專利名稱：：磷酸的凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種磷酸的凈化方法，屬于磷化工
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：目前，磷酸的制備方法主要有濕法和熱法兩種，由于濕法磷酸雜質(zhì)含量過高，因此大部分只能用來制造磷肥等低級(jí)磷酸鹽產(chǎn)品，食品級(jí)和電子級(jí)磷酸及精細(xì)磷酸鹽產(chǎn)品主要由熱法酸制備，但是與濕法酸相比，熱法酸能耗較大，生產(chǎn)成本較高，因此科研工作者嘗試用各種方法來凈化濕法磷酸，并以此為原料來生產(chǎn)低成本的精細(xì)磷酸鹽產(chǎn)品。目前濕法磷酸的凈化方法主要有結(jié)晶法、離子交換法、化學(xué)沉淀法、溶劑萃取法等。結(jié)晶法由于需要濃縮到較高的濃度，在防腐材質(zhì)選擇上存在問題，并且因?yàn)榻Y(jié)晶夾帶，該法難于得到高純度的酸，且結(jié)晶產(chǎn)品收率低；離子交換法工藝設(shè)備雖然比較簡單，但離子交換樹脂價(jià)格昂貴，從樹脂出來的磷酸濃度低，蒸發(fā)量太大，能耗太高不適合大規(guī)模生產(chǎn)，且一次性投資大；化學(xué)沉淀法可除去部分陽離子或陰離子，但凈化深度不高，且又引入另一種離子；溶劑萃取法可以在較低溫度下制取高質(zhì)量的產(chǎn)品，但磷回收率低，有機(jī)溶劑的價(jià)格昂貴，存在火災(zāi)及爆炸的安全隱患，且工藝流程較長，對環(huán)境的污染較大。電滲析技術(shù)是膜分離技術(shù)的一種，將陰、陽離子交換膜及正負(fù)電極按一定的順序組裝，并用特制的隔板將其隔開，組成除鹽(淡化)和濃縮兩個(gè)系統(tǒng)，在直流電場中，存在電位差及濃度差的共同作用力，并且利用離子交換膜的選擇透過性，將磷酸與雜質(zhì)分離開來，從而實(shí)現(xiàn)磷酸溶液的精制和提純。電滲析的特點(diǎn)是能耗低，生產(chǎn)條件溫和，工藝簡單，凈化效率相對較高，原料利用率高及得到產(chǎn)品質(zhì)量好。各國學(xué)者對電滲析凈化做過一些研究，如沈陽化工學(xué)院的劉德輝對電滲析提純磷酸進(jìn)行了探索性研究；阿爾及利亞D.T0UAIBIA的兩室ED研究；突尼斯EDI探索研究；日本專利JP51106696和JP53096994的三室電滲析工藝，相對來說日本專利所述的三室電滲析工藝的有其優(yōu)越之處日本專利JP51106696(1976年)中，如圖1所示，提純磷酸所使用的電滲析裝置Ia由陰極室8a、中間室6a、以及陽極室7a組成。其陰極室被陰離子交換膜5a隔離且內(nèi)部安裝有陰極3a，中間室6a被陰離子交換膜5a和陽離子交換膜4a隔離，陽極室7a被陽離子交換膜4a隔離且內(nèi)部安裝陽極2a。工藝過程中，向電槽的中間室中加入比綠酸(待純化磷酸)純度高的純稀磷酸，在陰極室里加入綠酸，在陽極室里加入酸溶液進(jìn)行電解透析。圖1是該日本專利所使用的一電槽(單位槽)的縱向剖面圖，圖2是用于日本專利的方法中多個(gè)單位槽連接而成的電槽的縱向剖面圖。通常，原料綠酸濃度比純稀磷酸濃度高，供至陰極室的綠酸，以P2O5為基準(zhǔn)，通常使用濃度為1055%(P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù))的原料。加至中間室的稀磷酸濃度最好在140%(P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù))內(nèi)。加至陽極室的酸溶液指的是純稀硫酸溶液，濃度一股為50500g/L，最好為160180g/L。經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的電滲析處理，可獲得純度較高的磷酸。電滲析溫度控制在2060°C的溫度范圍，膜的電流密度控制在130A/dm3的范圍內(nèi)。此電滲析工藝的原理是在濃度梯度及電場力的同向作用下，陰極室的8a中的磷酸根等陰離子選擇性的通過陰膜5a進(jìn)入到中間室6a，同時(shí)陽極室7a的氫離子等陽離子選擇性的通過陽膜4a進(jìn)入到中間室6a，從而在中間室得到較純的磷酸。此工藝的缺點(diǎn)也是明顯的，按本工藝原理分析可以知道，工藝中要求使用膜對離子的選擇性要非常高，即理想中的陽膜只允許氫離子通過，陰膜只允許磷酸根通過，這與膜技術(shù)的現(xiàn)實(shí)不符合。