性介質(zhì)中能被逐步轉(zhuǎn)化成磷酸三鈉和氫氧化鎂：

MgHPO4+3NaOH→Mg(OH)2+Na3PO4+H2O

此外，Al(OH)3部分被NaOH溶解而形成鋁酸鈉：

Al(OH)3+NaOH→NaAl(OH)2+2H2O

根據(jù)溶度積的理論，由于鐵、鋁的氫氧化物溶度積遠(yuǎn)大于它們的磷酸鹽溶度積，因此廢渣中的大部分水不溶性P2O5可轉(zhuǎn)入水溶液中，通過(guò)過(guò)濾工序去殘?jiān)厥諒U渣中有價(jià)值的P2O5。

具體操作方法為：將廢渣與熱水或母液配成30%～40%的料漿，加熱至85℃，再加入液堿(30%)，反應(yīng)一段時(shí)間，加堿量以控制反應(yīng)終了時(shí)，液相中含過(guò)量NaOH 0.1%～0.5%為宜；過(guò)濾后，將濾液蒸發(fā)濃縮，再經(jīng)冷卻結(jié)晶、洗滌、烘干，得到磷酸三鈉產(chǎn)品。

[應(yīng)用]磷酸三鈉溶在水中有滑膩的感覺(jué)，能增加水中的潤(rùn)濕能力，有一定的乳化作用，是除去硬表面和金屬表面上污垢的極好洗滌劑。

化學(xué)清洗中，常見(jiàn)的堿洗溶液配方有兩種：一種是配制磷酸三鈉(0.5%～1%)和氫氧化鈉的混合溶液；另一種是配制磷酸三鈉(0.3%～0.5%)和磷酸氫二鈉(0.1%～0.2%)的混合溶液。前者過(guò)去用得多，但目前普遍認(rèn)為后者更好。尤其是奧氏體合金鋼對(duì)游離氫氧化鈉很敏感，故清洗范圍內(nèi)如有用奧氏體合金鋼制成的部件，堿洗是不宜用氫氧化鈉的。磷酸鹽用作清洗液的特點(diǎn)和注意事項(xiàng)如下：

①磷酸三鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，水解成氫氧化鈉和磷酸，磷酸的電離度小，溶液呈強(qiáng)堿性。其他形式的磷酸鹽的堿性較弱，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。

②使用磷酸鹽有利于硬水的軟化，磷酸鹽有顯著的分散作用，能把顆粒大的污垢分散到接近膠體粒子大小的顆粒。對(duì)金屬離子也具有一定的螯合作用，尤其是多聚磷酸鹽，能把水中的鈣離子、鎂離子螯合，成為不溶解于水的鈣鹽和鎂鹽而除去。

③三聚磷酸鈉比較不穩(wěn)定，受熱后會(huì)逐漸水解為磷酸三鈉和焦磷酸鈉等較簡(jiǎn)單的磷酸鹽。

④焦磷酸鈉用于堿性清洗時(shí)，具有較明顯的表面活性，表面活性比磷酸三鈉強(qiáng)，比硅酸鈉稍弱，可以用在不能使用硅酸鈉的清洗液中，比如在軸承的清洗中，如果使用含硅的化合物，其殘留物增加軸承活動(dòng)面之間的摩擦。

⑤磷酸鹽除了具有上述的作用外，還具備顯著的抑制金屬腐蝕的性質(zhì)。

⑥磷酸鹽的價(jià)格雖然不是很昂貴，但是比其他堿類物質(zhì)價(jià)格高，一般不作為堿性清洗劑的主劑。

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