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磷酸(7664-38-2)的性状:
1.本品为无色透明黏稠状液体,长时间受冷即生成柱状结晶,溶于水并放热,有腐蚀性。
2.熔点:42.35℃。沸点:213℃。相对密度1.814。无臭,但有辛辣收敛性酸味,有腐蚀性。能与水或乙醇混溶,易吸收空气中的湿气。85%的磷酸相对密度1.69。
3.冷却后即为结晶状,加热至150℃成为无水物,200℃成为焦磷酸,300℃以上成为偏磷酸。
磷酸(7664-38-2)的用途:
磷酸为酸性腐蚀剂,MOS级主要用于中、大规模集成电路,BV-Ⅲ级主要用于超大规模集成电路0.8~1.2μm工艺技术的生产。还做作酵母营养剂、螯合剂。抗氧化增效剂和无机酸味剂。
酸味度为2.3~2.5。可用于复合调味料、罐头、干酪、果冻和可乐型饮料,按生产需要适量使用。主要用于磷酸盐工业、电镀、抛光工业、制糖工业、复合肥料等。在食品工业中作为酸味剂、酵母营养剂等。也用于乙烯水合生产乙醇用催化剂、高纯磷酸盐、医药品制造、化学试剂。常用作分析试剂。 用于容量及比色分析等。在硅平面管和集成电路生产中,普遍用铝膜作电极引线,需要对铝膜进行光刻,用磷酸作酸性清洗腐蚀剂。可与乙酸配制使用。可用作酸味剂和酵母的营养剂。可用于调味料、罐头、清凉饮料的酸味剂。用于酿酒时的酵母营养源,防止杂菌繁殖。
湿法磷酸主要用于制造各种磷酸盐,如磷酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸三钠等和缩合磷酸盐类。精制磷酸用于制饲料用磷酸氢钙。用于金属表面磷化处理,配制电解抛光液和化学抛光液用于铝制品的抛光。医药工业用于制造甘油磷酸钠、磷酸铁等,也用于制造磷酸锌作为牙科补牙黏合剂。用作酚醛树脂缩合的催化剂,染料及中间体生产用的干燥剂。印刷工业用于配制揩去胶印彩印版上污点的清洗液。还用于配制火柴梗浸渍液。冶金工业用于生产磷酸耐火泥,提高炼钢炉寿命。是橡胶浆料的凝固剂及生产无机黏结剂的原料。涂料工业用作金属防锈漆。
1.磷酸 (7664-38-2)的制备方法:
方法一:
BV-Ⅲ级磷酸的制备主要采用三氯氧磷水解工艺。工艺路线是:先对工业三氯氧磷进行精馏,制备得的三氯氧磷进行水解,然后进行脱酸、超净过滤、超净分装成产品。
方法二:
工业生产方法有湿法和热法。前者制得磷酸浓度较低,而且含杂质较多,需要进行净化。如以酮-醇混合物为萃取体系精制湿法磷酸,经萃取-洗涤-反萃取和钡盐沉淀净化的工艺流程,已生产出合格的85%工业磷酸。后者制得磷酸浓度和纯度都高,但耗电量大、投资和成本较高。
1.湿法是用酸分解磷矿石制得。此法分为硫酸法、盐酸法、硝酸法和硫酸氢铵法。常用为硫酸法。硫酸法由于反应温度和制得磷酸浓度不同,在磷酸水溶液中硫酸钙晶体有三种不同形式,按其生产工艺分为"二水物"流程、"半水物"流程、"无水物"流程,近年还出现"半水-二水物"流程和"二水-半水物"流程等。湿法(硫酸法)二水物流程将磷矿石粉碎至80~100目后,加入萃取槽,再加人淡磷酸和返酸以维持料浆的液固比为(2.5~3.5):1(重量比),并调节磷酸浓度。把硫酸按理论量的102%~104%加入萃取槽,与磷矿粉于75~85℃进行萃取反应4~8h。反应后的料浆经过滤,滤液即为磷酸,浓度一般在20%~25%P2O5,其中一部分返回萃取槽调节液固比,另一部分送去蒸发浓缩,制得磷酸成品。其Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5CASO4+2H2O+HF↑滤渣经多次洗涤后排出,其磷石膏用于制造硫酸的原料,洗液返回萃取槽用。
2.热法热法磷酸的生产有酸冷流程、水冷流程和喷射除雾流程,现分述如下:
酸冷流程将黄磷在熔磷槽内熔化成液体,经磷喷嘴送人燃烧水合塔,同时用压缩空气(一次空气)将磷雾化,使磷氧化燃烧生成五氧化二磷。为了使磷氧化完全,在塔顶还需补充二次空气。在塔顶沿塔壁淋洒30~40℃的循环磷酸,使五氧化二磷气体冷却,同时与水合成磷酸。排出的气体进入电除雾器以回收磷酸,再经冷却至30~40℃后,大部分作循环磷酸返回燃烧水合塔,小部分作磷酸成品。其P4+5O2→2P2O5;P2O5+3H2O→2H3PO4水冷流程将黄磷熔化后,用泵把液态磷送人燃烧室,同时用压缩空气使磷雾化,并补充二次空气,使磷在燃烧室内进行氧化。产生气体温度为800℃左右,在室外用水冷却,使壁温保持80~125℃。从燃烧室出来的气体进入石墨制的气体冷却器,气体经冷却至80℃时进入水合塔,在塔中分三层喷水冷却,并水合成磷酸成品。尾气冷却至100℃以下,经电除雾器排入大气。
喷射除雾流程将液态黄磷经磷喷嘴送入燃烧水合塔,同时用压缩空气使磷雾化,燃烧生成的五氧化二磷立即与水形成磷酸酸雾。将酸雾经热交换器冷却后被喷射除雾器吸入,酸雾在喷射器喉部碰撞,凝集成大颗粒后在旋风分离器内回收,配制成85%H3PO4,制得磷酸成品。
方法三:
将沉淀剂氢氧化钡缓慢加入装有粗磷酸的降硫罐,搅拌加热至95℃,并维持20min后放入陈化罐,陈化 26d左右。下层浊液经过滤回收磷酸,上层清液加热至85℃泵入除砷填充塔的塔顶,从塔底通入H2S气体。过剩的尾气从塔顶导入NaOH溶液中和槽,带有悬浮块的磷酸液浆从塔底出料,进入凝聚罐,并加热至90℃,后经过滤罐、调节罐(维持温度80℃),再入吸附罐。吸附罐的温度控制在80℃,加入活性炭、硅藻土进行搅拌吸附1h。最后进入滤浆罐,维持55℃过滤后即得食品级磷酸。
方法四:
重结晶法将工业磷酸用蒸馏水溶解后,把溶液提纯,除去砷和重金属等杂质,经过滤,使滤液符合食品级要求时,浓缩,制得食用磷酸成品。
方法五:
三氯氧磷法将工业级三氯氧磷经蒸馏提纯后与高纯水反应,调到所需浓度后便生成磷酸,再用冷冻结晶法提纯,并用微孔滤膜过滤除去尘埃颗粒,制得无色透明的BV-1级磷酸。