實(shí)際情況是雜質(zhì)同樣會(huì)在濃度差及電場力的推動(dòng)下較多量的進(jìn)入到中間室，特別是陰離子的去除率不高，使得產(chǎn)品酸的質(zhì)量不高。日本專利JP53096994(1978年)中的三室電滲析工藝與日本專利JP51106696在機(jī)理上是一樣的，只是加入陽極室的酸液及裝置的連接方式略有不同。圖3是描述此日本專利中使用的電透析裝置的一個(gè)縱剖面圖。如圖3所示，將綠酸加至14b、15b、17b綠酸室以及12b陰極室，將純磷酸的稀溶液加至13b、16b、18b提純室(即前述中的中間室)。并且把同濃度的純磷酸稀溶液或不含雜質(zhì)的稀硫酸加至1%陽極室，將陰陽兩極接上直流電源，通電，綠酸中的磷酸根離子通過3b、5b、7b、9b陰離子交換樹脂膜，移動(dòng)到13b、16b、18b提純室，另一方面，綠酸中的氫離子通過仙、613、813、1(^選擇性透過陽離子交換樹脂膜移動(dòng)到13b、16b、18b提純室，于是，在13b、16b、18b號(hào)提純室中便得到精制磷酸。兩者在凈化機(jī)理是一樣的，所以日本專利JP53096994仍然存在所得產(chǎn)品酸的純度不高的缺陷(特別是陰離子雜質(zhì)含量高)，只能得到相當(dāng)于工業(yè)級(jí)磷酸的產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提高磷酸的純度，有效去除陰陽離子雜質(zhì)，使得到的酸達(dá)到工業(yè)級(jí)或食品級(jí)規(guī)格。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明磷酸的凈化方法采用三室電滲析方法在陽極室里加入待凈化的磷酸溶液，在陰極室里加入酸溶液，中間室里加入超純水或稀磷酸；直流電場的作用下進(jìn)行電滲析，陽極室的磷酸根通過陰離子交換膜進(jìn)入中間室，陰極室的氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室，在中間室得到凈化磷酸。磷酸凈化裝置，包括電滲析裝置，在電滲析裝置內(nèi)設(shè)置有陽極與陰極，在陽極與陰極之間設(shè)置有陽離子交換膜與陰離子交換膜，陽離子交換膜與陰離子交換膜之間形成中間室，所述陽離子交換膜靠近陰極，陽離子交換膜與陰極之間形成陰極室，陰離子交換膜靠近陽極，陰離子交換膜與陽極之間形成陽極室。作為優(yōu)選方案，所述中間室、陽極室與陰極室分別具有多個(gè)。本發(fā)明方法可以對濕法磷酸、熱法磷酸等需要凈化的磷酸進(jìn)行處理。在工藝實(shí)施過程中，向陽極室內(nèi)加入待處理磷酸溶液，在陰極室內(nèi)加入酸溶液，在中間室內(nèi)加入超純水或稀磷酸。陽極和陰極通經(jīng)整流后的直流電形成正、負(fù)極電場，在直流電場的下進(jìn)行電滲析。通過陰離子交換膜、陽離子交換膜的選擇透過性作用；電場引力的作用；濃度梯度的作用下使磷酸與雜質(zhì)的分離，在中間室中得到凈化磷酸。其中，所述的陽離子交換膜具有選擇透過陽離子的特性，陰離子交換膜具有選擇性透過陰離子的特性。進(jìn)一步地，所述陰離子交換膜為聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚醚或者含氟高聚物均相離子交換膜；所述陽離子交換膜為聚乙烯均相離子交換膜，磺酸膜或者全氟磺酸膜。電滲析時(shí)直流電場電流密度為0.220A/dm2;優(yōu)選110A/dm2。電流過高會(huì)使系統(tǒng)溫度升高到膜不能承受的溫度，導(dǎo)致膜損壞；電流過低，使得電極板不能為雜質(zhì)離子提供有效的阻力，并且不利于電極反應(yīng)脫除雜質(zhì)。電滲析的溫度為<90°C，優(yōu)選2060°C，溫度過低將使得系統(tǒng)黏度變大，不利于離子遷移；過高將使得膜受損。其中，在陽極室里加入的待凈化的磷酸溶液的質(zhì)量百分比濃度為1070%為佳。從經(jīng)濟(jì)性考慮磷酸濃度不應(yīng)過低；同時(shí)，磷酸濃度不能過高，以減緩對陽極的腐蝕。陰極室里加入酸溶液的目的是為了提供氫離子，對酸的質(zhì)量要求不高，可以采用硫酸或磷酸溶液。也可以采用待凈化的磷酸。酸溶液的質(zhì)量濃度為130%，一方面酸液濃度不能過低，以保證與中間室存在一定的濃度差；同時(shí)酸濃度也不能過高，以減緩腐蝕。