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2016-11-26 06:01:00 科学百科 阅读 3 次

膦酸/膦酸 编辑

正文/膦酸 编辑

  磷酸 (HO)3PO分子中一个或两个羟基为烷基或芳基置换的化合物。根据置换的烷基数目,可分为烷基膦酸RP(O)(OH)2和二烷基膦酸R2P(O)OH。磷酸还是肥皂、洗涤剂、金属表面处理剂、食品添加剂、饲料添加剂和水处理剂等所用的各 膦酸
磷酸

 种磷酸盐、磷酸酯的原料。作为磷肥生产的原料,是正磷酸或多磷酸的水溶液。   商品正磷酸的浓度一般为52%~54%P2O5,多磷酸是正磷酸和不同聚合度的聚磷酸的混合水溶液。聚磷酸包括焦磷酸(H4P2O7)、三磷酸(H5P3O10)和长链聚磷酸。聚磷酸的通式可写作Hn 2PnO3n 1(n≥2的整数)。
  烷基膦酸和二烷基膦酸分别具有二元酸和一元酸的特性,一般均为结晶固体,热稳定性较高,剧烈加热能形成酸酐。分子中的碳-磷键只有在很高温度下才能断裂。苯基膦酸能进行一般芳香族取代反应,取代基团进入膦酰基的间位。膦酸酯常为透明、粘稠液体,能蒸馏纯化,它们的化学反应同磷酸酯。化学式:H3PO4  磷酸

物理性质/膦酸 编辑


  纯净的磷酸是无色晶体,熔点42.3摄氏度,高沸点酸,易溶于水。  磷酸
市售磷酸试剂是粘稠的、不挥发的浓溶液,磷酸含量83-98%。

化学性质/膦酸 编辑


  磷酸是三元中强酸,分三步电离,不易挥发,不易分解,几乎没有氧化性。具有酸的通性     磷酸三步电离常数
(1)与碱反应   NaOH+H3PO4=NaH2PO4+H2O   2NaOH+H3PO4=Na2HPO4+2H2O   3NaOH+H3PO4=Na3PO4+3H2O   (2)与某些盐反应   NaBr+H3PO4(浓) =NaH2PO4+HBr↑   NaI+H3PO4(浓)= NaH2PO4+HI↑   原理:难挥发性酸制挥发性酸   (3)磷酸根离子具有很强的配合能力,能与许多金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43-可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-,利用这一性质,分析化学上常用PO43+掩蔽Fe3+离子。   (4)磷酸受强热时脱水,依次生成焦磷酸、三磷酸和多聚的偏磷酸。三磷酸是链状结构,多聚的偏磷酸是环状结构。[2]     磷酸脱水
磷酸盐   磷酸盐有三类:正盐(含PO43-)、磷酸一氢盐(含HPO42-)、磷酸二氢盐(含H2PO4-)。三类盐之间的转化关系为   1、溶解性规律   正盐和一氢盐:除钾、钠、铵等少数盐外,其余都难溶于水,但能溶于强酸。   二氢盐:都易溶于水。   2、相互转化   a) 往澄清石灰水中逐滴滴加H3PO4,边滴边振荡。   现象:开始有白色沉淀生成,而后逐渐溶解。   反应方程式:   3Ca(OH)2+2H3PO4=Ca3(PO4)2↓+6H2O   Ca3(PO4)2+H3PO4=3CaHPO4   CaHPO4+H3PO4=Ca(H2PO4)2   b) 往磷酸溶液中逐滴滴加澄清石灰水,边滴加振荡。   现象:开始无现象,当澄清石灰水滴到一定量时,有白色沉淀生成。  磷酸
反应方程式:   Ca(OH)2+2H3PO4=Ca(H2PO4)2+2H2O   Ca(H2PO4)2+Ca(OH)2=2CaHPO4   2CaHPO4+Ca(OH)2=Ca3(PO4)2↓+2H2O   3、离子共存的问题   (1)H2PO4-、HPO42-、PO43-与H+不能共存   (2)H2PO4-、HPO42-与OH-不能共存   (3)H2PO4-与PO43-不能共存   H2PO4-+PO43-=2HPO42-   (4)H2PO4-与HPO42-、HPO42-与PO43-可共存

