背景及概述^[1][2]

鈉鹽是我國(guó)化學(xué)工業(yè)的一大分支，工業(yè)級(jí)磷酸二鈉、三鈉是磷酸鹽工業(yè)的重要產(chǎn) 品系列之一，由于其特殊的性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工、醫(yī)藥、食品、農(nóng)牧業(yè)、石油、造紙、洗 滌劑、陶瓷等領(lǐng)域。磷酸三鈉又名磷酸鈉。無(wú)色晶體，易風(fēng)化。加熱至100℃失去結(jié)晶水而成無(wú)水物，溶于水，在水溶液中幾乎全部分解為磷酸氫二鈉和氫氧化鈉，溶液呈強(qiáng)堿性反應(yīng)。用作軟水劑、糖汁凈化劑、金屬防銹劑、鍋爐清潔劑及盤(pán)尼西林等藥物培養(yǎng)劑。

由磷酸氫二鈉溶液中加入燒堿制取。由于磷酸鈉鹽產(chǎn)品用途廣泛，市場(chǎng)需求量大，目前主要采用熱法磷酸即黃磷制工 業(yè)級(jí)85%酸加純堿，中和法生產(chǎn)，我國(guó)現(xiàn)所有的幾十家生產(chǎn)企業(yè)全部采用此技術(shù)生產(chǎn)此產(chǎn) 品。此技術(shù)生產(chǎn)工藝由于采用的主原料黃磷熱法磷酸在中和過(guò)程中污染嚴(yán)重，能耗驚人，屬 高能耗、高污染行業(yè)，且生產(chǎn)成本也非常高。

質(zhì)量指標(biāo)^[3]

應(yīng)用^[1][4]

磷酸鈉在紡織、印染、造紙、發(fā)電、化工等行業(yè)中常用作軟水劑和鍋爐清潔劑，還用作金屬除銹劑、糖汁凈化劑以及橡膠乳汁的凝固劑。磷酸鹽有著非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，作為磷肥是其最主要的應(yīng)用之一，其他一些領(lǐng)域包括磷酸鹽分子篩、電子、材料、生物等。磷酸三鈉是一種非常重要的磷酸鹽。工業(yè)級(jí)磷酸三鈉在化工、紡織、印染、造紙、發(fā)電等行業(yè)中用作軟水劑和洗滌劑、金屬除垢劑、鍋爐防垢劑，具有使用方便，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

它能使水中的鈣、鎂、鐵等金屬離子成為相應(yīng)的不溶性磷酸鹽沉淀，從而從水中除去。而且多余的磷酸三鈉能夠與已生成的鍋爐爐垢起作用，使其漸漸松軟而脫落。能夠金屬除垢、潔凈劑，是因?yàn)榱姿崛c在水中能夠增強(qiáng)水的潤(rùn)濕能力，具有一定的滲透和乳化作用，因而能夠有效除去金屬表面的污垢。除此之外，磷酸三鈉還可以作為酸堿緩沖劑、絲光增強(qiáng)劑、凝固劑和印染固色劑等。

 固體無(wú)水磷酸三鈉常用于安全殼噴淋系統(tǒng)中。因?yàn)樗鼘儆趶?qiáng)堿弱酸鹽，具有較強(qiáng)的堿性，而且在水中溶解度較高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能夠長(zhǎng)期保存，在安全殼噴淋系統(tǒng)中常用其代替氫氧化鈉，從而調(diào)節(jié)噴淋液的 p H 值，能夠有效地除去從泄露的冷卻水中釋放到安全殼中的碘蒸汽，從而確保了人員自己的安全。食品級(jí)磷酸三鈉能夠改善食品的凝結(jié)性和保水力，因?yàn)槠渥陨淼膲A性能夠增加食品酸堿度和離子強(qiáng)度，還能夠增大食品中的絡(luò)合金屬離子。

制備^[4][5][6][7]

方法1：熱法磷酸法：熱磷酸與燒堿中和反應(yīng)，中和液經(jīng)冷卻、結(jié)晶、離心分離、干燥即得產(chǎn)品。但是生產(chǎn)過(guò)程能耗高，污染大，此方法逐漸受到國(guó)家政策限制。

方法2：濕法磷酸法：以濕法磷酸為原料，分別用純堿和燒堿進(jìn)行中和，將得到的磷酸三鈉溶液用間歇法進(jìn)行冷卻結(jié)晶，離心分離后，采用氣流干燥即得產(chǎn)品。整個(gè)工藝包含三大過(guò)程。