上述所指的陽極板和陰極板采用過渡金屬材料，或包含所述任一種材料的復(fù)合材料。上述所指的在中間室得到的凈化磷酸是指工業(yè)級(jí)磷酸或食品級(jí)磷酸。本發(fā)明的原理1、當(dāng)在直流電場的下進(jìn)行電滲析時(shí)，由于電場引力的作用，陽極室7中的陽極板2對磷酸中的陰離子形成一種吸引力，阻止其穿過陰離子交換膜5遷移至中間室6。同樣，在陰極室8中的陰極板3對酸溶液中的陽離子形成一種吸引力，阻止其穿過陽離子交換膜4遷移至中間室6。2、利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性(即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過)，從而可以使陰離子交換膜5阻止陽極室7中的陽離子雜質(zhì)透過，陽離子交換膜4阻止陰極室8中的陰離子雜質(zhì)透過，避免陰、陽離子進(jìn)入中間室6而污染產(chǎn)品。3、同時(shí)，由于膜兩側(cè)溶液濃度不同，在濃度差作用下，電解質(zhì)由陽極室7，陰極室8向中間室6擴(kuò)散，擴(kuò)散速度隨濃度差的增高而增長。相比較而言，陽極室7中的磷酸根離子與其在中間室6中的濃度差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它陰離子雜質(zhì)與其在中間室6的濃度差，在濃差擴(kuò)散作用下，磷酸根離子更容易透過陰離子交換膜5遷移至中間室6；同理，陰極室8中的氫根離子與其在中間室6中的濃度差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它陽離子與其在中間室6中的濃度差，氫根離子更容易透過陽離子交換膜5遷移至中間室6，從而在中間室6中得到產(chǎn)品凈化磷酸。4、此外，在直流電場的下進(jìn)行電滲析時(shí)，發(fā)生如下電極反應(yīng)陽極2Cr—Cl2+2e陰極2H20+2e—H2+20Γ;Fe3++3e—FeCl_在陽極板2上發(fā)生電極反應(yīng)，使得陽極室7中的Cl_含量大大減少，從而進(jìn)入到中間室6中的Cl—雜質(zhì)更少；而在陰極室8中的部分鐵離子等陽離子雜質(zhì)會(huì)在陰極板3上被還原析出得以除去，使得從陰極室8中通過陽膜4進(jìn)入到中間室6中的陽離子雜質(zhì)更少。本發(fā)明工藝與日本專利最主要的區(qū)別在于電極與膜的相對位置，在本發(fā)明中按陽極室(陽極板)一陰膜一中間室一陽膜一陰極室(陰極板)；日本專利中是陽極室(陽極板)一陽膜一中間室一陰膜一陰極室(陰極板)。這樣使得本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1、陰極室的陽離子穿過陽膜及陽極室的陰離子穿過陰膜向中間室擴(kuò)散時(shí)，受到電場阻力作用，選擇適當(dāng)?shù)碾娏髅芏?，將增加磷酸與雜質(zhì)的分離度。2、在本發(fā)明中，電極反應(yīng)對磷酸的凈化是有很大貢獻(xiàn)的，工藝中同時(shí)存在電極反應(yīng)脫除雜質(zhì)，可明顯減少進(jìn)入到中間室的雜質(zhì)量；而日本專利中盡管也存在電極反應(yīng)，但是對凈化沒有貢獻(xiàn)，因此本工藝的凈化效果更好，能以濕法酸為原料生產(chǎn)出食品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)磷酸，而日本專利中的方法不能。3、在直流電場的下進(jìn)行電滲析。通過電場引力、濃度差和陰、陽離子膜選擇透過性的作用使磷酸與雜質(zhì)的分離，在中間室得到凈化磷酸工藝簡單，生產(chǎn)條件溫和，易于操作控制；對設(shè)備材質(zhì)要求不高，產(chǎn)品不易被二次污染，所得產(chǎn)品質(zhì)量較好；以濕法磷酸為原料，原料磷酸易得，價(jià)格低廉；整個(gè)裝置投資低，設(shè)備易于加工制作；同一裝置可制備多種級(jí)別產(chǎn)品；無三廢排出，為清潔生產(chǎn)工藝。圖1為日本專利JP51106696所使用的一電槽(單位槽)的縱向剖面圖。圖2為用于日本專利JP51106696中多個(gè)單位槽連接而成的電槽的縱向剖面圖。圖3為JP53096994日本專利中使用的電透析裝置的一個(gè)縱剖面圖。圖4為本發(fā)明中電滲析裝置的剖面圖。