原料

  磷酸的原料主要是磷矿和无机酸(硫酸、盐酸或硝酸,主要为硫酸)。天然磷矿分磷灰石和磷块岩两大类,其主要成分都是氟磷酸钙〔Ca10F2(PO4)6〕。磷矿的品位和有害杂质的种类及含量,对湿法磷酸生产的技术经济影响很大,开采的磷矿一般需经过富集处理,提高其品位和排除杂质,方能满足湿法磷酸生产的要求。

磷酸的工业制法


  工业上常用浓硫酸跟磷酸钙反应制取磷酸,滤去微溶于水的硫酸钙沉淀,所得滤液就是磷酸溶液。   PO43-的检验 若在待测液中滴加AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,再滴入稀HNO3,黄色沉淀溶解,则可证明原溶液中含有PO43-。   若待测液呈酸性,则应先在待测液中滴氨水至中性,再滴加AgNO3溶液和稀HNO3。

健康危害


  蒸气或雾对眼、鼻、喉有刺激性。口服液体可引起恶心、呕吐、腹痛、血便或休克。皮肤或眼接触可致灼伤。慢性影响:鼻粘膜萎缩、鼻中隔穿孔。长期反复皮肤接触,可引起皮肤刺激。

用途/膦酸 编辑


 

工业磷酸


  分子式:H3PO4   分子量:98  工业磷酸
酸性:中强酸   规 格:工业用(85%、80%、75%):符合GB2091-2003;客户要求   包 装:20L塑桶;200L塑桶;客户要求   用 途:金属表面处理剂,磷酸盐原料制品,有机反应催化剂,耐火材料添加剂,木质原料制造活性炭的活化剂等   技术要求   1. 外观:无色透明或略带浅黄色、稠状液体   2. 工业磷酸应符合下表要求(GB2091-2003)   项目 指标   85% 75%   优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品   色度/黑曾 ≤ 20 30 40 20 30 40   磷酸(H3PO4)质量分数,% ≥ 85.0 85.0 85.0 75.0 75.0 75.0   氯化物(Cl)质量分数,% ≤ 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005   硫酸盐(SO4)质量分数,% ≤ 0.003 0.005 0.01 0.003 0.005 0.01   铁(Fe)质量分数,% ≤ 0.002 0.002 0.005 0.002 0.002 0.005   砷(As)质量分数,% ≤ 0.0001 0.005 0.01 0.0001 0.005 0.01   重金属(以Pb计) 质量分数,% ≤ 0.001 0.001 0.05 0.001 0.001 0.05

食品添加剂磷酸


  分子式:H3PO4   分子量:98   规 格:食品添加剂(85%、80%、75  磷酸盐调料

膦酸
磷酸盐调料


%):符合GB3149-92;客户要求   包 装:20L塑桶;200L塑桶;客户要求   用 途:用作食品饮料中的澄清剂,酸味剂,酵母的营养剂,制备食品级磷酸盐   技术要求   1. 外观:无色透明或略带浅色稠状液体   2. 食品添加剂磷酸应符合下表要求(GB3149-92)   项目 指标   色度/黑曾 ≤ 20.0   磷酸(H3PO4)含量,% ≥ 85.0   砷(As)含量,% ≤ 0.0001   氟化物(以F计)含量,% ≤ 0.001   重金属(以Pb计)含量,% ≤ 0.001   氯化物(以Cl计)含量,% ≤ 0.0005   硫酸盐(以SO4计)含量,% ≤ 0.005   易氧化物(以H3PO3计)含量,% ≤ 0.012   CAS No.: 7664-38-2   EINECS 登录号:231-633-2

