磷.酸

磷.酸 CA.S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：正.磷.酸;食用磷.酸;乙.烯利水剂;磷.酸(食品级);一缩原磷.酸;工业磷.酸;磷.酸85%工业级 应用：主要用于水处理、制药、磷.酸盐工业、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 磷.酸或正.磷.酸.，是一种常见的无机酸，是中强酸。由五.氧.化.二.磷溶于热水中即可得到。正.磷.酸工业上用硫.酸处理磷灰石即得。磷.酸在空气中容易潮解。加热会失水得到焦磷.酸，再进一步失水得到偏.磷.酸。磷.酸主要用于制药、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，磷.酸盐是所有生命形式的营养。 物质结构 正.磷.酸是由一个单一的磷氧四面体构成的磷.酸。在磷.酸分子中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氢键存在，这可能是磷.酸浓溶液之所以粘稠的原因。 物理性质 市售磷.酸是含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：. 磷.酸属于中强酸，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，通常磷.酸在10℃以上甚至更低温度下也不结（冰）晶，这是由于磷.酸具有过冷的特性，也就是实际上市售的磷.酸在低于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，磷.酸很容易产生结（冰）晶。 磷.酸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，也即磷.酸.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：磷.酸浓度高、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）晶磷.酸，会造成原本没有结（冰）晶的磷.酸立即感染而结（冰）晶，而且磷.酸结（冰）晶异常迅速，直致磷.酸储存容器大部结（冰）晶。磷.酸结（冰）晶后，上部磷.酸边稀，下部沉积针状结（冰）晶体纯磷.酸。根据经验，75%磷.酸在较低（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%磷.酸比较妥当。 　　.磷.酸.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 磷.酸是三元中强酸，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）浓磷.酸可以和氯.化钠共热生成氯.化氢气体（与碘化钾、溴.化.钠等也有类似反应），属于高沸点酸制低沸点酸 （2）磷.酸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）磷.酸受强热时脱水，依次生成..焦磷.酸、三磷.酸和多聚的偏.磷.酸。三磷.酸是链状结构，多聚的偏.磷.酸是环状结构。 （4）需.要特别注意的是，浓热的磷.酸能腐蚀二氧化硅，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氢.氟.酸是唯.一能与二氧化硅反应的酸。浓热磷.酸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 磷.酸的原料主要是磷矿（主要成分为氟.磷.酸钙Ca10F2(PO4)6）和以硫.酸为主的无机酸。 实验室制法：实验室可用强酸+磷.酸盐制备磷.酸。　　 3H+ + PO43- ==== H3PO4 （原理：强酸制弱酸） 湿法：工业上常用浓.硫.酸跟磷.酸钙、磷矿石反应制取磷.酸，滤去微溶于水的硫.酸钙沉淀，所得滤液就是.磷.酸溶液。或让白.磷与硝.酸作用，可得到纯的磷.酸.溶 液。 3P4 + 20HNO3 + 8H2O ==== 12H3PO4 + 20NO↑..0. 热法：白.磷在空气中燃烧生成五.氧.化.二.磷，再经水化制成。注意必须用热水，因为五.氧.化.二.磷会和冷水反应生成剧.毒的偏.磷.酸。 多磷.酸的生产：多.磷.酸的生产主要由正.磷.酸在适当条件下脱水而成。 重结晶法：将工业.磷.酸用蒸馏水溶解后，把溶液提纯，除去shen和重金属等杂质，经过滤，使滤液符合食品级要求时，浓缩，制得食用磷.酸成品。 应用领域 一、农业：... 1、磷.酸是生产重要的磷肥（过磷.酸钙、磷.酸二.氢.钾等）的原料 2、生产饲料营养剂（磷.酸二.氢.钙）的原料。 3、高纯磷.酸可用于制作无氟饲料，复合肥料等。 4、生产杀虫.剂的原料磷.酸酯 二、工业：磷.酸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磷.酸盐薄膜，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。和硝.酸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磷.酸酯。 4、生产含磷阻燃剂的原料 5、制造各种磷.酸盐、酸式磷.酸锰、焦磷.酸钾；湿法磷..酸主要用于制造各种磷.酸盐，如磷.酸铵、磷.酸二.氢.钾、磷.酸氢二钠，磷.酸三钠等和缩合磷.酸盐类 6、塑料用于酚醛树脂缩合的催化剂 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。磷.酸盐能在水泥颗粒表面形成“不溶性”的磷.酸钙作为缓凝剂。 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，用磷.酸作酸性清洗腐蚀剂，可与乙.酸配制使用。 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、乙.烯合成与过.氧.化.氢的精制过程中用作酸化剂 21、助焊剂：磷.酸2份,苯.胺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，磷.酸.及其盐，在采用.磷.酸作为活化剂时，可以在120℃温度下使用，磷.酸二.氢.铵等磷.酸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磷.