圖5為本發(fā)明中具有多個(gè)中間室、陽極室與陰極室的示意圖。其中，圖1與圖2中的標(biāo)記電滲析裝置la、陽極2a、陰極3a、陽離子交換膜4a、陰離子交換膜5a、中間室6a、陽極室7a、陰極室8a。圖3中標(biāo)記電滲析裝置lb，陰極2b，陰離子交換樹脂膜3b、5b、7b與％，陽離子交換樹脂膜4b、6b、8b與IOb,陽極lib,陰極室12b，提純室13b、16b與18b，綠酸室14b、15b與17b；陽極室19b。圖4與圖5中標(biāo)記為電滲析裝置1、陽極2、陰極3、陽離子交換膜4、陰離子交換膜5、中間室6、陽極室7、陰極室8。具體實(shí)施例方式本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提高磷酸的純度，有效去除陰陽離子雜質(zhì)，得到高純度酸以制備工業(yè)級(jí)或食品級(jí)磷酸。本發(fā)明提供的凈化磷酸的方法包括如圖4與圖5所示，在電滲析裝置1內(nèi)設(shè)置有陽極2與陰極3，在陽極2與陰極3之間設(shè)置有陽離子交換膜4與陰離子交換膜5，陽離子交換膜4與陰離子交換膜5之間形成中間室6，所述陽離子交換膜4靠近陰極3，陽離子交換膜4與陰極3之間形成陰極室8，陰離子交換膜5靠近陽極2，陰離子交換膜5與陽極2之間形成陽極室7。即陽極2、陰離子交換膜5、陽離子交換膜4與陰極3在電滲析裝置1內(nèi)順序布置。在工藝實(shí)施過程中，向電滲析裝置1的陽極室7內(nèi)加入待處理磷酸溶液，在陰極室8內(nèi)加入酸溶液，在中間室6內(nèi)加入超純水或稀磷酸。陽極2和陰極3通經(jīng)整流后的直流電形成正、負(fù)極電場，在直流電場的下進(jìn)行電滲析。通過陰離子交換膜5、陽離子交換膜4的選擇透過性作用；電場引力的作用；濃度梯度的作用下使磷酸與雜質(zhì)的分離，在中間室6中得到凈化磷酸。上述所指的加入陽極室的待處理磷酸質(zhì)量濃度為1070%。所指的加入陰極室的酸溶液是指磷酸(濕法待處理酸或者純磷酸)或硫酸，質(zhì)量濃度為130%。所述的陰離子交換膜采用聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚醚或者含氟高聚物均相離子交換膜。陽離子交換膜也可以采用聚乙烯均相離子交換膜，磺酸膜或者全氟磺酸膜。在具體實(shí)施過程中，隨著電滲析過程的進(jìn)行，陰、陽極室和中間室的料液溫度會(huì)升高，導(dǎo)致膜受損，影響膜的壽命。因此，需要將料液導(dǎo)出至外部熱交換裝置進(jìn)行降溫處理。為了連續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)，可以在電滲析過程中，將各室料液連續(xù)導(dǎo)出至外部熱交換裝置，同時(shí)，冷液連續(xù)回流，達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)的目的。上述所指的陽極板和陰極板采用過渡金屬材料，或包含所述任一種材料的復(fù)合材料。上述所指的在直流電場的下進(jìn)行電滲析的溫度為1090°C，優(yōu)選2060°C，電流密度為0.220A/dm2，優(yōu)選11OA/dm2。上述所指的在中間室得到的凈化磷酸是指工業(yè)級(jí)磷酸或食品級(jí)磷酸。本發(fā)明的原理1、當(dāng)在直流電場的下進(jìn)行電滲析時(shí)，由于電場引力的作用，陽極室7中的陽極板2對待處理磷酸中的陰離子形成一種吸引力，阻止其穿過陰離子交換膜5遷移至中間室6。同樣，在陰極室8中的陰極板3對酸溶液中的陽離子形成一種吸引力，阻止其穿過陽離子交換膜4遷移至中間室6。2、利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性(即陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過)，從而可以使陰離子交換膜5阻止陽極室7中的陽離子雜質(zhì)透過，陽離子交換膜4阻止陰極室8中的陰離子雜質(zhì)透過，避免陰、陽離子進(jìn)入中間室6而污染產(chǎn)品。3、同時(shí)，由于膜兩側(cè)溶液濃度不同，在濃度差作用下，電解質(zhì)由陽極室7，陰極室8向中間室6擴(kuò)散，擴(kuò)散速度隨濃度差的增高而增長。