水处制药盐工业

CAS登录号 7664-38-2 EINECS登录号 231-633-2 化学式 H3PO4 分子量 98
熔点 42℃  沸点 261℃（分解）   水溶性:可与水以任意比互溶 
密度 1.874g/mL（液态）    外观:白色固体，大于42℃时为无色粘稠液体
别称：;食用;利水剂;(食品级);一缩原;工业;85%工业级
应用：主要用于水处理、制药、盐工业、电镀、抛光工业、制糖工业、肥料等工业，也可用作化学试剂。在食品工业中作为酸味剂、酵母营养剂等
或，是一种常见的无机酸，是中强酸。由溶于热水中即可得到。工业上用酸处理磷灰石即得。在空气中容易潮解。加热会失水得到焦，再进一步失水得到偏。主要用于制药、食品、肥料等工业，包括作为防锈剂，食品添加剂，牙科和矫形外科，EDIC腐蚀剂，电解质，助焊剂，分散剂，工业腐蚀剂，肥料的原料和组件家居清洁产品。也可用作化学试剂，盐是所有生命形式的营养。
物质结构
是由一个单一的磷氧四面体构成的。在分子中P原子是sp3杂化的，3个杂化轨道与氧原子间形成3个σ键，另一个P—O键是由一个从磷到氧的σ配键和两个由氧到磷的d-pπ键组成的。σ配键是磷原子上的一对孤对电子向氧原子的空轨道配位而形成。d←p配键是氧原子的py、pz轨道上的两对孤对电子和磷原子的dxz、dyz空轨道重叠而成。由于磷原子3d能级比氧原子的2p能级能量高很多，组成的分子轨道不是很有效的，所以P—O键从数目上来看是三重键，但从键能和键长来看是介于单键和双键之间。纯H3PO4和它的晶体水合物中都有键存在，这可能是浓溶液之所以粘稠的原因。
物理性质
市售是含85%H3PO4的粘稠状浓溶液。从浓溶液中结晶，则形成半水合物2H3PO4·H2O（熔点302.3K）。
结（冰）晶点：
属于中强酸，其结晶点（冰点）为21℃，当低于此温度时会析出半水物结（冰）晶。当然，通常在10℃以上甚至更低温度下也不结（冰）晶，这是由于具有过冷的特性，也就是实际上市售的在低于21℃时会偏离其结（冰）晶点，不会立即结（冰）晶的现象存在。但这样的低温只要维持一段时间，在静止的状态下，很容易产生结（冰）晶。
结晶就像其他液体结晶一样属于物理变化而非化学变化。其化学性质不会因结晶而改变，也即的质量是不会因结晶而受影响的，只要给予温度熔化或加热水稀释溶化，仍可以正常使用。
　　结晶特性：浓度高、纯度高，结晶性高。根据经验，当气温在4摄氏度上下，浓度大于85%时，其结晶性增大，若不慎混入结（冰）晶，会造成原本没有结（冰）晶的立即感染而结（冰）晶，而且结（冰）晶异常迅速，直致储存容器大部结（冰）晶。结（冰）晶后，上部边稀，下部沉积针状结（冰）晶体纯。根据经验，75%在较低（4℃附近）的温度下也较难结（冰）晶，因此在较低的气温条件下，建议使用75%比较妥当。
　　结（冰）晶好比水结冰，是其本身的物理性能，固有属性，不能改变，只有妥善保存处理才能防止结（冰）晶。
化学性质
是三元中强酸，分三步电离，不易挥发，不易分解，有一定氧化性。具有酸的通性。
（1）浓可以和氯化共热生成氯化体（与碘化、溴化等也有类似反应），属于高沸点酸制低沸点酸
（2）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。
（3）受强热时脱水，依次生成焦、三和多聚的偏。三是链状结构，多聚的偏是环状结构。
（4）需要特别注意的是，浓热的能腐蚀二氧化硅，生成杂多酸。但由于反应原理过于复杂，因此中学课程将其简化为氟酸是一能与二氧化硅反应的酸。浓热还能分解绝大部分矿物，如铬铁矿、金红石、钛铁矿等。
制备方法
    的原料主要是磷矿（主要成分为钙Ca10F2(PO4)6）和以酸为主的无机酸。
    实验室制法：实验室可用强酸+盐制备。　　
    3H+ + PO43- ==== H3PO4 （原理：强酸制弱酸）
    湿法：工业上常用浓酸跟钙、磷矿石反应制取，滤去微溶于水的酸钙沉淀，所得滤液就是溶液。或让与作用，可得到纯的溶 液。
    3P4 + 20HNO3 + 8H2O ==== 12H3PO4 + 20NO↑
    热法：在空气中燃烧生成，再经水化制成。注意必须用热水，因为会和冷水反应生成剧毒的偏。
    多的生产：多的生产主要由在适当条件下脱水而成。
    重结晶法：将工业用蒸馏水溶解后，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，制得食用成品。
应用领域
一、农业：
1、是生产重要的磷肥（过钙、二等）的原料
2、生产饲料营养剂（二钙）的原料。
3、高纯可用于制作无氟饲料，复合肥料等。
4、生产杀虫剂的原料酯
二、工业：是一种重要的化工原料，主要作用如下：
1、金属表面处理中用作防锈剂；处理金属表面，在金属表面生成难溶的盐薄膜，以保护金属免受腐蚀。金属表面钢管磷化处理，配制电解抛光液和化学抛光液
2、在电镀工业中用作抛光剂。和混合作为化学抛光剂，用以提高金属表面的光洁度。如铝制品的抛光
3、日化工业中用作洗涤剂助剂，生产洗涤用品的原料酯。
4、生产含磷阻燃剂的原料
5、制造各种盐、酸式锰、焦；湿法主要用于制造各种盐，如铵、二、二，三等和缩合盐类
6、塑料用于树脂缩合的催化剂
7、染料及中间体生产用的干燥剂
8、印刷用于配制揩去胶印彩印版上污点的清洗剂、去污剂
9、用于安全火柴的制造。火柴用于浸渍火柴梗，能使燃烧过的火柴梗不成灰而成炭状，使用时较为安全
10、冶金工业中用于生产耐酸、耐火泥；可提高冶金炉的寿命。盐能在水泥颗粒表面形成“不溶性”的钙作为缓凝剂。
11、橡胶用于浆料的凝固剂及生产无机粘结剂的原料
12、涂料用于金属防锈漆
13、工业中用作凝结剂
14、纺织印染业中用作印染媒染剂，丝绸的光泽剂
15、制糖业中用作澄清剂
16、分析化学中用作分析试剂，如分解样品，作配合掩蔽剂、沉淀剂
17、用于电子工业，用作酸性清洗腐蚀剂，在硅平面管和集成电路生产中，普遍以铝膜作电极引线，需要对铝膜进行光刻，用作酸性清洗腐蚀剂，可与配制使用。
18在水处理领域主要用作软水剂、水垢清洗剂，以及用作磷系水处理剂的生产原料等；
19、化工生产中的催化剂、干燥剂及软水剂
20、合成与的精制过程中用作酸化剂
21、助焊剂：2份,2分(重量)充分混合后使用，成功地对不锈钢进行了锡焊。无机型水熔性助焊剂，及其盐，在采用作为活化剂时，可以在120℃温度下使用，二铵等盐出有用于水熔性无机助焊剂。
不锈钢字、钛金字的焊接助焊剂。强腐蚀性的钎剂就是50水50。还有一种钎剂就是25，25，水50 焊接温度在180~320 这两种都适用于洛钢和不锈钢，镍洛合金、铁洛铝丝
三、食品：
1、在食品中作为酸味剂、酵母营养剂；
2、饮料生产中用作酸化剂和调味剂，可乐中就含有。
3、盐也是重要的食品添加剂，
4、可作为营养增强剂。
四、医学：
1、可用于制取含磷药物，例如甘油等。
2、制造甘油、铁、锌等
3、制造青霉素时调节酸碱度
4、制造锌作为牙科补牙时粘合剂，医院中作假牙(义齿)用的"锌粘固粉液"。
5、在去除因烧伤坏死的疤痕时的修饰剂
生产方法
1.工业生产方法有湿法和热法
（1）湿法：制得浓度较低，而且含杂质较多，需要进行净化；用酸分解磷矿石制得。此法分为酸法、法、法和法。常用为酸法；
酸法：
    由于反应温度和制得浓度不同，在水溶液中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(酸法)二水物：
    流程将磷矿石粉碎至80～100目后，加入萃取槽，再加人淡和返酸以维持料浆的液固比为(2.5～3.5)：1(重量比)，并调节浓度。把酸按理论量的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，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，制得成品。其化学反应方程式为：

     Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5CaSO4?2H2O+HF↑
滤渣经多次洗涤后排出，其磷石膏用于制造酸的原料，洗液返回萃取槽用；
（2）热法：制得浓度和纯度都高，但耗电量大、投资和成本较高；
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。为了使磷氧化完全，在塔**还需补充二次空气。在塔**沿塔壁淋洒30～40℃的循环，使气体冷却，同时与水合成。排出的气体进入电除雾器以回收，再经冷却至30～40℃后，大部分作循环返回燃烧水合塔，小部分作成品。其反应方程式如下：
    P4+5O2→2P2O5
  P2O5+3H2O→2H3PO4
    水冷流程：
    将熔化后，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，燃烧生成的立即与水形成酸雾。将酸雾经热交换器冷却后被喷射除雾器吸人，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，制得成品；
2.重结晶法
将工业用蒸馏水溶解后，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，制得食用成品；
3.三氯氧磷法
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，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；
4.工业上用酸处理磷灰石即得；
精制提纯法：将工业用无离子水溶解后，进行提纯，除去砷和重金属等杂质，经过滤、浓缩，制得高纯工业成品；
5.将燃烧生成，用水吸收制得；
P4+ 5O2→2P2O5
P2O5+3H2O→2H3PO4
6.将沉淀剂缓慢加入装有粗的降罐，搅拌加热至95℃，并维持20min后放人陈化罐，陈化 26d左右。下层浊液经过滤回收，上层清液加热至85℃泵人除砷填充塔的塔**，从塔底通入H2S气体。过剩的尾气从塔**导入NaOH溶液中和槽，带有悬浮块的液浆从塔底出料，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；
质量标准
参考标准
指标名称	指标
	BV-l级	MOS级	低尘高纯级
(H3PO4)/%≥	85	85	85
挥发性酸/10-6≤	10	10	10
氯化物(以Cl-计)/10-6≤	1	1	3
酸盐(以SO42-计)/l0-6≤	10	-	-
盐(以NO3计)/10-6≤	-	5	5
(Na)/10-6≤	0.1	10	15
(K)/10-6≤	0.1	5	10
铁(Fe)/10-6≤	0.05	10	20
镍(Ni)/10-6≤	0.05	5	5
铜(Cu)/10-6≤	0.02	5	10
砷(As)/10-6≤	0.05	0.5	1
铅(Pb)/10-6≤	0.2	5	5
锰(Mn)/10-6≤	0.01	5	5
锌(Zn)/10-6≤	-	10	-
(Sb)/10-6≤	-	1	2
镉(Cd)/10-6≤	-	5	-
钙(Ca)/10-6≤	-	20	30
(Mg)/10-6≤	-	10	20
高还原物质	合格	合格	-
高还原物质(以H3PO4计)/10-6≤	-	-	100

