專利名稱：一種磷酸氨鎂的分解方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種磷酸氨鎂的分解方法，特別是一種在低溫下熱解磷酸氨鎂的 方法。
背景技術：
自1939年在消化液輸送管線中發(fā)現鳥糞石(MgNH4P04.6H20，又稱磷酸氨 鎂，簡稱MAP)以來，有關鳥糞石的形成機制及其應用得到了廣泛的關注。鳥 糞石的制備方法具有工藝簡單、穩(wěn)定可靠的特點，在垃圾滲濾液、養(yǎng)殖場廢水、 屠宰場廢水等含高氨氮的廢水處理中受到了很大的重視。
去除廢水中氨氮工藝的原理是廢水中的氨氮與投加的磷酸根和鎂離子反應 形成鳥糞石晶體而被除去。MAP的形成過程可以用下面方程式表示
Mg2+ + P043- + NH4++6H20 —MgNH4P04.6H2CU,pKa=12.6(25°C) (1 )
不同的化學藥劑作為MAP化學沉淀法去除氨氮的藥劑，其反應方式不一樣 而且效率也不同，MgCl2.6H20、 MgO、磷灰石作為MAP法藥劑的反應如下
MgCl2.6H20 + Na2HP04.12H20 + NH4+ —MgNH4P04.6H2CH+ NaCl (2)
MgO + H3P04 + NH4+ —MgNH4P04.6H20|+ H20 (3)
Ca(H2P04)2.H20 + MgS04.7H20 + NH4+ —MgNH4P04.6H2CU+ CaSCM (4) 雖然MAP法具有工藝簡單、運行穩(wěn)定的特點，但其昂貴的藥劑費用是該方 法推廣應用的一個很大的障礙。為了降低化學沉淀法中購買藥劑的高額費用，有 人嘗試著將化學沉淀法產成的沉淀物——磷酸銨鎂作為肥料加以回收利用，或通 過熱解釋放氨氮后對熱解產物磷酸氫銨進行循環(huán)利用。
將磷酸氨鎂沉淀作為肥料回收是降低運行費用的主要方法之一。鳥糞石法工 藝所產生的鳥糞石沉淀中含有豐富的氮、磷，具有較高的農用價值，但是將磷酸 氨鎂加工為肥料的銷售收益遠不足以支付去除廢水中的氨氮所需的化學藥劑費用，而且受不同地區(qū)的市場影響很大。同時，由于某些地區(qū)對肥料的特殊要求， 需要在沉淀物中添加鉀元素，這樣也增加了將磷酸氨鎂加工成肥料的成本。因此， 將磷酸氨鎂加工成肥料具有一定的局限性。
MAP受熱易分解，在300'C左右，MAP被有效的分解，MAP的分解反應如 下式
MgNH4P04.6H20—MgHP04+NH3 t +6H20 (5) 但循環(huán)利用該條件下的MAP熱解產物去除氨氮效率僅僅在60%左右，并且
熱解MAP需要的溫度高，對于能量的消耗以及熱解系統(tǒng)的操作運行都帶來了不
利的影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種在低溫下熱解磷酸氨鎂的方法，該方法可以有效 降低磷酸氨鎂的熱解能耗。
本發(fā)明提供了一種磷酸氨鎂的分解方法，該方法的步驟包括在常壓下將堿 溶液與磷酸氨鎂混合并加熱到4(TC-12(TC進行熱解，熱解時間2-4小時，其中， 所述堿溶液中OH—與所述磷酸氨鎂中NH4+的化學當量比為0.5-1.25。
所述熱解溫度優(yōu)選90-120°C，所述熱解時間優(yōu)選2-3小時，所述堿溶液中 OH—與所述磷酸氨鎂中NH4+的化學當量比優(yōu)選0.75-1.0。
所述的堿優(yōu)選NaOH、 KOH等易溶性堿或者它們的混合物。
本發(fā)明的優(yōu)點在于
1. 將MAP與適量堿混合，在較低溫度下，就可以促進MAP有效分解， 從而有效降低了 MAP熱解能耗；
2. 分解后的MAP剩余物一MgHP04、 MgNaP04以及Mg3(P04)2還可以 有效地回收，并再次用來去除廢水中的氨氮，有效地節(jié)約了廢水處 理中的藥劑費用。
具體實施例方式
本發(fā)明的磷酸氨鎂分解方法，當堿溶液中OH—與所述磷酸氨鎂中NH4+的化 學當量比低于0.75時，其分解的主要產物以MgHP04為主，反應式為<formula>formula see original document page 5</formula>
當堿溶液中OH.與所述磷酸氨鎂中NH4+的化學當量比高于0.75時，其分解
的主要產物為MgAP04，反應式為
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中，A表示Na或K。
實施例l
首先稱取3. 3 g的NaOH和23. 2 g磷酸氨鎂一起加入到盛有少量水的反應 器中，混合攪拌得到混合物，其中NaOH中的OH—與磷酸氨鎂中NH4+的摩爾比為 0.5:1.0，將所述混合物在120 T下熱解3h，這一反應溫度下，MAP的熱解按照 上述反應式(6)進行；本實施例中MAP的熱解率為50% 。
