[發(fā)明專利]電滲析法制備凈化磷酸

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810046407.2
• 申請(qǐng)日: 2008-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN101391761A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李進(jìn);李光明;王佳才;鄒建;程相桂;楊德建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李進(jìn)
• 主分類號(hào): C01B25/234
• 分類號(hào): C01B25/234
• 代理公司: 成都立信專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 余精庭

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種磷酸制備新工藝，特別是通過電滲析磷酸二氫銨溶液來制備凈化磷酸的方法。

背景技術(shù)：

目前，磷酸的制備方法主要有濕法和熱法兩種，由于濕法磷酸雜質(zhì)含量過高，因此大部分只能用來制造磷肥等低級(jí)磷酸鹽產(chǎn)品，食品級(jí)和電子級(jí)磷酸及精細(xì)磷酸鹽產(chǎn)品主要由熱法酸制備，但是與濕法酸相比，熱法酸能耗較大，生產(chǎn)成本較高，因此科研工作者嘗試用各種方法來凈化濕法磷酸以降低精細(xì)磷酸的生產(chǎn)成本。目前濕法磷酸的凈化方法主要有結(jié)晶法、溶劑沉淀法、離子交換法、化學(xué)沉淀法和溶劑萃取法五種，在這些濕法磷酸凈化方法中，很難通過單一方法得到凈化磷酸，并且這些濕法酸凈化方法大多還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)只有貴州甕福集團(tuán)公司和四川川恒化工(集團(tuán))有限責(zé)任公司通過溶劑萃取法制備工業(yè)級(jí)磷酸實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。在上個(gè)世紀(jì)日本就申請(qǐng)了兩項(xiàng)電滲析法凈化濕法磷酸專利，專利號(hào)分別為：JP53096994、JP51106696，但在這兩項(xiàng)專利中，均是通過電滲析濕法磷酸來制備凈化磷酸，由于濕法磷酸中存在著容易使離子交換膜中毒的硫酸根，砷酸等，所以電滲析濕法磷酸很容易引起離子交換膜中毒，為了避免離子交換膜中毒一般要先將濕法酸進(jìn)行預(yù)處理，并且由于較多雜質(zhì)的存在最終得到凈化酸的品質(zhì)也受到影響。

發(fā)明內(nèi)容：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)研究提出了電滲析法制備凈化磷酸，用該技術(shù)所制得的磷酸能達(dá)到工業(yè)級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)，并且容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，該技術(shù)為濕法磷酸凈化開拓了新的技術(shù)領(lǐng)域，具有較好的市場(chǎng)前景。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

將濃度為5％～80％的磷酸二氫銨加入電滲析裝置的原液室，接通直流電源進(jìn)行電滲析，電滲析過程中維持各室溶液溫度在20℃～100℃之間、電流密度在1mA/cm²～100mA/cm²之間，通過電滲析使磷酸二氫銨中的銨根離子和陽離子雜質(zhì)通過陽離子交換膜遷移至陰極室，從而使磷酸根和銨根離子分離，在原液室得到磷酸，其中陰離子雜質(zhì)可以通過陰離子交換膜遷移至陽極室。

在本發(fā)明中所采用的電滲析裝置可以是以下兩種形式之一：

a.電滲析裝置只使用陽離子交換膜，電滲析裝置只有陰極室和原液室，磷酸二氫銨溶液在原液室進(jìn)行電滲析，銨根離子和陽離子雜質(zhì)通過陽離子交換膜遷移至陰極室；

b.電滲析裝置同時(shí)使用陽離子交換膜和陰離子交換膜，整個(gè)電滲析裝置分為原液室，陰極室和陽極室，磷酸二氫銨溶液在原液室進(jìn)行電滲析，銨根離子和陽離子雜質(zhì)通過陽離子交換膜遷移到陰極室；陰離子雜質(zhì)通過陰離子交換膜遷移至陽極室。

在電滲析磷酸二氫銨制備凈化磷酸過程中，以濃度為10％～60％的磷酸二氫銨在25℃～90℃的溫度下、3mA/cm²～80mA/cm²的電流密度下進(jìn)行電滲析效果較好；以濃度為25％～40％的磷酸二氫銨在40℃～80℃的溫度下、5mA/cm²～30mA/cm²的電流密度下進(jìn)行電滲析效果更好。

電滲析裝置的原液室、陰極室和陽極室溶液可以通過各自對(duì)應(yīng)的循環(huán)槽循環(huán)，各循環(huán)槽設(shè)置換熱裝置，溫度可以通過調(diào)節(jié)各室溶液的循環(huán)量和換熱裝置的換熱量來調(diào)節(jié)；電流密度可以通過調(diào)節(jié)電極板之間的距離，直流電電壓和電極板面積等來調(diào)節(jié)。所使用的電滲析裝置可以是密閉式(如附圖1)也可以是敞開式(如附圖2)。電滲析裝置的陰極室可以加入水或者氨水、氫氧化鈉溶液等堿性溶液，陽極室可加入水或者磷酸、鹽酸等酸性溶液，在電滲析剛開始時(shí)，陰極室的堿性溶液和陽極室的酸性溶液能增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，使電滲析速率加快，另外，向陰極室加入堿性溶液，使氨氣更容易逸出，加快銨根離子和磷酸根離子的分離速率。

在本發(fā)明中通過電滲析磷酸二氫銨溶液制備凈化磷酸也可以通過電滲析磷酸二氫銨和磷酸的混合溶液來制備凈化磷酸。

電滲析過程中遷移至陰極室的銨根離子可以氨氣的形式從陰極室逸出，也可以通過不斷向陰極室加入水使其生成一定濃度的氨水。

本發(fā)明與日本專利JP53096994和JP51106696相比有以下兩個(gè)突出特點(diǎn)：

(1)日本專利用濕法酸和純凈磷酸為原料制備凈化磷酸，由于濕法酸中硫酸根和砷酸含量較高，在電滲析過程中很容易引起離子交換膜中毒，本發(fā)明用磷酸二氫銨作原料，而磷酸二氫銨中硫酸根和陽離子雜質(zhì)含量均遠(yuǎn)低于濕法磷酸，因此不容易造成離子交換膜中毒，另外本發(fā)明也不需要用純凈磷酸作原料。