磷酸二氢钠的应用及制备技术

发布日期:2022/6/28 10:31:49

背景及概述

磷酸钠盐是精细磷化工产品中消费量最多、产量的产品，主要有偏磷酸钠盐、聚磷酸钠盐、焦磷酸钠盐、正磷酸钠盐。其中正磷酸钠盐中的磷酸二氢钠广泛应用于食品、医药、化学工业、印染、金属防腐、水处理、化学建材、日用化学品、养殖业等各领域中。

应用

在食工业中的应用

磷酸氢二钠在食品工业中作为缓冲剂，作为发酵粉的原料，做面包、沙司的粘料和熟化剂，粉末酸味剂，水分保持剂，淡炼乳的品质改良剂；还可做干酪等乳制品、肉类、鱼肉制品的稳定剂、黏结剂，焙烤粉的缓冲剂，腌制用混合盐等。

在医药工业中的应用

磷酸二氢钠可用于片状或颗粒状的药剂表面涂层，提高涂覆层对光和热的耐变色性，从而长期保持产品的商品价值。磷酸二氢钠还常用于药物中地衣芽孢杆菌的发酵培养基，起到促进各种酶的分泌和提高活性的作用。磷酸二氢钠还作为磷酸钠盐药剂的主要成分。

在化学工业中的应用

作为化工产品原料

磷酸二氢钠在工业上用来制备三偏磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠和缩聚磷酸钠等磷酸钠盐，也可以制备其他无机与有机磷酸盐，还可用来作为制备磷酸酯的酯化剂。

用作反应催化剂

目前国内有不少关于用磷酸二氢钠作为酯合成催化剂的报道，如乙酸丁酯的合成、乙酸糠醇酯和丙酸糠醇酯的合成。研究发现其具有催化活性高，操作方便，反应条件温和，对设备无腐蚀，对环境无污染，可重复使用，酯的收率高，产品杂质含量低等特点。磷酸二氢钠也可作为缩醛(酮)合成反应的催化剂及硝化反应的催化剂，催化性能及重复性都较好。

作为酸碱调节剂、缓冲剂

磷酸二氢钠可单独作为缓冲溶液或磷酸氢二钠、磷酸混配作为缓冲溶液广泛用于各种分析测试中。

作为稳定剂

磷酸二氢钠可加入其他化合物作为稳定剂，如加入过氧化物中，可阻止其分解，解决过氧化物的储存和运输问题。在聚合硫酸铁中加入磷酸二氢钠可增强稳定性。

在印染工业中的应用

磷酸二氢钠在低甲醛免烫整理工艺中，是一种较为有效的调节剂，可明显减少整理后织物的强力损失，提高白度保留值。

在金属防腐中的应用

在Zn-Ni合金镀液中加入磷酸二氢钠后使阴极极化增大，同时出现了成核生长滞后的特征电流环。说明磷酸二氢钠不仅阻化合金共沉积的电荷传递过程，而且也阻化电结晶过程。所以磷酸二氢钠有利于镀层晶粒细化，结构致密，耐蚀性提高。磷酸二氢钠对硬铝合金有缓蚀作用，可作为处理铝型材表面的环保型表面无铬钝化液的助剂，使铝表面形成保护膜，达到防腐和增强附着力的功能。磷酸二氢钠对碳钢也具有缓蚀作用。

制备技术

萃取法

萃取法是利用萃取剂与氯化钠(或氢氧化钠)、磷湿法酸的溶配液进行均相反应，萃取剂与溶配液中的Cl-结合形成有机相，H2PO4与溶液中的Na+形成磷酸二氢钠溶液，通过浓缩、冷却结晶得到磷酸二氢钠产品；有机相通入氨得到再生的萃取剂和氯化铵溶液，萃取剂再生后循环使用。以湿法磷酸、氯化钠为原料，采用连续萃取法制取工业级磷酸二氢钠的方法，并进行了连续化的模式试验研究，试验得到的磷酸二氢钠产品质量可达到工业级磷酸二氢钠指标要求。以工业湿法磷酸和氢氧化钠为原料，以磷酸三丁酯(TBP)+煤油(稀释剂)作为萃取剂，通过萃取、反萃与结晶工艺相结合，制备了磷酸二氢钠。在优化的萃取和结晶条件下，经三级萃取，萃取相中负载的五氧化二磷的收率可达95.0%，磷酸二氢钠纯度(质量分数)可达99.3%以上，Fe、As、Pb等杂质均有较高的脱除率。萃取法目前处于试验研究阶段，尚未用于工业生产。

复分解法

由磷酸二氢钙和硫酸钠复分解制备磷酸二氢钠的反应式如下：

图1 磷酸二氢钠的合成反应式

通过此方法制备了磷酸二氢钠，收率只有79.1%。该工艺具有产品纯度高、工艺流程简单、操作简便等优点，但收率较低，要求的原料具有较高纯度。

中和法

磷酸氢二钠中和法

将十二水磷酸氢二钠按3:2的配比加水溶解，过滤除去不溶物，再把滤液加入中和器，在搅拌下缓慢加入磷酸进行中和反应，控制pH值在4.2~4.6，反应溶液经蒸发浓缩至形成结晶膜为止，经冷却结晶，离心分离，得到二水磷酸二氢钠。然后在100℃干燥，制得无水磷酸二氢钠成品，母液可返回作溶解磷酸氢二钠用。

纯碱或烧碱中和法

将氢氧化钠或纯碱放入反应釜中，加水稀释至一定浓度，搅拌下加入热法磷酸，反应终点控制在pH值4.2~4.6，蒸发浓缩，冷却至60~70℃析出结晶，离心分离，得二水磷酸二氢钠。再经气流干燥，制得无水磷酸二氢钠成品。中和法的流程较为简单，但生产过程中能耗高，污染大。

中间体置换法

用烷基叔胺做缔合剂，首先与磷酸进行缔合反应，生成烷基叔胺磷酸二氢盐，然后用硫酸钠做置换剂，与烷基叔胺磷酸二氢盐进行次置换反应，或者将磷酸、硫酸钠、水及磷酸二氢钠母液配制成溶液，与烷基叔胺进行缔置反应，有55%~99%的磷酸二氢根被置换下来，生成磷酸二氢钠，其纯度可达98.4%。该工艺生产闭路循环，原料综合利用，可节约酸、碱。但原料成本较高，工艺流程较复杂。利用尿素与湿法磷酸反应得到中间体磷酸脲，再将该磷酸脲与氢氧化钠反应制备磷酸二氢钠产品。该工艺路线短、能耗低、生产成本低、操作方便，副产物料浆还可完全回收循环利用，得到的磷酸二氢钠产品纯度≥98%，缺点是使用的湿法磷酸纯度有一定的要求。