三磷酸盐介绍


  磷酸盐有三类:正盐(含PO43-)、磷酸一氢盐(含HPO42-)、磷酸二氢盐(含H2PO4-)。三类盐之间的转化关系为   1、溶解性规律:正盐和一氢盐:除钾、钠、铵等少数盐外,其余都难溶于水,但能溶于强酸。二氢盐:都易溶于水。   化学反应   2、相互转化:a、往澄清石灰水中逐滴滴加H3PO4,边滴边振荡。现象:开始有白色沉淀生成,而后逐渐溶解。   反应方程式:   3Ca(OH)2+2H3PO4=Ca3(PO4)2↓+6H2O   Ca3(PO4)2+H3PO4=3CaHPO4   CaHPO4+H3PO4=Ca(H2PO4)2   b、往磷酸溶液中逐滴滴加澄清石灰水,边滴加振荡。现象:开始无现象,当澄清石灰水滴到一定量时,有白色沉淀生成。   反应方程式:   Ca(OH)2+2H3PO4=Ca(H2PO4)2+2H2O   Ca(H2PO4)2+Ca(OH)2=2CaHPO4↓   2CaHPO4+Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+2H2O   3、离子共存的问题   (1)H2PO4-、HPO42-、PO43-与H+不能共存   (2)H2PO4-、HPO42-与OH-不能共存   (3)H2PO4-与PO43-不能共存,H2PO4-+PO43-=2HPO42-   (4)H2PO4-与HPO42-、HPO42-与PO43-可共存

生产工艺/膦酸 编辑

利用硫酸分解


  主要是用硫酸分解磷矿,然后将生成的磷酸与硫酸钙分离。其主要反应式为:   Ca10F2(PO4)6 10H2SO4 mH2O─→10CaSO4·nH2O 2HF 6H3PO4 (m-10n)H2O   为避免反应生成的硫酸钙在磷矿颗粒表面形成膜层,阻碍反应继续进行,工艺上反应过程是分成两步进行。   第一步是磷矿溶解在磷酸(由后续工序返回的一部分)中生成磷酸一钙;   第二步是硫酸与磷酸一钙反应生成磷酸和硫酸钙:Ca10F2(PO4)6 14H3PO4─→10Ca(H2PO4)2 2HF;10Ca(H2PO4)2 10H2SO4 mH2O─→10CaSO4·nH2O 20H3PO4 (m-10n)H2O。   在不同的反应温度和不同的磷酸及游离硫酸浓度条件下,硫酸钙可以有三种水合物:无水物(CaSO4)、半水物(CaSO4·?H2O)和二水物(CaSO4·2H2O)。硫酸钙水合物存在的温度和含P2O5的浓度范围的相图,在实际上受游离硫酸浓度和杂质的影响,所以在应用上是近似的。   实际生产条件中,二水物硫酸钙的结晶区是磷酸浓度28%~32%P2O5、温度70~80℃。在这样条件下的磷酸生产,称为二水物工艺,它一直是工业上使用最普遍的工艺。半水物硫酸钙的结晶区是磷酸浓度40%~50%P2O5、温度90~110℃;采用这样的条件的磷酸生产,称为半水物工艺,为少数工厂所采用。无水物硫酸钙在磷酸浓度和温度很高的条件下稳定;由于材料腐蚀和其他技术上的困难,其生产工艺一直未取得成功。 

湿法生产


  湿法磷酸生产工艺称为硫酸钙再结晶工艺,其过程中包含着有硫酸钙结晶水合物的转变。   发展这类工艺的目的不外乎是为了获得含P2O5浓度较高的磷酸;获得较高的收率(以P2O5计);获得含杂质少的石膏。已经实现了工业化的有三种:   ①半水物-二水物一段过滤工艺。控制反应物料液相浓度为30%~32%P2O5、反应温度80~100℃,使硫酸钙先生成半水物结晶,然后温度下降为65℃左右,将结晶转化为二水物后再过滤。   ②半水物-二水物两段过滤工艺。用酸分解磷矿时使石膏先生成半水物结晶,控制反应物料液相浓度为40%~50%P2O5、温度90~110℃,进行半水石膏分离,获得成品磷酸。半水石膏再转入另一个反应器水化成二水物石膏,控制反应温度为约65℃、磷酸浓度为10%~15%P2O5,进行二水物石膏分离。   ③二水物-半水物两段过滤工艺。磷矿用酸分解时,使石膏先生成二水物结晶,控制温度约为65℃,用离心机分离二水石膏,获得浓度为35%~38%P2O5的成品,二水石膏转入再结晶器转化成半水石膏,控制磷酸浓度为20%~25%P2O5,硫酸浓度为约20%H2SO4,反应温度为80~100℃,分离半水石膏,滤洗液返回二水物结晶槽。   湿法磷酸的生产,目前仍以二水物流程为主,占世界生产能力的90%以上。原因是技术较为可靠、工艺操作条件的范围宽、设备材料的腐蚀比较容易解决和投资低等。