相比較而言，陽極室7中的磷酸根離子與其在中間室6中的濃度差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它陰離子雜質(zhì)與其在中間室6的濃度差，在濃差擴(kuò)散作用下，磷酸根離子更容易透過陰離子交換膜5遷移至中間室6；同理，陰極室8中的氫根離子與其在中間室6中的濃度差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它陽離子與其在中間室6中的濃度差，氫根離子更容易透過陽離子交換膜5遷移至中間室6，從而在中間室6中得到產(chǎn)品凈化磷酸。4、此外，在直流電場的下進(jìn)行電滲析時(shí)，發(fā)生如下電極反應(yīng)陽極2Cr—Cl2+2e陰極:2H20+2e—H2+20F；Fe3++3e—Fe等Cl—在陽極板2上發(fā)生電極反應(yīng)，使得陽極室7中的Cl—含量大大減少，從而進(jìn)入到中間室6中的Cl—雜質(zhì)更少；而在陰極室8中的部分鐵離子等陽離子雜質(zhì)會(huì)在陰極板3上被還原析出得以除去，使得從陰極室8中通過陽膜4進(jìn)入到中間室6中的陽離子雜質(zhì)更少。以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳述，但不應(yīng)理解為是對本發(fā)明的限制。以下實(shí)施例采用市售聚乙烯，聚醚均相陰離子交換膜和聚乙烯均相陽離子交換膜，磺酸，全氟磺酸陽離子交換膜。實(shí)施例1將貴州福泉磷礦用硫酸分解，分離石膏得到濕法磷酸，以此濕法磷酸作為電滲析原料酸。采用按陰極板(陰極室)一陽膜一中間室一陰膜一陽極室(陽極室)組裝的三室電滲析裝置，陽膜使用聚乙烯均相陽離子交換膜，陰膜使用聚乙烯均相陰離子交換膜。往中間室加入400克超純水，陰極室及陽極室各加入待處理原料磷酸900克，其濃度為25.52%(以P2O5計(jì))。在直流電源下進(jìn)行電滲析。工作電流密度1.25A/dm2，工作電壓3V，液相系統(tǒng)的溫度控制在25°C之間，電滲析操作時(shí)間為3h，得到中間室產(chǎn)品酸，指標(biāo)見表2，符合工業(yè)級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。將得到的產(chǎn)品酸液在相同的條件范圍內(nèi)進(jìn)行二次電滲析實(shí)驗(yàn)，得到產(chǎn)品酸的指標(biāo)見表4，符合食品級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2將貴州福泉磷礦用硫酸分解，分離石膏得到濕法磷酸，以此濕法磷酸作為電滲析原料酸。采用按陰極板(陰極室)一陽膜一中間室一陰膜一陽極室(陽極室)組裝的三室電滲析裝置，陽膜使用聚乙烯均相陽離子交換膜，陰膜使用聚醚均相陰離子交換膜。往中間室加入400克超純水，陰極室及陽極室各加入待處理原料磷酸900克，其濃度為25.52%(以P2O5計(jì))。在直流電源下進(jìn)行電滲析。工作電流密度1.25A/dm2，工作電壓3V，液相系統(tǒng)的溫度控制在25°C之間，電滲析操作時(shí)間為3h，得到中間室產(chǎn)品酸，指標(biāo)見表2，符合工業(yè)級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。將得到的產(chǎn)品酸液在相同的條件范圍內(nèi)進(jìn)行二次電滲析實(shí)驗(yàn)，得到產(chǎn)品酸的指標(biāo)見表4，符合食品級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3將貴州福泉磷礦用硫酸分解，分離石膏得到濕法磷酸，以此濕法磷酸作為電滲析原料酸。采用按陰極板(陰極室)一陽膜一中間室一陰膜一陽極室(陽極室)組裝的三室電滲析裝置，陽膜使用聚乙烯均相陽離子交換膜，陰膜使用聚醚均相陰離子交換膜。往中間室加入400克超純水，陰極室及陽極室各加入待處理原料磷酸900克，其濃度為25.52%(以P2O5計(jì))。在直流電源下進(jìn)行電滲析。工作電流密度1.25A/dm2，工作電壓3V，液相系統(tǒng)的溫度控制在25°C之間，電滲析操作時(shí)間為3h，得到中間室產(chǎn)品酸，指標(biāo)見表2，符合工業(yè)級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。