聚磷酸鹽課件

第六章、聚磷酸鹽

一、聚磷酸鹽的分類和結(jié)構(gòu)

二、聚磷酸鹽的重要化學(xué)性質(zhì)

三、焦磷酸鹽

四、三聚磷酸鈉

磷酸鹽可以廣義地認(rèn)為是含有磷氧四面體（PO4）組成的化合物，而聚磷酸鹽是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的PO4四面體通過(guò)共用氧原子而相互結(jié)合的磷酸鹽。

一、聚磷酸鹽的分類和結(jié)構(gòu)

根據(jù)磷氧四面體結(jié)合的方式不同，聚磷酸鹽可以分為三類。

1、線型聚磷酸鹽

2、偏磷酸鹽

3、超磷酸鹽二、聚磷酸鹽的重要化學(xué)性質(zhì)

1、水解作用

2、絡(luò)合作用

3、催化作用

4、膠溶作用三、焦磷酸鹽

（一）焦磷酸鈉

（二）焦磷酸鈣 焦磷酸鹽是最簡(jiǎn)單的線性聚磷酸鹽。膠磷酸根陰離子（P2O74-）是由兩個(gè)PO4四面體共用一個(gè)氧原子橋聯(lián)而成的，P－O－P鍵鍵角在120～1800范圍內(nèi)變化。

2、制備原理

焦磷酸鈉是由Na2HPO4在350～4000C脫水聚合制得。

2Na2HPO4Na4P2O7+H2O

3、生產(chǎn)方法

工業(yè)上，利用磷酸氫二鈉水溶液經(jīng)干燥形成無(wú)水磷酸氫二鈉，然后脫水聚合制得焦磷酸鈉。

這兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程若在兩個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，其工藝成為干燥聚合兩步法；也可以在一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，成為干燥聚合一步法。

4、用途

焦磷酸鈉鹽主要用于無(wú)氰電鍍的絡(luò)合劑、羊毛脫脂劑、水處理劑、合成洗滌和漂白的助劑，以及陶土、染料、油墨和鉆井泥漿的分散劑。

（二）焦磷酸鈣

1、性質(zhì)和用途

焦磷酸鈣鹽具有工業(yè)用途的是焦磷酸鈣（Ca2P2O7)和酸式焦磷酸鈣（Ca2H2P2O7）。由于焦磷酸鈣在牙膏中不與可溶性氟鹽形成CaF2沉淀，磨擦值適中，用作牙膏的摩擦劑。焦磷酸二氫鈣作為食品添加劑，主要用于面包的發(fā)泡以及作為鈣的營(yíng)養(yǎng)源。 2、生產(chǎn)方法

生產(chǎn)焦磷酸鈣的方法主要有兩種。

（1）由磷酸氫（CaHPO4·2H2O）加熱脫水聚合制得焦磷酸鈣：

（2）用可溶性鈣鹽（如CaCl2）與Na4P2O7進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)制得焦磷酸鈣。

四、三聚磷酸鈉

1、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

2、制備原理

3、生產(chǎn)工藝

4、主要設(shè)備

5、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

由于三聚磷酸鈉對(duì)表面活性劑有良好的絡(luò)合作用，大大增強(qiáng)了洗滌劑的效果；對(duì)金屬離子尤其是鈣、鎂離子等，有很好的絡(luò)合作用，能大大消除水的硬度；對(duì)泥土、油污等，有懸浮、分解、膠溶和乳化作用；在pH為4.3～14范圍內(nèi)有很強(qiáng)的緩沖作用。這些都使三聚磷酸鈉得到極廣泛的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)：（STP）屬于線性聚磷酸鹽。

O O O

Na+-O—P—O—P—O—P—O-Na+

Na+O-O-Na+ O-Na+

有無(wú)水物和六水合物：

無(wú)水物又有兩種不同的構(gòu)型：

Na5P3O10－Ⅰ型（α型，高溫型）；Na5P3O10－Ⅱ（β型，低溫型）。

性質(zhì)：

1、溶解性

在室溫時(shí)，三聚磷酸鈉六水合物的溶解度為13gNa5P3O10/100g溶液。Na5P3O10－Ⅰ和Na5P3O10－Ⅱ比六水合物更易溶于水。

3、水解穩(wěn)定性

在室溫下三聚磷酸鈉具有較高的水解穩(wěn)定性。但由于加熱、加酸、加堿、促進(jìn)了水解，其中三聚磷酸鈉含量就會(huì)越來(lái)越少。

影響水解的因素有：

溶液的pH值；隨著pH值減小，水解速率增大。

溫度；溫度升高，水解加快。

4、絡(luò)合性

三聚磷酸鈉易與溶解在水中的鈣、鎂、鐵等金屬陽(yáng)離子生成一種可溶性的絡(luò)合物，并保持惰性，使水質(zhì)軟化。是一個(gè)消除水中有害金屬離子存在的簡(jiǎn)便方法。

100克五鈉絡(luò)合鈣、鎂、鐵離子克數(shù)：

Ca Fe Mg

13.4 0.184 6.4

6、膠溶、乳化、分散作用

在大量的懸浮液中，多價(jià)陽(yáng)離子是引起凝聚的主要原因，但聚磷酸鹽與這些多價(jià)陽(yáng)離子反應(yīng)，使這些離子大大地鈍化。其次，被吸附于其他物質(zhì)的表面，形成一種吸附膜，會(huì)使物質(zhì)表面的物理化學(xué)性質(zhì)改變。

7、外觀與吸附

三聚磷酸鈉的外觀一般呈白色粉末狀，但近年來(lái)顆粒狀的三聚磷酸鈉在國(guó)外有增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

第三步是將正磷酸鈉鹽液，混合物干燥脫水，縮聚成三聚磷酸鈉。

采用濃縮、噴霧干燥進(jìn)行脫水，控制反應(yīng)溫度在400±200C進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

3、生產(chǎn)工藝

聚磷酸鈉鹽的生產(chǎn)常采用二種工藝，即用熱法磷酸與純堿中和，稱為熱法磷酸工藝；采用濕法磷酸與純堿中和，稱為濕法工藝。

熱法磷酸二步法生產(chǎn)三聚磷酸鈉流程：

噴霧干燥尾氣處理磷酸中和碳酸鈉聚合成品包裝破碎篩分濕法磷酸生產(chǎn)三聚磷酸鈉

生產(chǎn)系統(tǒng)包括濕法磷酸生產(chǎn)及其凈化系統(tǒng)，磷酸和純堿中和系統(tǒng)、濃縮系統(tǒng)，干燥聚合系統(tǒng)、尾氣回收排放系統(tǒng)。其工藝有濕法磷酸及其凈化、脫氟、脫硫、脫色、中和、濃縮以及干燥分子脫水聚合等。 4、主要設(shè)備

三聚磷酸鈉的生產(chǎn)設(shè)備較多，除濕法磷酸、熱法磷酸的生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)外，有化堿槽、中和槽、壓濾機(jī)、濃縮器以及干燥聚合爐、冷卻器、除塵器等等。在這些設(shè)備中，大多是常用設(shè)備。僅干燥聚合爐顯得特殊和較為重要。

5、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

三聚磷酸鈉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB9983—88

指標(biāo)名稱指標(biāo)

優(yōu)級(jí)一級(jí)二級(jí)

五氧化二磷，％≧

57.056.555.0

三聚磷酸鈉，％≧959085

水不溶物，％≦0.100.100.15

鐵（Fe），％≦0.0070.0150.030

pH值（1％溶液）