磷.酸于水處理制藥磷.酸鹽工業(yè)電鍍拋光工業(yè)制糖工業(yè)肥料等工業(yè)也可用作化學(xué)試劑

磷.酸 CA.S登錄號(hào) 7664-38-2 EINECS登錄號(hào) 231-633-2 化學(xué)式 H3PO4 分子量 98 熔點(diǎn) 42℃ 沸點(diǎn) 261℃（分解） 水溶性:可與水以任意比互溶 密度 1.874g/mL（液態(tài)） 外觀:白色固體，大于42℃時(shí)為無(wú)色粘稠液體 別稱(chēng)：正.磷.酸;食用磷.酸;乙.烯利水劑;磷.酸(食品級(jí));一縮原磷.酸;工業(yè)磷.酸;磷.酸85%工業(yè)級(jí) 應(yīng)用：主要用于水處理、制藥、磷.酸鹽工業(yè)、電鍍、拋光工業(yè)、制糖工業(yè)、肥料等工業(yè)，也可用作化學(xué)試劑。在食品工業(yè)中作為酸味劑、酵母營(yíng)養(yǎng)劑等 磷.酸或正.磷.酸.，是一種常見(jiàn)的無(wú)機(jī)酸，是中強(qiáng)酸。由五.氧.化.二.磷溶于熱水中即可得到。正.磷.酸工業(yè)上用硫.酸處理磷灰石即得。磷.酸在空氣中容易潮解。加熱會(huì)失水得到焦磷.酸，再進(jìn)一步失水得到偏.磷.酸。磷.酸主要用于制藥、食品、肥料等工業(yè)，包括作為防銹劑，食品添加劑，牙科和矯形外科，EDIC腐蝕劑，電解質(zhì)，助焊劑，分散劑，工業(yè)腐蝕劑，肥料的原料和組件家居清潔產(chǎn)品。也可用作化學(xué)試劑，磷.酸鹽是所有生命形式的營(yíng)養(yǎng)。 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 正.磷.酸是由一個(gè)單一的磷氧四面體構(gòu)成的磷.酸。在磷.酸分子中P原子是sp3雜化的，3個(gè)雜化軌道與氧原子間形成3個(gè)σ鍵，另一個(gè)P—O鍵是由一個(gè)從磷到氧的σ配鍵和兩個(gè)由氧到磷的d-pπ鍵組成的。σ配鍵是磷原子上的一對(duì)孤對(duì)電子向氧原子的空軌道配位而形成。d←p配鍵是氧原子的py、pz軌道上的兩對(duì)孤對(duì)電子和磷原子的dxz、dyz空軌道重疊而成。由于磷原子3d能級(jí)比氧原子的2p能級(jí)能量高很多，組成的分子軌道不是很有效的，所以P—O鍵從數(shù)目上來(lái)看是三重鍵，但從鍵能和鍵長(zhǎng)來(lái)看是介于單鍵和雙鍵之間。純.H3PO4和它的晶體水合物中都有氫鍵存在，這可能是磷.酸濃溶液之所以粘稠的原因。 物理性質(zhì) 市售磷.酸是含85%H3PO4的粘稠狀濃溶液。從濃溶液中結(jié)晶，則形成半水合物2H3PO4·H2O（熔點(diǎn)302.3K）。 結(jié)（冰）晶點(diǎn)：. 磷.酸屬于中強(qiáng)酸，其結(jié)晶點(diǎn)（冰點(diǎn)）為21℃，當(dāng)?shù)陀诖藴囟葧r(shí)會(huì)析出半水物結(jié)（冰）晶。當(dāng)然，通常磷.酸在10℃以上甚至更低溫度下也不結(jié)（冰）晶，這是由于磷.酸具有過(guò)冷的特性，也就是實(shí)際上市售的磷.酸在低于21℃時(shí)會(huì)偏離其結(jié)（冰）晶點(diǎn)，不會(huì)立即結(jié)（冰）晶的現(xiàn)象存在。但這樣的低溫只要維持一段時(shí)間，在靜止的狀態(tài)下，磷.酸很容易產(chǎn)生結(jié)（冰）晶。 磷.酸結(jié)晶就像其他液體結(jié)晶一樣屬于物理變化而非化學(xué)變化。其化學(xué)性質(zhì)不會(huì)因結(jié)晶而改變，也即磷.酸.的質(zhì)量是不會(huì)因結(jié)晶而受影響的，只要給予溫度熔化或加熱水稀釋溶化，仍可以正常使用。 　　結(jié)晶特性：磷.