將得到的產(chǎn)品酸液在相同的條件范圍內(nèi)進(jìn)行二次電滲析實(shí)驗(yàn)，得到產(chǎn)品酸的指標(biāo)見表4，符合食品級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例4將貴州福泉磷礦用硫酸分解，分離石膏得到濕法磷酸，以此濕法磷酸作為電滲析原料酸。采用按陰極板(陰極室)一陽膜一中間室一陰膜一陽極室(陽極室)組裝的三室電滲析裝置，陽膜使用磺酸陽離子交換膜，陰膜使用聚醚均相陰離子交換膜。往中間室加入400克超純水，陰極室及陽極室各加入待處理原料磷酸900克，其濃度為25.52%(以P2O5計(jì))。在直流電源下進(jìn)行電滲析。工作電流密度3A/dm2，工作電壓3V，液相系統(tǒng)的溫度控制在50°C之間，電滲析操作時(shí)間為3h，得到中間室產(chǎn)品酸，指標(biāo)見表2，符合工業(yè)級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。將得到的產(chǎn)品酸液在相同的條件范圍內(nèi)進(jìn)行二次電滲析實(shí)驗(yàn)，得到產(chǎn)品酸的指標(biāo)見表4，符合食品級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例5將貴州福泉磷礦用硫酸分解，分離石膏得到濕法磷酸，以此濕法磷酸作為電滲析原料酸。采用按陰極板(陰極室)一陽膜一中間室一陰膜一陽極室(陽極室)組裝的三室電滲析裝置，陽膜使用全氟磺酸陽離子交換膜，陰膜使用聚乙烯均相陰離子交換膜。往中間室加入400克超純水，陰極室及陽極室各加入待處理原料磷酸900克，其濃度為25.52%(以P2O5計(jì))。在直流電源下進(jìn)行電滲析。工作電流密度3A/dm2，工作電壓3V，液相系統(tǒng)的溫度控制在50°C之間，電滲析操作時(shí)間為3h，得到中間室產(chǎn)品酸，指標(biāo)見表2，符合工業(yè)級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。將得到的產(chǎn)品酸液在相同的條件范圍內(nèi)進(jìn)行二次電滲析實(shí)驗(yàn)，得到產(chǎn)品酸的指標(biāo)見表4，符合食品級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例6將貴州福泉磷礦用硫酸分解，分離石膏得到濕法磷酸，以此濕法磷酸作為電滲析原料酸。采用按陰極板(陰極室)一陽膜一中間室一陰膜一陽極室(陽極室)組裝的三室電滲析裝置，陽膜使用上全氟磺酸陽離子交換膜，陰膜使用聚醚均相陰離子交換膜。往中間室加入400克超純水，陰極室及陽極室各加入待處理原料磷酸900克，其濃度為25.52%(以P2O5計(jì))。在直流電源下進(jìn)行電滲析。工作電流密度3A/dm2，工作電壓3V，液相系統(tǒng)的溫度控制在50°C之間，電滲析操作時(shí)間為3h，得到中間室產(chǎn)品酸，指標(biāo)見表2，符合工業(yè)級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。將得到的產(chǎn)品酸液在相同的條件范圍內(nèi)進(jìn)行二次電滲析實(shí)驗(yàn)，得到產(chǎn)品酸的指標(biāo)見表4，符合食品級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)。表1工業(yè)級(jí)磷酸的標(biāo)準(zhǔn)“指標(biāo)指標(biāo)名稱85%75%_優(yōu)等品I一等品I合格品優(yōu)等品I一等品I合格品外觀__無色透明或略帶淺色稠狀液體色度<203040203040磷酸含量(H3PO4)，%彡85.085.085.075.075.075.0氯化物(以Cl計(jì))，ppm彡555555硫酸鹽(以SO4計(jì))，ppm彡30501003050100砷含量(As)ppm彡150100150100重金屬(以Pb計(jì))，ppm^10105001010500鐵(Fe),ppm彡202050202050表2本發(fā)明工藝中用不同膜制備得到的工業(yè)級(jí)磷酸<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注表1中數(shù)據(jù)為轉(zhuǎn)化成85酸以后的含量。