[發明專利]磷酸的凈化方法

有效

• 申請號: 201010160623.7
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101817514A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 李進;李光明;鄒建;袁海斌;唐文軍
• 申請（專利權）人: 四川川恒化工股份有限公司
• 主分類號: C01B25/237
• 分類號: C01B25/237;B01D61/46
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 武森濤

技術領域

本發明涉及一種磷酸的凈化方法，屬于磷化工技術領域。

背景技術

目前，磷酸的制備方法主要有濕法和熱法兩種，由于濕法磷酸雜質含量過高，因此大部 分只能用來制造磷肥等低級磷酸鹽產品，食品級和電子級磷酸及精細磷酸鹽產品主要由熱法 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，并以此為原料來生產低成本的精細磷酸鹽產品。目前濕法磷酸的凈化 方法主要有結晶法、離子交換法、化學沉淀法、溶劑萃取法等。結晶法由于需要濃縮到較高 的濃度，在防腐材質選擇上存在問題，并且因為結晶夾帶，該法難于得到高純度的酸，且結 晶產品收率低；離子交換法工藝設備雖然比較簡單，但離子交換樹脂價格昂貴，從樹脂出來 的磷酸濃度低，蒸發量太大，能耗太高不適合大規模生產，且一次性投資大；化學沉淀法可 除去部分陽離子或陰離子，但凈化深度不高，且又引入另一種離子；溶劑萃取法可以在較低 溫度下制取高質量的產品，但磷回收率低，有機溶劑的價格昂貴，存在火災及爆炸的安全隱 患，且工藝流程較長，對環境的污染較大。

電滲析技術是膜分離技術的一種，將陰、陽離子交換膜及正負電極按一定的順序組裝， 并用特制的隔板將其隔開，組成除鹽(淡化)和濃縮兩個系統，在直流電場中，存在電位差 及濃度差的共同作用力，并且利用離子交換膜的選擇透過性，將磷酸與雜質分離開來，從而 實現磷酸溶液的精制和提純。電滲析的特點是：能耗低，生產條件溫和，工藝簡單，凈化效 率相對較高，原料利用率高及得到產品質量好。各國學者對電滲析凈化做過一些研究，如沈 陽化工學院的劉德輝對電滲析提純磷酸進行了探索性研究；阿爾及利亞D.TOUAIBIA的兩室 ED研究；突尼斯EDI探索研究；日本專利JP51106696和JP53096994的三室電滲析工藝，相 對來說日本專利所述的三室電滲析工藝的有其優越之處：

日本專利JP51106696(1976年)中，如圖1所示，提純磷酸所使用的電滲析裝置1a由 陰極室8a、中間室6a、以及陽極室7a組成。其陰極室被陰離子交換膜5a隔離且內部安裝有 陰極3a，中間室6a被陰離子交換膜5a和陽離子交換膜4a隔離，陽極室7a被陽離子交換膜 4a隔離且內部安裝陽極2a。工藝過程中，向電槽的中間室中加入比綠酸(待純化磷酸)純度 高的純稀磷酸，在陰極室里加入綠酸，在陽極室里加入酸溶液進行電解透析。圖1是該日本 專利所使用的一電槽(單位槽)的縱向剖面圖，圖2是用于日本專利的方法中多個單位槽連 接而成的電槽的縱向剖面圖。

通常，原料綠酸濃度比純稀磷酸濃度高，供至陰極室的綠酸，以P₂O₅為基準，通常使用 濃度為10～55％(P₂O₅質量分數)的原料。加至中間室的稀磷酸濃度最好在1～40％(P₂O₅質 量分數)內。加至陽極室的酸溶液指的是純稀硫酸溶液，濃度一股為50～500g/L，最好為 160～180g/L。經過幾個小時的電滲析處理，可獲得純度較高的磷酸。電滲析溫度控制在20～ 60℃的溫度范圍，膜的電流密度控制在1～30A/dm³的范圍內。

此電滲析工藝的原理是：在濃度梯度及電場力的同向作用下，陰極室的8a中的磷酸根等 陰離子選擇性的通過陰膜5a進入到中間室6a，同時陽極室7a的氫離子等陽離子選擇性的通 過陽膜4a進入到中間室6a，從而在中間室得到較純的磷酸。

此工藝的缺點也是明顯的，按本工藝原理分析可以知道，工藝中要求使用膜對離子的選 擇性要非常高，即理想中的陽膜只允許氫離子通過，陰膜只允許磷酸根通過，這與膜技術的 現實不符合。實際情況是雜質同樣會在濃度差及電場力的推動下較多量的進入到中間室，特 別是陰離子的去除率不高，使得產品酸的質量不高。