酸濃度高、純度高，結(jié)晶性高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)氣溫在4攝氏度上下，濃度大于85%時(shí)，其結(jié)晶性增大，若不慎混入結(jié)（冰）晶磷.酸，會(huì)造成原本沒(méi)有結(jié)（冰）晶的磷.酸立即感染而結(jié)（冰）晶，而且磷.酸結(jié)（冰）晶異常迅速，直致磷.酸儲(chǔ)存容器大部結(jié)（冰）晶。磷.酸結(jié)（冰）晶后，上部磷.酸邊稀，下部沉積針狀結(jié)（冰）晶體純磷.酸。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，75%磷.酸在較低（4℃附近）的溫度下也較難結(jié)（冰）晶，因此在較低的氣溫條件下，建議使用75%磷.酸比較妥當(dāng)。 　　.磷.酸.結(jié)（冰）晶好比水結(jié)冰，是其本身的物理性能，固有屬性，不能改變，只有妥善保存處理才能防止結(jié)（冰）晶。 化學(xué)性質(zhì) 磷.酸是三元中強(qiáng)酸，分三步電離，不易揮發(fā)，不易分解，有一定.氧化性。具有酸的通性。 （1）濃磷.酸可以和氯.化鈉共熱生成氯.化氫氣體（與碘化鉀、溴.化.鈉等也有類(lèi)似反應(yīng)），屬于高沸點(diǎn)酸制低沸點(diǎn)酸 （2）磷.酸根離子具有很強(qiáng)的配合能力，能與許多金屬離子生成可溶性的配合物。 （3）磷.酸受強(qiáng)熱時(shí)脫水，依次生成..焦磷.酸、三磷.酸和多聚的偏.磷.酸。三磷.酸是鏈狀結(jié)構(gòu)，多聚的偏.磷.酸是環(huán)狀結(jié)構(gòu)。 （4）需.要特別注意的是，濃熱的磷.酸能腐蝕二氧化硅，生成雜多酸。但由于反應(yīng)原理過(guò)于復(fù)雜，因此中學(xué)課程將其簡(jiǎn)化為氫.氟.酸是唯.一能與二氧化硅反應(yīng)的酸。濃熱磷.酸還能分解絕大部分礦物，如鉻鐵礦、金紅石、鈦鐵礦等。 制備方法 磷.酸的原料主要是磷礦（主要成分為氟.磷.酸鈣Ca10F2(PO4)6）和以硫.酸為主的無(wú)機(jī)酸。 實(shí)驗(yàn)室制法：實(shí)驗(yàn)室可用強(qiáng)酸+磷.酸鹽制備磷.酸?！　? 3H+ + PO43- ==== H3PO4 （原理：強(qiáng)酸制弱酸） 濕法：工業(yè)上常用濃.硫.酸跟磷.酸鈣、磷礦石反應(yīng)制取磷.酸，濾去微溶于水的硫.酸鈣沉淀，所得濾液就是.磷.酸溶液?；蜃尠?磷與硝.酸作用，可得到純的磷.酸.溶 液。 3P4 + 20HNO3 + 8H2O ==== 12H3PO4 + 20NO↑..0. 熱法：白.磷在空氣中燃燒生成五.氧.化.二.磷，再經(jīng)水化制成。注意必須用熱水，因?yàn)槲?氧.化.二.磷會(huì)和冷水反應(yīng)生成劇.毒的偏.磷.酸。 多磷.酸的生產(chǎn)：多.磷.酸的生產(chǎn)主要由正.磷.酸在適當(dāng)條件下脫水而成。 重結(jié)晶法：將工業(yè).磷.酸用蒸餾水溶解后，把溶液提純，除去shen和重金屬等雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)濾，使濾液符合食品級(jí)要求時(shí)，濃縮，制得食用磷.酸成品。 應(yīng)用領(lǐng)域 一、農(nóng)業(yè)：... 1、磷.酸是生產(chǎn)重要的磷肥（過(guò)磷.酸鈣、磷.酸二.氫.鉀等）的原料 2、生產(chǎn)飼料營(yíng)養(yǎng)劑（磷.酸二.氫.鈣）的原料。 3、高純磷.酸可用于制作無(wú)氟飼料，復(fù)合肥料等。 4、生產(chǎn)殺蟲(chóng).劑的原料磷.酸酯 二、工業(yè)：磷.酸是一種重要的化工原料，主要作用如下： 1、金屬表面處理中用作防銹劑；處理金屬表面，在金屬表面生成難溶的磷.酸鹽薄膜，以保護(hù)金屬免受腐蝕。金屬表面鋼管磷化處理，配制電解拋光液和化學(xué)拋光液 2、在電鍍工業(yè)中用作拋光劑。