步中和，即濕法磷酸與純堿反應(yīng)，生成磷酸氫二鈉，該過(guò)程注意控制加入純堿的量，使反應(yīng)終點(diǎn)的 p H 值達(dá)到 8.4-8.6 之間，從而保證產(chǎn)物為磷酸氫二鈉和純堿不過(guò)量，因?yàn)檫^(guò)量的純堿在隨后的步驟中較難除去；第二步中和，即磷酸氫二鈉和氫氧化鈉反應(yīng)，生成磷酸三鈉，注意控制氫氧化鈉的加入量使反應(yīng)終點(diǎn)到達(dá) p H 值 11.5-12.5 之間；第三步為冷卻結(jié)晶，在冷卻結(jié)晶之前，工業(yè)上為了減少結(jié)晶過(guò)程能量消耗，需進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，將其濃縮至相對(duì)密度為1.24-1.26 之間，再進(jìn)行冷卻結(jié)晶、晶體過(guò)濾、低溫干燥即可得產(chǎn)品。

控制不同的干燥條件可得十二水磷酸三鈉和無(wú)水磷酸三鈉。有研究以濕法磷酸為原料， 采用絡(luò)合物R(簡(jiǎn)單表示為M4R)為除鐵劑， 二者在一定條件下反應(yīng)， 生成一種難溶的含鐵絡(luò)合物沉淀， 過(guò)濾， 濾液用堿中和后再次過(guò)濾， 濾液經(jīng)濃縮、結(jié)晶即得產(chǎn)品， 含鐵絡(luò)合物用燒堿處理再生為絡(luò)合物Na4R ， 作為除鐵劑可循環(huán)使用， 主要化學(xué)反應(yīng)如下：

試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖：

方法3：一種磷酸鈉鹽的制備方法，利用焦磷酸鈉為原料，與濕法磷酸混合水解反應(yīng)得到:正磷酸鈉，再加入凈化濕法磷酸，通過(guò)調(diào)節(jié)pH值得到磷酸二鈉和/或磷酸三鈉，再經(jīng)聚合反 應(yīng)可得到三聚磷酸鈉。包括如下步驟：

1）正磷酸鈉鹽的制備：將粗品焦磷酸鈉、水和濕法磷酸充分混合，加入脫雜劑和脫色劑，在溫度為130- 140℃下進(jìn)行水解反應(yīng)，反應(yīng)后靜置，待水解完全，焦磷酸鈉完全反應(yīng)生成正磷酸鈉；

2）磷酸二鈉和磷酸三鈉的制備：步驟1）得到的正磷酸鈉鹽料液過(guò)濾除雜，加入凈化濕法磷酸進(jìn)一步水解，當(dāng)調(diào)節(jié) pH為7.5時(shí)，完全反應(yīng)生成磷酸二鈉，當(dāng)調(diào)節(jié)pH為13時(shí)，完全反應(yīng)生成磷酸三鈉，根據(jù)需求， 調(diào)節(jié)pH即可，再冷卻至小于18℃，得到相應(yīng)的Na2PO4·12H2O和/或Na3PO4·12H2O晶體；

方法4：一種以草甘膦副產(chǎn)物磷酸氫二鈉生產(chǎn)磷酸鈉鹽的方法。該種以草甘膦副產(chǎn)物磷酸氫二鈉生產(chǎn)磷酸鈉鹽的方法，包括以下制備步驟：(1)加熱磷酸氫二鈉至融熔；(2)向融熔的磷酸氫二鈉中加入氧化劑形成混合物，磷酸氫二鈉與氧化劑的質(zhì)量比為1：0.005?0.03；(3)向混合物中加入活性炭，混合物與活性炭的質(zhì)量比為1000：1?3，過(guò)濾得到磷酸鈉鹽溶液；(4)調(diào)節(jié)磷酸鈉鹽溶液的pH值為3.5?13.5。該方法可有效去除副產(chǎn)物磷酸氫二鈉中的有機(jī)物，且能夠?qū)⒘姿釟涠c轉(zhuǎn)化成磷酸鈉鹽。

主要參考資料

[1] 中國(guó)成人教育百科全書(shū)·化學(xué)·化工

[2] CN201510177885.7 .一種磷酸鈉鹽的制備方法

[3] 化工助劑

[4] 磷酸三鈉結(jié)晶過(guò)程研究

[5]CN201510177885.7 .一種磷酸鈉鹽的制備方法

[6] CN201710587631.1 .一種以草甘膦副產(chǎn)物磷酸氫二鈉生產(chǎn)磷酸鈉鹽的方法

[7] 廖昆生, 現(xiàn)麗華, 駱彪. 濕法磷酸制磷酸三鈉新工藝的研究[J]. 磷酸鹽工業(yè), 2002 (4): 19-23.