热法生产


  热法磷酸是黄磷在空气中燃烧生成五氧化二磷,再经水化制成。   (化学方程式:4P+5O2=2P2O5;P2O5+3H2O=2H3PO4)   1838年,首次制成工业用的黄磷,1855~1890年间在欧洲建立了黄磷的生产厂。20世纪40~50年代,美国和德国发展了黄磷和热法磷酸的生产技术。60年代,美国曾计划大量发展黄磷和热法磷酸生产以用于肥料工业,旨在利用便宜的能源和运输黄磷比较经济的优点,后由于能源涨价,计划未能实现。热法磷酸比湿法磷酸浓度高,且产品纯,但耗电量大,价格昂贵。在水电有富余的地区,热法磷酸具有发展前途。现在除了苏联有少量用于肥料生产外,热法磷酸主要用于工业方面。1981年世界产量为3.145Mt(P2O5)。含硅高的磷矿,适宜于元素磷生产。含铁、镁和铝杂质高的磷矿用于黄磷生产时,将使电耗增加、磷收率降低。   有两种生产流程:一种是把燃烧和水化安排在同一塔内进行,液态磷从塔顶向下喷雾,空气由塔顶吸入,磷在塔中燃烧,冷的磷酸喷入塔内,使五氧化二磷进行水化反应,一部分冷的磷酸从塔顶形成膜层沿壁向下流动,以保护塔壁。从塔底部抽出热法磷酸送去冷却后返回塔顶。另一种是把燃烧和水化分开在两个塔内进行,在塔的外壁大量喷水以移除反应热。

多磷酸生产


  生产方法有热法和湿法两种。热法多磷酸生产只需在热法磷酸的生产过程中强化冷却系统,使五氧化二磷在少量水的情况下水化即可。湿法多磷酸生产是将浓度为52%~54%P2O5的磷酸进一步脱水。有三种脱水工艺:浸没燃烧脱水;膜式蒸发脱水;强制循环真空蒸发脱水。
编辑本段相关配料
  磷酸盐调料   一、根据美国食品化学药碘(FCC)磷酸盐在食品工业中的功能可分为15类:   1、酸味剂:磷酸   2、抗结块剂:磷酸钙   3、抗氧化剂:次磷酸钙   4、缓冲剂:磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠   5、面团改良剂:磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钙、磷酸氢钙   6、乳化剂:磷酸钾、聚偏磷酸钾、焦磷酸钾、磷酸铝钠(碱性)、偏磷酸钠(不溶性)、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、聚磷酸钠(玻璃质)、焦磷酸钠   7、硬化剂:磷酸二氢钙   8、保湿剂:聚偏磷酸钾   9、发酵剂:磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、酸式焦磷酸钠、磷酸铝钠(酸性)   10、营养剂:磷酸二氢钙、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸铁、焦磷酸铁、磷酸氢镁、磷酸镁、次磷酸锰、焦磷酸铁钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠   11、防腐剂:次磷酸钠。   12、螯合剂:磷酸二氢钙、磷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、偏磷酸钠(不溶性),聚磷酸钠(玻璃状)。   13、改良淀粉添加剂:三偏焦磷酸、磷酸二氢钾。   14、组织改良剂:焦磷酸钾、三聚磷酸钾、偏磷酸钠(不溶性)、磷酸氢二钠(玻璃质)、三聚磷酸钠。   15、发酵食品:磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钙、磷酸二氢钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾。   由上可看出:磷酸盐在食品加工中的功能主要有两点,一是品质改良剂,二是营养强化剂。  

配图/膦酸 编辑

相关连接/膦酸 编辑