磷酸三钠的用途

背景及概述^[1][2]

钠盐是我国化学工业的一大分支，工业级磷酸二钠、三钠是磷酸盐工业的重要产 品系列之一，由于其特殊的性质，广泛应用于现代化工、医药、食品、农牧业、石油、造纸、洗 涤剂、陶瓷等领域。磷酸三钠又名磷酸钠。无色晶体，易风化。加热至100℃失去结晶水而成无水物，溶于水，在水溶液中几乎全部分解为磷酸氢二钠和氢氧化钠，溶液呈强碱性反应。用作软水剂、糖汁净化剂、金属防锈剂、锅炉清洁剂及盘尼西林等药物培养剂。

由磷酸氢二钠溶液中加入烧碱制取。由于磷酸钠盐产品用途广泛，市场需求量大，目前主要采用热法磷酸即黄磷制工 业级85%酸加纯碱，中和法生产，我国现所有的几十家生产企业全部采用此技术生产此产 品。此技术生产工艺由于采用的主原料黄磷热法磷酸在中和过程中污染严重，能耗惊人，属 高能耗、高污染行业，且生产成本也非常高。

质量指标^[3]

应用^[1][4]

磷酸钠在纺织、印染、造纸、发电、化工等行业中常用作软水剂和锅炉清洁剂，还用作金属除锈剂、糖汁净化剂以及橡胶乳汁的凝固剂。磷酸盐有着非常广泛的应用领域，作为磷肥是其最主要的应用之一，其他一些领域包括磷酸盐分子筛、电子、材料、生物等。磷酸三钠是一种非常重要的磷酸盐。工业级磷酸三钠在化工、纺织、印染、造纸、发电等行业中用作软水剂和洗涤剂、金属除垢剂、锅炉防垢剂，具有使用方便，价格便宜等优点。

它能使水中的钙、镁、铁等金属离子成为相应的不溶性磷酸盐沉淀，从而从水中除去。而且多余的磷酸三钠能够与已生成的锅炉炉垢起作用，使其渐渐松软而脱落。能够金属除垢、洁净剂，是因为磷酸三钠在水中能够增强水的润湿能力，具有一定的渗透和乳化作用，因而能够有效除去金属表面的污垢。除此之外，磷酸三钠还可以作为酸碱缓冲剂、丝光增强剂、凝固剂和印染固色剂等。

 固体无水磷酸三钠常用于安全壳喷淋系统中。因为它属于强碱弱酸盐，具有较强的碱性，而且在水中溶解度较高，化学性质稳定，能够长期保存，在安全壳喷淋系统中常用其代替氢氧化钠，从而调节喷淋液的 p H 值，能够有效地除去从泄露的冷却水中释放到安全壳中的碘蒸汽，从而确保了人员自己的安全。食品级磷酸三钠能够改善食品的凝结性和保水力，因为其自身的碱性能够增加食品酸碱度和离子强度，还能够增大食品中的络合金属离子。

制备^[4][5][6][7]

方法1：热法磷酸法：热磷酸与烧碱中和反应，中和液经冷却、结晶、离心分离、干燥即得产品。但是生产过程能耗高，污染大，此方法逐渐受到国家政策限制。

方法2：湿法磷酸法：以湿法磷酸为原料，分别用纯碱和烧碱进行中和，将得到的磷酸三钠溶液用间歇法进行冷却结晶，离心分离后，采用气流干燥即得产品。整个工艺包含三大过程。

步中和，即湿法磷酸与纯碱反应，生成磷酸氢二钠，该过程注意控制加入纯碱的量，使反应终点的 p H 值达到 8.4-8.6 之间，从而保证产物为磷酸氢二钠和纯碱不过量，因为过量的纯碱在随后的步骤中较难除去；第二步中和，即磷酸氢二钠和氢氧化钠反应，生成磷酸三钠，注意控制氢氧化钠的加入量使反应终点到达 p H 值 11.5-12.5 之间；第三步为冷却结晶，在冷却结晶之前，工业上为了减少结晶过程能量消耗，需进行蒸发浓缩，将其浓缩至相对密度为1.24-1.26 之间，再进行冷却结晶、晶体过滤、低温干燥即可得产品。

控制不同的干燥条件可得十二水磷酸三钠和无水磷酸三钠。有研究以湿法磷酸为原料， 采用络合物R(简单表示为M4R)为除铁剂， 二者在一定条件下反应， 生成一种难溶的含铁络合物沉淀， 过滤， 滤液用碱中和后再次过滤， 滤液经浓缩、结晶即得产品， 含铁络合物用烧碱处理再生为络合物Na4R ， 作为除铁剂可循环使用， 主要化学反应如下：

试验工艺流程见图：

方法3：一种磷酸钠盐的制备方法，利用焦磷酸钠为原料，与湿法磷酸混合水解反应得到:正磷酸钠，再加入净化湿法磷酸，通过调节pH值得到磷酸二钠和/或磷酸三钠，再经聚合反 应可得到三聚磷酸钠。包括如下步骤：

1）正磷酸钠盐的制备：将粗品焦磷酸钠、水和湿法磷酸充分混合，加入脱杂剂和脱色剂，在温度为130- 140℃下进行水解反应，反应后静置，待水解完全，焦磷酸钠完全反应生成正磷酸钠；

2）磷酸二钠和磷酸三钠的制备：步骤1）得到的正磷酸钠盐料液过滤除杂，加入净化湿法磷酸进一步水解，当调节 pH为7.5时，完全反应生成磷酸二钠，当调节pH为13时，完全反应生成磷酸三钠，根据需求， 调节pH即可，再冷却至小于18℃，得到相应的Na2PO4·12H2O和/或Na3PO4·12H2O晶体；

方法4：一种以草甘膦副产物磷酸氢二钠生产磷酸钠盐的方法。该种以草甘膦副产物磷酸氢二钠生产磷酸钠盐的方法，包括以下制备步骤：(1)加热磷酸氢二钠至融熔；(2)向融熔的磷酸氢二钠中加入氧化剂形成混合物，磷酸氢二钠与氧化剂的质量比为1：0.005?0.03；(3)向混合物中加入活性炭，混合物与活性炭的质量比为1000：1?3，过滤得到磷酸钠盐溶液；(4)调节磷酸钠盐溶液的pH值为3.5?13.5。该方法可有效去除副产物磷酸氢二钠中的有机物，且能够将磷酸氢二钠转化成磷酸钠盐。

主要参考资料

[1] 中国成人教育百科全书·化学·化工

[2] CN201510177885.7 .一种磷酸钠盐的制备方法

[3] 化工助剂

[4] 磷酸三钠结晶过程研究

[5]CN201510177885.7 .一种磷酸钠盐的制备方法

[6] CN201710587631.1 .一种以草甘膦副产物磷酸氢二钠生产磷酸钠盐的方法

[7] 廖昆生, 现丽华, 骆彪. 湿法磷酸制磷酸三钠新工艺的研究[J]. 磷酸盐工业, 2002 (4): 19-23.