国家标准GB 3149—92
指标名称	指标
外观	无色透明或略带浅色稠状液体
色度/黑曾≤	20
(H3PO4)/%≥	85.0
砷(以As计)/%≤	0.0001
氟(以F计)/%≤	0.001
重金属(以Pb计)/%≤	0.001
氯化物(以Cl-计)/%≤	0.0005
酸盐(以SO42-计)/%≤	0.005
易氧化物(以H3PO3计)/%≤	0.012

国家标准GB 2091—92
指标名称	指标
	85%			75%
	优等品	一等品	合格品	优等品	一等品	合格品
外观	无色透明或略带浅色稠状液体					
色度/黑曾≤	20	30	40	20	30	40
(H3PO4)/%≥	85.0	85.0	85.0	75.0	75.0	75.0
氯化物(以Cl-计)/%≤	0.0005	0.0005	0.001	0.0005	0.0005	0.001
酸盐(以SO42-计)/%≤	0.003	0.005	0.01	0.003	0.005	0.01
铁(Fe)/%≤	0.002	0.002	0.005	0.002	0.002	0.005
砷(As)/%≤	0.0001	0.005	0.01	0.0001	0.005	0.01
重金属(以Ph计)/%≤	0.001	0.001	0.05	0.001	0.001	0.05

企业标准辽Q/HG 1890一84
指标名称	指标
外观	无悬浮物，无色透明油状物
(H3PO4)/%	70.0～75.0
砷(As)/%≤	0.0005
铅(Pb)/%≤	0.0003
铜(Cu)/%≤	0.0001
铁(Fe)/%≤	0.002
镍(Ni)/%≤	0.001
铬(Cr)/%≤	0.0001
氟(F)/%≤	0.002
(S03)/%≤	0.005
氯(C1)/%≤	0.0015