| 词条 | 磷酸 |
| 释义 | § 来源 磷酸 磷酸的原料主要是磷矿和无机酸（硫酸、盐酸或硝酸，主要为硫酸）。天然磷矿分磷灰石和磷块岩两大类，其主要成分都是氟磷酸钙〔Ca10F2(PO4)6〕。磷矿的品位和有害杂质的种类及含量，对湿法磷酸生产的技术经济影响很大，开采的磷矿一般需经过富集处理，提高其品位和排除杂质，方能满足湿法磷酸生产的要求。 § 性质 分子结构 （一）物理性质 纯净的磷酸是无色晶体，分子式为H3PO4，高沸点酸，易溶于水。市售磷酸试剂是粘稠的、不挥发的浓溶液，磷酸含量83-98%。 （二）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，几乎没有氧化性。具有酸的通性。 与碱反应 NaOH＋H3PO4＝NaH2PO4＋H2O； 2NaOH＋H3PO4＝Na2HPO4＋2H2O； 3NaOH＋H3PO4＝Na3PO4＋3H2O。 与某些盐反应 NaBr＋H3PO4(浓)＝NaH2PO4＋HBr↑ NaI＋H3PO4(浓)＝NaH2PO4＋HI↑ （三）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。如Fe与PO4可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]和[Fe(HPO4)2]，利用这一性质，分析化学上常用PO4掩蔽Fe离子。 （四）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。 （五）检测：若在待测液中滴加AgNO3溶液，有黄色沉淀生成，再滴入稀HNO3，黄色沉淀溶解，则可证明原溶液中含有PO4。若待测液呈酸性，则应先在待测液中滴氨水至中性，再滴加AgNO3溶液和稀HNO3。 § 用途 无机工业用于生产酸式磷酸锰、焦磷酸钾及各种磷酸盐类。医药工业用于制造甘油、磷酸钠、神经系统药剂)、牙料粘合剂)及青霉素的Ph调节剂等。塑料工业用于生产酚醛树脂的缩合反应催化剂。日化工业用作生产洗涤剂的助剂，用于浸渍火柴梗，使火柴使用较为安全。冶金工业用于生产磷酸耐火泥，可提高炼钢炉寿命等。食品工业用作酸性调味剂。涂料工业用作金属防锈漆。[1] § 磷酸盐 磷酸盐有三类：正盐（含PO4）、磷酸一氢盐（含HPO4）、磷酸二氢盐（含H2PO）。 1、溶解性规律：正盐和一氢盐：除钾、钠、铵等少数盐外，其余都难溶于水，但能溶于强酸。二氢盐：都易溶于水。 化学反应 2、相互转化： a、往澄清石灰水中逐滴滴加H3PO4，边滴边振荡。现象：开始有白色沉淀生成，而后逐渐溶解。 反应方程式： 3Ca(OH)2＋2H3PO4＝Ca3(PO4)2↓＋6H2O Ca3(PO4)2＋H3PO4＝3CaHPO4 CaHPO4＋H3PO4＝Ca(H2PO4)2 b、往磷酸溶液中逐滴滴加澄清石灰水，边滴加振荡。现象：开始无现象，当澄清石灰水滴到一定量时，有白色沉淀生成。 反应方程式： Ca(OH)2＋2H3PO4＝Ca(H2PO4)2＋2H2O Ca(H2PO4)2＋Ca(OH)2＝2CaHPO4↓ 2CaHPO4＋Ca(OH)2＝Ca3(PO4)2＋2H2O 3、离子共存的问题 （1）H2PO4 、HPO4、PO4与H不能共存 （2）H2PO4、HPO4与OH不能共存 （3）H2PO4与PO4不能共存，H2PO4＋PO4 ＝2HPO4（4）H2PO4与HPO4、HPO4与PO4可共存 § 生产工艺 硫酸分解 主要是用硫酸分解磷矿，然后将生成的磷酸与硫酸钙分离。其主要反应式为： Ca10F2(PO4)6 +10H2SO4+mH2O─→10CaSO4·nH2O+2HF+6H3PO4 +（m-10n）H2O 为避免反应生成的硫酸钙在磷矿颗粒表面形成膜层，阻碍反应继续进行，工艺上反应过程是分成两步进行。 第一步是磷矿溶解在磷酸（由后续工序返回的一部分）中生成磷酸一钙； 第二步是硫酸与磷酸一钙反应生成磷酸和硫酸钙。 湿法生产 湿法磷酸生产工艺称为硫酸钙再结晶工艺，其过程中包含着有硫酸钙结晶水合物的转变。 发展这类工艺的目的不外乎是为了获得含P2O5浓度较高的磷酸；获得较高的收率(以P2O5计);获得含杂质少的石膏。已经实现了工业化的有三种： ①半水物－二水物一段过滤工艺。控制反应物料液相浓度为30％～32％P2O5、反应温度80～100℃，使硫酸钙先生成半水物结晶,然后温度下降为65℃左右,将结晶转化为二水物后再过滤。 ②半水物－二水物两段过滤工艺。用酸分解磷矿时使石膏先生成半水物结晶，控制反应物料液相浓度为40％～50％P2O5、温度90～110℃，进行半水石膏分离,获得成品磷酸。半水石膏再转入另一个反应器水化成二水物石膏，控制反应温度为约65℃、磷酸浓度为10％～15％P2O5,进行二水物石膏分离。 ③二水物－半水物两段过滤工艺。磷矿用酸分解时，使石膏先生成二水物结晶，控制温度约为65℃，用离心机分离二水石膏，获得浓度为35％～38％P2O5的成品，二水石膏转入再结晶器转化成半水石膏，控制磷酸浓度为20％～25％P2O5，硫酸浓度为约20％H2SO4,反应温度为80～100℃,分离半水石膏，滤洗液返回二水物结晶槽。 湿法磷酸的生产，仍以二水物流程为主，占世界生产能力的90％以上。原因是技术较为可靠、工艺操作条件的范围宽、设备材料的腐蚀比较容易解决和投资低等。 热法生产 热法磷酸是黄磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，再经水化制成。 