湿法磷酸净化剂有哪些成分组成
湿法磷酸净化剂的成分组成因具体净化工艺和目标杂质的不同而有所差异,以下从化学沉淀法、有机溶剂萃取法、离子交换法、溶剂沉淀法、浓缩净化法等主要净化方法出发,详细介绍各方法中可能涉及的净化剂成分及其作用:
一、化学沉淀法相关成分
沉淀剂
石灰乳(Ca(OH)₂):用于中和磷酸中的游离酸,并去除铁、铝、镁等金属离子,通过形成氢氧化物沉淀实现分离。
碳酸钠(Na₂CO₃):与钙、镁等离子反应生成碳酸盐沉淀,同时可用于脱除氟离子,生成氟硅酸钠沉淀。
氯化钡(BaCl₂)或碳酸钡(BaCO₃):用于脱除硫酸根离子,生成硫酸钡沉淀。
磷酸钠(Na₃PO₄):在特定条件下,可与某些金属离子形成磷酸盐沉淀。
助沉淀剂
白炭黑(SiO₂):可与杂质反应生成挥发性物质,或作为晶核促进沉淀的形成和长大。
水玻璃(硅酸钠,Na₂SiO₃):用于调节体系的pH值和离子强度,促进沉淀的生成和分离。
脱重金属、脱砷剂
硫化钠(Na₂S):与砷、铅、镉等重金属离子反应生成硫化物沉淀,实现脱除。
铁盐(如FeCl₃):在某些条件下,铁盐可作为共沉淀剂,帮助去除微量有害重金属。
二、有机溶剂萃取法相关成分
萃取剂
脂肪醇(如正丁醇、异戊醇):对磷酸有较好的溶解性,而与杂质不互溶或溶解度很小,通过萃取实现分离。
磷酸三丁酯(TBP):对磷酸有较高的选择性萃取能力,常用于工业级磷酸的净化。
甲基异丁基酮(MIBK):具有优良的萃取性能和选择性,适用于高纯度磷酸的制备。
助溶剂
丙酮:可改善萃取体系的溶解性和选择性,提高萃取效率。
胺或酰胺类化合物:在某些特定条件下,可作为助溶剂或协同萃取剂使用。
稀释剂
磺化煤油:用于稀释萃取剂,降低其黏度,改善萃取过程中的流动性和传质效率。
三、离子交换法相关成分
离子交换树脂
强酸性阳离子交换树脂:如磺酸型树脂,用于选择性吸附和交换溶液中的阳离子杂质。
弱碱性阴离子交换树脂:如伯胺型树脂,可用于去除磷酸中的阴离子杂质(如氟离子、硫酸根离子等)。
再生剂
盐酸(HCl)或硫酸(H₂SO₄):用于再生阳离子交换树脂,恢复其交换能力。
氢氧化钠(NaOH):用于再生阴离子交换树脂。
四、溶剂沉淀法相关成分
水溶性有机溶剂
甲醇、乙醇、异丙醇等:过量加入后,可降低磷酸的溶解度,使杂质以沉淀形式析出。
沉淀促进剂
碱金属盐或铵盐:如氯化钠(NaCl)、硫酸铵((NH₄)₂SO₄)等,可调节体系的离子强度和pH值,促进沉淀的生成。
五、浓缩净化法相关成分
浓缩剂
蒸发设备:通过加热蒸发的方式浓缩磷酸,使杂质在浓缩过程中析出或挥发。
脱气剂
在浓缩过程中,通过减压或通入惰性气体(如氮气)的方式,促进氟化物(如SiF₄、HF)等挥发性杂质的脱除。
助滤剂
硅藻土、珍珠岩等:在浓缩后的磷酸过滤过程中,作为助滤剂使用,提高过滤效率和滤液澄清度。