實施例2
首先稱取4. 9 g的NaOH和23. 2 g磷酸氨鎂一起加入到盛有少量水的反應 器中，混合攪拌得到混合物，其中NaOH中的OH—與磷酸氨鎂中NH4+的摩爾比為 0.75: 1.0，將上述混合物加熱到120。C熱解2.5h，在這一反應溫度下，磷酸氨鎂 的熱解按照上述反應式(6)進行；本實施例中MAP的熱解率為76% 。
實施例3
首先稱取5. 6 g的NaOH和23. 2 g磷酸氨鎂一起加入到盛有少量水的反應 器中，混合攪拌得到混合物，其中NaOH中的OH—與磷酸氨鎂中NH4+的摩爾比為 0.85: 1.0，將上述混合物加熱到120'C熱解2.0h，在這一反應溫度下，磷酸氨鎂 的熱解按照上述反應式(6)進行；本實施例中MAP的熱解率為76。/。。
實施例4
首先稱取6. 6 g NaOH，和23. 2 g磷酸氨鎂一起加入到盛有少量水的反應器 中，混合攪拌得到混合物，其中NaOH中的OfT與磷酸氨鎂中NH/的摩爾比為1.0: 1.0，將上述混合物加熱到IO(TC反應2h，在這一反應溫度下，磷酸氨鎂的熱解 按照反應式MgNH4P04+NaOH—MgNaP04 + H20+NH3T進行，反應2h后，反應完成；本實施例中磷酸氨鎂的熱解率為95%。 實施例5
首先稱取7. 9 g NaOH，和23. 2 g磷酸氨鎂一起加入到盛有少量水的反應器 中，混合攪拌得到混合物，其中NaOH中OtT與MAP中NH/的摩爾比為1.25: 1.0，將上述混合物加熱到4CTC，在這一反應溫度下，MAP的熱解按照反應式 MgNH4P04+NaOH—MgNaP04 + H20+NH3T進行，4h后，反應完成；本實施 例中MAP的熱解率為97%。
實施例6
首先稱取9.2 g K0H，和23.2 g磷酸氨鎂一起加入到盛有少量水的反應器 中，混合攪拌得到混合物，其中K0H中OH-與MAP中NH4+的摩爾比為1.0: 1.0， 將上述混合物加熱到9(TC，在這一反應溫度下，MAP的熱解按照反應式 MgNH4P04+KOH—MgKP04 + H20+NH3T進行，2h后，反應完成；本實施例 中MAP的熱解率為96%。
實施例7
首先稱取4. 6 g K0H和3. 3 g NaOH與23. 2 g磷酸氨鎂一起加入到盛有少 量水的反應器中，混合攪拌得到混合物，其中K0H中OH-與MAP中NH/的摩爾 比為1.0: 1.0，將上述混合物加熱到100°C，在這一反應溫度下，MAP的熱解按 照反應式MgNH4P04+AOH—MgAP04 + H20+NH3T (A—Na或K)進行，2h 后，反應完成；本實施例中MAP的熱解率為97.2%。
權利要求
1.一種磷酸氨鎂的分解方法，該方法的步驟包括在常壓下將堿溶液與磷酸氨鎂混合并加熱到40℃-120℃進行熱解，熱解時間2-4小時，其中，所述堿溶液中OH-與所述磷酸氨鎂中NH4+的化學當量比為0.5-1.25。
2. 按照權利要求1所述的磷酸氨鎂的分解方法，其特征在于，所述熱解溫度為 90-120'C。
3. 按照權利要求1所述的磷酸氨鎂的分解方法，其特征在于，所述堿溶液中OH— 與所述磷酸氨鎂中NH4+的化學當量比為0.75-1.0。
4. 按照權利要求1所述的磷酸氨鎂的分解方法，其特征在于，所述的熱解時間 為2-3小時。
5. 按照權利要求1所述的磷酸氨鎂的分解方法，其特征在于，所述的堿選自 NaOH、 KOH及其混合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種磷酸氨鎂的分解方法，該方法的步驟包括在常壓下將適量堿溶液與磷酸氨鎂混合并加熱到40℃-120℃進行熱解，熱解時間2-4h，其中，所述堿溶液中OH^-與所述磷酸氨鎂中NH₄⁺的化學當量比為0.5-1.25。本發(fā)明將MAP與適量堿混合，在較低溫度下，就可以促進MAP有效分解，從而有效降低了MAP熱解能耗；分解后的MAP剩余物-MgHPO₄、MgAPO₄以及Mg₃(PO₄)₂還可以有效地回收，并再次用來去除廢水中的氨氮，有效地節(jié)約了廢水處理中的藥劑費用。
文檔編號C01B25/34GK101407317SQ20071017583
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權日2007年10月12日
發(fā)明者何士龍, 昱 張, 晶 張, 楠 曹, 敏 楊 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心