表3企業(yè)濕法食品級(jí)磷酸標(biāo)準(zhǔn)(Q/HF22-2004)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表4用本工藝中不同的膜制備得到的食品級(jí)磷酸<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注表2中數(shù)據(jù)為轉(zhuǎn)化成85酸以后的含量。由表2和表4可知，本發(fā)明方法尤其對氯化物、硫酸鹽含量、鐵含量等顯著降低。權(quán)利要求磷酸的凈化方法，采用三室電滲析方法，其特征在于在陽極室里加入待凈化的磷酸溶液，在陰極室里加入酸溶液，中間室里加入超純水或稀磷酸；直流電場的作用下進(jìn)行電滲析，陽極室的磷酸根通過陰離子交換膜進(jìn)入中間室，陰極室的氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室，在中間室得到凈化磷酸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸的凈化方法，其特征在于所述的陽離子交換膜具有選擇透過陽離子的特性，陰離子交換膜具有選擇性透過陰離子的特性。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酸的凈化方法，其特征在于所述陰離子交換膜為聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚醚或者含氟高聚物的均相離子交換膜；所述陽離子交換膜為聚乙烯均相陽離子交換膜，磺酸膜或者全氟磺酸膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的磷酸的凈化方法，其特征在于直流電場電流密度為0.220A/dm2；5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸的凈化方法，其特征在于直流電場電流密度為11OA/dm2。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的磷酸的凈化方法，其特征在于電滲析的溫度為1090。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磷酸的凈化方法，其特征在于電滲析的溫度為2060°C。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的磷酸的凈化方法，其特征在于在陽極室里加入的待凈化的磷酸溶液的質(zhì)量百分比濃度為1070%。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磷酸的凈化方法，其特征在于陰極室里加入的酸溶液為質(zhì)量濃度為130%磷酸溶液或硫酸溶液。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磷酸的凈化方法，其特征在于陰極室里加入的磷酸溶液為待凈化的磷酸溶液或純磷酸溶液。全文摘要本發(fā)明涉及一種磷酸的凈化方法，屬于磷化工
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提高磷酸的純度，有效去除陰陽離子雜質(zhì)，得到高純度酸以制備工業(yè)級(jí)或食品級(jí)磷酸。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明磷酸的凈化方法采用三室電滲析方法在陽極室里加入待凈化的磷酸溶液，在陰極室里加入酸溶液，中間室里加入超純水或稀磷酸；直流電場的作用下進(jìn)行電滲析，陽極室的磷酸根通過陰離子交換膜進(jìn)入中間室，陰極室的氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室，在中間室得到凈化磷酸。本發(fā)明方法通過電場引力、濃度差擴(kuò)散和陰、陽離子膜選擇透過性的作用使磷酸與雜質(zhì)的分離，在中間室得到凈化磷酸，工藝簡單，且所得產(chǎn)品質(zhì)量好，為磷酸凈化提供了一種新的工藝。文檔編號(hào)B01D61/46GK101817514SQ20101016062公開日2010年9月1日申請日期2010年4月30日優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日發(fā)明者唐文軍,李光明,李進(jìn),袁海斌,鄒建申請人:四川川恒化工股份有限公司