磷酸三钠的制备方法的应用

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

磷酸三钠

[物化性质]磷酸三钠化学式为Na3PO4(无水级)，相对分子质量为164。十二水磷酸三钠化学式为Na3PO4·12H2O，相对分子质量为380.14。工业级磷酸酸钠主要用作软水剂、锅炉清洗和洗涤剂、非金属防锈剂、织物丝光增强剂等，食品级磷酸酸钠可用作改良剂、乳化剂、营养增补剂和面食碱水剂等。

[制备方法]

(1)用纯碱中和磷酸后得到磷酸氢二钠溶液，浓缩，加入液体烧碱，继续浓缩，等反应进行中所发生的CO2全部逸出后，在压滤机上过滤。将滤液放入结晶器内结晶，然后用离心机脱水，即得磷酸氢二钠。再用烧碱中和后，即生成磷酸三钠。反应式如下：

(2)徐樟松等用三聚磷酸钠中和废渣为原料来制备磷酸三钠。三聚磷酸钠生产中排放出的“中和废渣”，俗称碱渣，绝大部分厂家将其作为肥料出售，而这受到地区和季节的限制往往堆积，成为三聚磷酸钠生产中排出的一种废物。碱渣若不处理，不仅污染环境，而且不利于降低三聚磷酸钠生产成本。采用烧碱中和结晶法制备磷酸三钠，并用于生产，投资少、工艺流程短。

碱渣的主要成分是铁、铝、钙、镁的磷酸盐、氟化物以及可溶性磷酸盐等，总P2O5含量可达25%左右。废渣中水溶性P2O5可通过热水洗渣、过滤，得到回收；非水溶性的P2O5(铁、铝的磷酸盐)，可通过加入烧碱转变为可溶性的磷酸三钠和不溶性氢氧化物，从而得到回收。此反应能否顺利进行，受反应条件和难溶物质的溶度积所支配。在用NaOH处理废渣时，可发生如下反应：

镁的磷酸盐在中和过程中，有部分因局部过碱而生成Mg3(PO4)2，而该物质难以再被NaOH分解。渣中的磷酸氢镁在强碱性介质中能被逐步转化成磷酸三钠和氢氧化镁：

MgHPO4+3NaOH→Mg(OH)2+Na3PO4+H2O

此外，Al(OH)3部分被NaOH溶解而形成铝酸钠：

Al(OH)3+NaOH→NaAl(OH)2+2H2O

根据溶度积的理论，由于铁、铝的氢氧化物溶度积远大于它们的磷酸盐溶度积，因此废渣中的大部分水不溶性P2O5可转入水溶液中，通过过滤工序去残渣，回收废渣中有价值的P2O5。

具体操作方法为：将废渣与热水或母液配成30%～40%的料浆，加热至85℃，再加入液碱(30%)，反应一段时间，加碱量以控制反应终了时，液相中含过量NaOH 0.1%～0.5%为宜；过滤后，将滤液蒸发浓缩，再经冷却结晶、洗涤、烘干，得到磷酸三钠产品。

[应用]磷酸三钠溶在水中有滑腻的感觉，能增加水中的润湿能力，有一定的乳化作用，是除去硬表面和金属表面上污垢的极好洗涤剂。

化学清洗中，常见的碱洗溶液配方有两种：一种是配制磷酸三钠(0.5%～1%)和氢氧化钠的混合溶液；另一种是配制磷酸三钠(0.3%～0.5%)和磷酸氢二钠(0.1%～0.2%)的混合溶液。前者过去用得多，但目前普遍认为后者更好。尤其是奥氏体合金钢对游离氢氧化钠很敏感，故清洗范围内如有用奥氏体合金钢制成的部件，碱洗是不宜用氢氧化钠的。磷酸盐用作清洗液的特点和注意事项如下：

①磷酸三钠是强碱弱酸盐，水解成氢氧化钠和磷酸，磷酸的电离度小，溶液呈强碱性。其他形式的磷酸盐的碱性较弱，可根据需要进行选择。

②使用磷酸盐有利于硬水的软化，磷酸盐有显著的分散作用，能把颗粒大的污垢分散到接近胶体粒子大小的颗粒。对金属离子也具有一定的螯合作用，尤其是多聚磷酸盐，能把水中的钙离子、镁离子螯合，成为不溶解于水的钙盐和镁盐而除去。

③三聚磷酸钠比较不稳定，受热后会逐渐水解为磷酸三钠和焦磷酸钠等较简单的磷酸盐。

④焦磷酸钠用于碱性清洗时，具有较明显的表面活性，表面活性比磷酸三钠强，比硅酸钠稍弱，可以用在不能使用硅酸钠的清洗液中，比如在轴承的清洗中，如果使用含硅的化合物，其残留物增加轴承活动面之间的摩擦。

⑤磷酸盐除了具有上述的作用外，还具备显著的抑制金属腐蚀的性质。

⑥磷酸盐的价格虽然不是很昂贵，但是比其他碱类物质价格高，一般不作为碱性清洗剂的主剂。

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