1838年，首次制成工业用的黄磷，1855～1890年间在欧洲建立了黄磷的生产厂。20世纪40～50年代，美国和德国发展了黄磷和热法磷酸的生产技术。60年代，美国曾计划大量发展黄磷和热法磷酸生产以用于肥料工业，旨在利用便宜的能源和运输黄磷比较经济的优点，后由于能源涨价，计划未能实现。热法磷酸比湿法磷酸浓度高，且产品纯，但耗电量大，价格昂贵。在水电有富余的地区，热法磷酸具有发展前途。现在除了苏联有少量用于肥料生产外，热法磷酸主要用于工业方面。1981年世界产量为3.145Mt(P2O5)。含硅高的磷矿，适宜于元素磷生产。含铁、镁和铝杂质高的磷矿用于黄磷生产时，将使电耗增加、磷收率降低。 有两种生产流程：一种是把燃烧和水化安排在同一塔内进行，液态磷从塔顶向下喷雾,空气由塔顶吸入,磷在塔中燃烧，冷的磷酸喷入塔内，使五氧化二磷进行水化反应，一部分冷的磷酸从塔顶形成膜层沿壁向下流动，以保护塔壁。从塔底部抽出热法磷酸送去冷却后返回塔顶。另一种是把燃烧和水化分开在两个塔内进行，在塔的外壁大量喷水以移除反应热。 多磷酸生产 生产方法有热法和湿法两种。热法多磷酸生产只需在热法磷酸的生产过程中强化冷却系统，使五氧化二磷在少量水的情况下水化即可。湿法多磷酸生产是将浓度为52％～54％P2O5的磷酸进一步脱水。有三种脱水工艺：浸没燃烧脱水；膜式蒸发脱水；强制循环真空蒸发脱水。 § 安全性 危害性 对健康的危害： 蒸气或雾对眼、鼻、喉有刺激性。 口服液体可引起恶心、呕吐、腹痛、血便或体克。皮肤或眼接触可致灼伤。 毒性：属低毒类。 急性毒性：LD501530mg/kg(大鼠经口)；2740mg/kg(兔经皮) 刺激性：兔经皮595mg/24小时，严重刺激；兔眼119mg严重刺激。慢性影响：鼻粘膜萎缩、鼻中隔穿孔。长期反复皮肤接触，可引起皮肤刺激。 泄漏应急处理 疏散泄漏污染区人员至安全区，禁止无关人员进入污染区，建议应急处理人员戴好防毒面具，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物，用沙土、干燥石灰或苏打灰混合，然后收集转移到安全场所或以少量加入大量水中，调节至中性，再放入废水系统。如大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。 废弃物处置方法：建议把废料缓慢地加到碱液-石灰水中，搅拌后，用大量水冲入下水道。 防护措施 呼吸系统防护：空气中浓度超标时，必须佩带防毒面具或供气式头盔。紧急事态抢救或逃生时，建议佩带自给式呼吸器。 眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。 防护服：穿工作服(防腐材料制作)。 手防护：戴橡皮手套。 其它：工作后，淋浴更衣。单独存放被毒物污染的衣服，洗后再用。保持良好的卫生习惯。 急救措施 皮肤接触：脱去污染的衣着，立即用流动清水彻底冲洗。若有灼伤，按酸灼伤处理。 眼睛接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。就医。 吸入：脱离现场至空气新鲜处。必要时进行人工呼吸。就医。 食入：误服者立即漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。 灭火方法：泡沫、二氧化碳、砂土、干粉。 [2] § 其他 磷酸盐调料 根据美国食品化学药碘（FCC）磷酸盐在食品工业中的功能可分为15类： 1、酸味剂：磷酸 2、抗结块剂：磷酸钙 3、抗氧化剂：次磷酸钙 4、缓冲剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠 5、面团改良剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钙、磷酸氢钙 6、乳化剂：磷酸钾、聚偏磷酸钾、焦磷酸钾、磷酸铝钠（碱性）、偏磷酸钠（不溶性）、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、聚磷酸钠（玻璃质）、焦磷酸钠 7、硬化剂：磷酸二氢钙 8、保湿剂：聚偏磷酸钾 9、发酵剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、酸式焦磷酸钠、磷酸铝钠（酸性） 10、营养剂：磷酸二氢钙、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸铁、焦磷酸铁、磷酸氢镁、磷酸镁、次磷酸锰、焦磷酸铁钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠 11、防腐剂：次磷酸钠。 12、螯合剂：磷酸二氢钙、磷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、偏磷酸钠（不溶性），聚磷酸钠（玻璃状）。 13、改良淀粉添加剂：三偏焦磷酸、磷酸二氢钾。 14、组织改良剂：焦磷酸钾、三聚磷酸钾、偏磷酸钠（不溶性）、磷酸氢二钠（玻璃质）、三聚磷酸钠。 15、发酵食品：磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钙、磷酸二氢钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾。 由上可看出：磷酸盐在食品加工中的功能主要有两点，一是品质改良剂，二是营养强化剂。 |
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