酸50水50。还有一种钎剂就是氯.化锌25，盐.酸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；磷.酸。 3、磷.酸盐也是重要的食品添加剂， 4、可作为营养增强剂。 四、医学： 1、磷.酸可用于制取含磷药物，例如甘油磷.酸钠等。 2、制造甘油磷.酸钠、磷.酸.铁、磷.酸锌等 3、制造青霉素.时调节酸碱度 4、制造磷.酸锌作为牙科补牙时粘合剂，医院中作假牙(义齿)用的"磷.酸锌粘固粉液"。 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：制得磷.酸浓度较低，而且含杂质较多，需要进行净化；用酸分解磷矿石制得。此法分为硫.酸法、盐.酸法、硝.酸法和硫.酸氢铵法。常用为硫.酸法； 硫.酸法： 由于反应温度和制得磷.酸浓度不同，在.磷.酸水溶液中硫.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(硫.酸法)二水物： 流程将磷矿石粉碎至80～100目后，加入萃取槽，再加人淡磷.酸和返酸以维持料浆的液固比为(2.5～3.5)：1(重量比)，并调节磷.酸浓度。把硫.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，滤液即为磷.酸，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，制得磷..酸成品。其化学反应方程式为： Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5Ca.SO4?2H2O+HF↑ 滤渣经多次洗涤后.排出，其磷石膏用于制造硫.酸的原料，洗液返回萃取槽用； （2）热法：制得.磷.酸.浓度和纯度都高，但耗电量大、投资和成本较高； 磷.酸的生产有酸冷流程、水冷流程和喷射除雾流程，现分述如下： 酸冷.流程： 将黄.磷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，使磷氧化燃烧生成五.氧.化.二.磷。为了使磷氧化完全，在塔顶还需补充二次空气。在塔顶沿塔壁淋洒30～40℃的循环磷.酸，使五.氧.化.二.磷气体冷却，同时与水合成磷.酸。排出的气体进入电除雾器以回收磷.酸，再经冷却至30～40℃后，大部分作循环磷.酸返回燃烧水合塔，小部分作磷.酸成品。其反应方程式如下：.. P4+5O2→2P2O5 P2O5+3H2O→2H3PO4 水冷流程： 将黄.磷.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，并水合成磷.酸成品。尾气冷却至100℃以下，经电除雾器排入大气； 喷射除雾流程：.. 将液态黄.磷经磷喷嘴送入燃烧水合塔，同时用压缩空气使磷雾化，燃烧生成的五.氧.化.二.磷立即与水形成磷.酸酸雾。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，制得磷.酸成品； 2.重结晶法 将工业磷.酸用蒸馏水溶解后，把溶液提纯，除去shen和重金属等杂质，经过滤，使滤液符合食品级要求时，浓缩，制得食用磷.酸成品； 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磷.酸，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级磷.酸； 4.工业上用硫.酸处理磷灰石即得磷.酸；. 精制提纯法：将工业磷.酸用无离子水溶解后，进行提纯，除去shen和重金属等杂质，经过滤、浓缩，制得高纯工业磷.酸成品； 5.将黄.磷燃烧生成五.氧.化.二.磷，用水吸收制得磷.酸； P4+ 5O2→2P2O5 P2O5+3H2O→2H3PO4 6.将沉淀剂氢.氧.化.钡缓慢加入装有粗磷.酸的降硫罐，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磷.酸，上层清液加热至85℃泵人除shen填充塔的塔顶，从塔底通入H2S气体。过剩的尾气从塔顶导入NaOH溶液中和槽，带有悬浮块的磷.酸液浆从塔底出料，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℃过滤后即得食品级磷.酸； 磷.酸质量标准 参考标准 指标名称 指标 BV-l级 MOS级 低尘高纯级 磷.酸(H3PO4)/%≥ 85 85 85 挥发性酸/10-6≤ 10 10 10 氯.化物(以Cl-计)/10-6≤ 1 1 3 硫.酸盐(以SO42-计)/l0-6≤ 10 - - 硝.酸盐(以NO3计)/10-6≤ - 5 5 钠(Na)/10-6≤ 0.1 10 15 钾(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 shen(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 - 锑(Sb)/10-6≤ - 1 2 ge(Cd)/10-6≤ - 5 - 钙(Ca)/10-6≤ - 20 30 镁(Mg)/10-6≤ - 10 20 高.锰.酸.钾还原物质 合格 合格 - 高.猛.酸.钾还原物质(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 磷.酸(H3PO4)/%≥ 85.0 shen(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 硫..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 磷.酸(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 硫.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 shen(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 磷.酸(H3PO4)/% 70.0～75.0 shen(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 三.氧.化.硫(S03)/%≤ 0.005 氯(C1)/%≤ 0.0015