和硝.酸混合作為化學(xué)拋光劑，用以提高金屬表面的光潔度。如鋁制品的拋光 3、日化工業(yè)中用作洗滌劑助劑，生產(chǎn)洗滌用品的原料磷.酸酯。 4、生產(chǎn)含磷阻燃劑的原料 5、制造各種磷.酸鹽、酸式磷.酸錳、焦磷.酸鉀；濕法磷..酸主要用于制造各種磷.酸鹽，如磷.酸銨、磷.酸二.氫.鉀、磷.酸氫二鈉，磷.酸三鈉等和縮合磷.酸鹽類(lèi) 6、塑料用于酚醛樹(shù)脂縮合的催化劑 7、染料及中間體生產(chǎn)用的干燥劑 8、印刷用于配制揩去膠印彩印版上污點(diǎn)的清洗劑、去污劑 9、用于安全火柴的制造。火柴用于浸漬火柴梗，能使燃燒過(guò)的火柴梗不成灰而成炭狀，使用時(shí)較為安全 10、冶金工業(yè)中用于生產(chǎn)耐酸、耐火泥；可提高冶金爐的壽命。磷.酸鹽能在水泥顆粒表面形成“不溶性”的磷.酸鈣作為緩凝劑。 11、橡膠用于漿料的凝固劑及生產(chǎn)無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的原料 12、涂料用于金屬防銹漆 13、工業(yè)中用作凝結(jié)劑 14、紡織印染業(yè)中用作印染媒染劑，絲綢的光澤劑 15、制糖業(yè)中用作澄清劑 16、分析化學(xué)中用作分析試劑，如分解樣品，作配合掩蔽劑、沉淀劑 17、用于電子工業(yè)，用作酸性清洗腐蝕劑，在硅平面管和集成電路生產(chǎn)中，普遍以鋁膜作電極引線，需要對(duì)鋁膜進(jìn)行光刻，用磷.酸作酸性清洗腐蝕劑，可與乙.酸配制使用。 18在水處理領(lǐng)域主要用作軟水劑、水垢清洗劑，以及用作磷系水處理劑的生產(chǎn)原料等； 19、化工生產(chǎn)中的催化劑、干燥劑及軟水劑 20、乙.烯合成與過(guò).氧.化.氫的精制過(guò)程中用作酸化劑 21、助焊劑：磷.酸2份,苯.胺2分(重量)充分混合后使用，成功地對(duì)不銹鋼進(jìn)行了錫焊。無(wú)機(jī)型水熔性助焊劑，磷.酸.及其鹽，在采用.磷.酸作為活化劑時(shí)，可以在120℃溫度下使用，磷.酸二.氫.銨等磷.酸鹽出有用于水熔性無(wú)機(jī)助焊劑。 不銹鋼字、鈦金字的焊接助焊劑。強(qiáng)腐蝕性的釬劑就是磷.酸50水50。還有一種釬劑就是氯.化鋅25，鹽.酸25，水50 焊接溫度在180~320 這兩種都適用于洛鋼和不銹鋼，鎳洛合金、鐵洛鋁絲 三、食品： 1、在食品中作為酸味劑、酵母營(yíng)養(yǎng)劑；磷.酸。 3、磷.酸鹽也是重要的食品添加劑， 4、可作為營(yíng)養(yǎng)增強(qiáng)劑。 四、醫(yī)學(xué)： 1、磷.酸可用于制取含磷藥物，例如甘油磷.酸鈉等。 2、制造甘油磷.酸鈉、磷.酸.鐵、磷.酸鋅等 3、制造青霉素.時(shí)調(diào)節(jié)酸堿度 4、制造磷.酸鋅作為牙科補(bǔ)牙時(shí)粘合劑，中作假牙(義齒)用的"磷.酸鋅粘固粉液"。 5、在去除因壞死的時(shí)的修飾劑 生產(chǎn)方法 1.工業(yè)生產(chǎn)方法有濕法和熱法 （1）濕法：制得磷.酸濃度較低，而且含雜質(zhì)較多，需要進(jìn)行凈化；用酸分解磷礦石制得。此法分為硫.酸法、鹽.酸法、硝.酸法和硫.酸氫銨法。常用為硫.酸法； 硫.酸法： 由于反應(yīng)溫度和制得磷.酸濃度不同，在.磷.酸水溶液中硫.酸鈣晶體有三種不同形式，按其生產(chǎn)工藝分為“二水物”流程、“半水物”流程、“無(wú)水物”流程，近年還出現(xiàn)“半水-二水物”流程和“二水-半水物”流程等； 濕法(硫.酸法)二水物： 流程將磷礦石粉碎至80～100目后，加入萃取槽，再加人淡磷.酸和返酸以維持料漿的液固比為(2.5～3.5)：1(重量比)，并調(diào)節(jié)磷.酸濃度。把硫.酸按理論量的102%～104%加入萃取槽，與磷礦粉于75～85℃進(jìn)行萃取反應(yīng)4～8h。反應(yīng)后的料漿經(jīng)過(guò)濾，濾液即為磷.