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次磷酸钙的生产方法有哪些? 1

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了解次磷酸钙的生产方法,有助于拓展其在医学和化工等领域的应用前景。


简述:次磷酸钙作为一种较为常见的次磷酸盐具有非常多的用途。在化工行业中可以用作腐蚀拟制剂、阻燃剂、填充剂、化学镀镍助剂、并可做抗氧化剂、化学分析剂等;在食品行业中可用作食品添加剂;在医药中可用作动物营养补充品。次磷酸钙和次磷酸镁联合使用可以治疗肥胖症。


制备:

1. 黄磷与石灰乳反应法

利用黄磷与氢氧化钙制备次磷酸钙反应方程式如下:

杨锡璋等在1957年将黄磷与石灰乳放入铁皮制成的平底烧瓶中成功制得次磷酸钙。黄磷与石灰乳反应的工艺流程简图如图所示

首先,在密闭的反应釜中加入适量的熟石灰,通入水蒸气将釜内空气排净,随后加入一定量的黄磷,升高温度进行反应,待反应完全且不再产生磷化氢气体后,将反应料液送至压滤机进行过滤,滤液经过碳化釜处理,然后通入二氧化碳以去除液中的氢氧化钙。随后静置并提取清液进行浓缩,达到一定浓度后再次过滤,最后加入活性炭进行脱色处理。过滤得到次磷酸钙溶液,加入次磷酸调节溶液pH,过滤浓缩后将含有次磷酸钙晶体的悬浮液冷却结晶,再经过离心分离、甩干、干燥得到成品。此反应过程中有磷化氢气体产生,为回收及利用磷化氢,用尾气管道将磷化氢气体引入磷酸制备装置,来制备工业磷酸或水洗后去磷化氢气柜作有机磷阻燃剂原料。


2. 中和法

中和法是由冯振华等于2008年研究发明的,是一种改进的生产次磷酸钙的方法w(H3PO2)=50%的次磷酸为原料,在反应釜内分两步利用简单酸碱中和反应机理来进行生产。该方法发生的化学反应如下:

氢氧化钙与次磷酸发生直接反应,可显著提升产品的品质。生产次磷酸钙的工艺步骤包括:配料、第一次中和反应、第二次中和反应、溶液浓缩、产品烘干、包装等环节。生产工艺流程简图如图所示。

配料过程主要是往去离子水中加入生石灰粉,将石灰乳打入反应釜内备用;第一次中和反应是向石灰乳中加入w(H3PO2)=50%的次磷酸调节石灰乳的pH在9~9.5,直到2 h内稳定在9~9.5为第一次中和终点;第二次中和反应主要是将第一次中和反应的溶液过滤后继续加入w(H3PO2)=50%的次磷酸调节石灰乳的pH。过滤的主要目的是去除生石灰带入的杂质。调节料液的pH至3.5~4范围内稳定后进行过滤去除杂质;滤液在浓缩釜内处于真空状态下进行两次浓缩,第一次浓缩时加入活性炭进行脱色处理,过滤后再次浓缩。随后将物料冷却至60℃以下后进行离心甩干,最终通过烘干获得次磷酸钙成品。


3. 氯化钙与次磷酸钠转化法

利用氯化钙与次磷酸钠反应来制备次磷酸钙的反应方程式如下:

张春桃等研究发明,并投入生产,此发明克服了现有技术缺陷,提供了一种次磷酸钙的反应结晶制备方法。生产工艺流程简图如图所示

首先在30~90℃下分别将次磷酸钠和氯化钙溶于水配制成w(NaH2PO 2)为50%~80%的次磷酸钠溶 液和w(CaCl2)为50%~60%的氯化钙溶液;然后将配好的两种溶液加入到连续反应结晶器内,产品母液I 由结晶器底部连续排出,要求控制加入次磷酸钠与氯化钙的化学计量比为n(NaH2PO 2)∶n(CaCl 2)=1∶(0.55~0.6),控制连续反应结晶器内温度为30~90℃,物料在连续反应结晶器内平均停留时间为1~5 h; 最后将产品母液I送至陈化器,控制陈化器内温度为30~90℃,物料在陈化器内平均停留时间为0~3 h,陈化结束后的物料由陈化器底部连续排出,经离心分离、洗涤、干燥后得到纯度大于99.0%的次磷酸钙晶体。


参考文献:

[1]曹洪玉,周桓. 次磷酸钙生产工艺与展望 [J]. 无机盐工业, 2016, 48 (04): 13-16.

[2]曹洪玉. 转化法生产次磷酸钙的固液相平衡及相关动力学研究[D]. 天津科技大学, 2016.

[3]曹洪玉,尹建南,李光璧等. 次磷酸钙生产的相关相图研究[C]// 中国物理学会相图专业委员会. 第十七届全国相图学术会议暨相图与材料设计国际研讨会会议论文集. 天津科技大学天津市海洋资源与化学重点实验室;, 2015: 2.

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