磷酸三鈉的制備方法的應用

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

磷酸三鈉

[物化性質]磷酸三鈉化學式為Na3PO4(無水級)，相對分子質量為164。十二水磷酸三鈉化學式為Na3PO4·12H2O，相對分子質量為380.14。工業級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、織物絲光增強劑等，食品級磷酸酸鈉可用作改良劑、乳化劑、營養增補劑和面食堿水劑等。

[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，繼續濃縮，等反應進行中所發生的CO2全部逸出后，在壓濾機上過濾。將濾液放入結晶器內結晶，然后用離心機脫水，即得磷酸氫二鈉。再用燒堿中和后，即生成磷酸三鈉。反應式如下：

(2)徐樟松等用三聚磷酸鈉中和廢渣為原料來制備磷酸三鈉。三聚磷酸鈉生產中排放出的“中和廢渣”，俗稱堿渣，絕大部分廠家將其作為肥料出售，而這受到地區和季節的限制往往堆積，成為三聚磷酸鈉生產中排出的一種廢物。堿渣若不處理，不僅污染環境，而且不利于降低三聚磷酸鈉生產成本。采用燒堿中和結晶法制備磷酸三鈉，并用于生產，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25%左右。廢渣中水溶性P2O5可通過熱水洗渣、過濾，得到回收；非水溶性的P2O5(鐵、鋁的磷酸鹽)，可通過加入燒堿轉變為可溶性的磷酸三鈉和不溶性氫氧化物，從而得到回收。此反應能否順利進行，受反應條件和難溶物質的溶度積所支配。在用NaOH處理廢渣時，可發生如下反應：

鎂的磷酸鹽在中和過程中，有部分因局部過堿而生成Mg3(PO4)2，而該物質難以再被NaOH分解。渣中的磷酸氫鎂在強堿性介質中能被逐步轉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

根據溶度積的理論，由于鐵、鋁的氫氧化物溶度積遠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可轉入水溶液中，通過過濾工序去殘渣，回收廢渣中有價值的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%)，反應一段時間，加堿量以控制反應終了時，液相中含過量NaOH 0.1%～0.5%為宜；過濾后，將濾液蒸發濃縮，再經冷卻結晶、洗滌、烘干，得到磷酸三鈉產品。

[應用]磷酸三鈉溶在水中有滑膩的感覺，能增加水中的潤濕能力，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。

化學清洗中，常見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。前者過去用得多，但目前普遍認為后者更好。尤其是奧氏體合金鋼對游離氫氧化鈉很敏感，故清洗范圍內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和注意事項如下：

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

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定，受熱后會逐漸水解為磷酸三鈉和焦磷酸鈉等較簡單的磷酸鹽。

④焦磷酸鈉用于堿性清洗時，具有較明顯的表面活性，表面活性比磷酸三鈉強，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。

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

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