酸，濃度一般在20%～25%P2O5，其中一部分返回萃取槽調(diào)節(jié)液固比，另一部分送去蒸發(fā)濃縮，制得磷..酸成品。其化學(xué)反應(yīng)方程式為： Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5Ca.SO4?2H2O+HF↑ 濾渣經(jīng)多次洗滌后.排出，其磷石膏用于制造硫.酸的原料，洗液返回萃取槽用； （2）熱法：制得.磷.酸.濃度和純度都高，但耗電量大、投資和成本較高； 磷.酸的生產(chǎn)有酸冷流程、水冷流程和噴射除霧流程，現(xiàn)分述如下： 酸冷.流程： 將黃.磷在熔磷槽內(nèi)熔化成液體，經(jīng)磷噴嘴送人燃燒水合塔，.同時(shí)用壓縮空氣(一次空氣)將磷霧化，使磷氧化燃燒生成五.氧.化.二.磷。為了使磷氧化完全，在塔頂還需補(bǔ)充二次空氣。在塔頂沿塔壁淋灑30～40℃的循環(huán)磷.酸，使五.氧.化.二.磷氣體冷卻，同時(shí)與水合成磷.酸。排出的氣體進(jìn)入電除霧器以回收磷.酸，再經(jīng)冷卻至30～40℃后，大部分作循環(huán)磷.酸返回燃燒水合塔，小部分作磷.酸成品。其反應(yīng)方程式如下：.. P4+5O2→2P2O5 P2O5+3H2O→2H3PO4 水冷流程： 將黃.磷.熔化后，用泵把液態(tài)磷送人燃燒室，同時(shí)用壓縮空氣使磷霧化，并補(bǔ)充二次空氣，使磷在燃燒室內(nèi)進(jìn)行氧化。產(chǎn)生氣體溫度為800℃左右，在室外用水冷卻，使壁.溫保持80～125℃。從燃燒室出來(lái)的氣體進(jìn)入石墨制的氣體冷卻器，氣體經(jīng)冷卻至80℃時(shí)進(jìn)入水合塔，在塔中分三層噴水冷卻，并水合成磷.酸成品。尾氣冷卻至100℃以下，經(jīng)電除霧器排入大氣； 噴射除霧流程：.. 將液態(tài)黃.磷經(jīng)磷噴嘴送入燃燒水合塔，同時(shí)用壓縮空氣使磷霧化，燃燒生成的五.氧.化.二.磷立即與水形成磷.酸酸霧。將酸霧經(jīng)熱交換器冷卻后被噴射除霧器吸人，酸霧在噴.射.器喉部碰撞，凝集成大顆粒后在旋風(fēng)分離器內(nèi)回收，配制成85%H3PO4，制得磷.酸成品； 2.重結(jié)晶法 將工業(yè)磷.酸用蒸餾水溶解后，把溶液提純，除去shen和重金屬等雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)濾，使濾液符合食品級(jí)要求時(shí)，濃縮，制得食用磷.酸成品； 3.三.氯氧磷法. 將工業(yè)級(jí)三.氯氧磷經(jīng)蒸餾提純后與高純水反應(yīng)，調(diào)到所需濃度后便生成磷.酸，再用冷凍結(jié)晶法提純，并用微孔濾膜過(guò)濾除去塵埃顆粒，制得無(wú)色透明的BV-1級(jí)磷.酸； 4.工業(yè)上用硫.酸處理磷灰石即得磷.酸；. 精制提純法：將工業(yè)磷.酸用無(wú)離子水溶解后，進(jìn)行提純，除去shen和重金屬等雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)濾、濃縮，制得高純工業(yè)磷.酸成品； 5.將黃.磷燃燒生成五.氧.化.二.磷，用水吸收制得磷.酸； P4+ 5O2→2P2O5 P2O5+3H2O→2H3PO4 6.將沉淀劑氫.氧.化.鋇緩慢加入裝有粗磷.酸的降硫罐，攪拌加熱至95℃，并維持20min后放人陳化罐，陳化 26d左右。下層濁液經(jīng)過(guò)濾回收磷.酸，上層清液加熱至85℃泵人除shen填充塔的塔頂，從塔底通入H2S氣體。過(guò)剩的尾氣從塔頂導(dǎo)入NaOH溶液中和槽，帶有懸浮塊的磷.酸液漿從塔底出料，進(jìn)入凝聚罐，并加熱至90℃，后經(jīng)過(guò)濾罐、調(diào)節(jié)罐(維持溫度80℃)，再入吸附罐。吸附罐的溫度控制在80℃，加入活性炭、硅藻土進(jìn)行攪拌吸附1h。最后進(jìn)入濾漿罐，維持55℃過(guò)濾后即得食品級(jí)磷.酸； 磷.酸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 參考標(biāo)準(zhǔn) 指標(biāo)名稱(chēng) 指標(biāo) BV-l級(jí) MOS級(jí) 低塵高純級(jí) 磷.酸(H3PO4)/%≥ 85 85 85 揮發(fā)性酸/10-6≤ 10 10 10 氯.化物(以Cl-計(jì))/10-6≤ 1 1 3 硫.酸鹽(以SO42-計(jì))/l0-6≤ 10 - - 硝.酸鹽(以NO3計(jì))/10-6≤ - 5 5 鈉(Na)/10-6≤ 0.1 10 15 鉀(K)/10-6≤ 0.1 5 10 鐵(Fe)/10-6≤ 0.05 10 20 鎳(Ni)/10-6≤ 0.05 5 5 銅(Cu)/10-6≤ 0.02 5 10 shen(As)/10-6≤ 0.05 0.5 1 鉛(Pb)/10-6≤ 0.2 5 5 錳(Mn)/10-6≤ 0.01 5 5 鋅(Zn)/10-6≤ - 10 - 銻(Sb)/10-6≤ - 1 2 ge(Cd)/10-6≤ - 5 - 鈣(Ca)/10-6≤ - 20 30 鎂(Mg)/10-6≤ - 10 20 高.錳.酸.鉀還原物質(zhì) 合格 合格 - 高.猛.酸.鉀還原物質(zhì)(以H3PO4計(jì))/10-6≤ - - 100 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3149—92 指標(biāo)名稱(chēng) 指標(biāo) 外觀 無(wú)色透明或略帶淺色稠狀液體 色度/黑曾≤ 20 磷.酸(H3PO4)/%≥ 85.0 shen(以As計(jì))/%≤ 0.0001 氟(以F計(jì))/%≤ 0.001 重金屬(以Pb計(jì))/%≤ 0.001 氯.化物(以Cl-計(jì))/%≤ 0.0005 硫..酸鹽(以SO42-計(jì))/%≤ 0.005 易氧化物(以H3PO3計(jì))/%≤ 0.012 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2091—92 指標(biāo)名稱(chēng) 指標(biāo) 85% 75% 優(yōu)等品 一等品 合格品 優(yōu)等品 一等品 合格品 外觀 無(wú)色透明或略帶淺色稠狀液體 色度/黑曾≤ 20 30 40 20 30 40 磷.酸(H3PO4)/%≥ 85.0 85.0 85.0 75.0 75.0 75.0 氯.化物(以Cl-計(jì))/%≤ 0.0005 0.0005 0.001 0.0005 0.0005 0.001 硫.酸.鹽(以SO42-計(jì))/%≤ 0.003 0.005 0.01 0.003 0.005 0.01 鐵(Fe)/%≤ 0.002 0.002 0.005 0.002 0.002 0.005 shen(As)/%≤ 0.0001 0.005 0.01 0.0001 0.005 0.01 重金屬(以Ph計(jì))/%≤ 0.001 0.001 0.05 0.001 0.001 0.05 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)遼Q/HG 1890一84 指標(biāo)名稱(chēng) 指標(biāo) 外觀 無(wú)懸浮物，無(wú)色透明油狀物 磷.酸(H3PO4)/% 70.0～75.0 shen(As)/%≤ 0.0005 鉛(Pb)/%≤ 0.0003 銅(Cu)/%≤ 0.0001 鐵(Fe)/%≤ 0.002 鎳(Ni)/%≤ 0.001 鉻(Cr)/%≤ 0.0001 氟(F)/%≤ 0.002 三.氧.化.硫(S03)/%≤ 0.005 氯(C1)/%≤ 0.0015