高纯磷酸研究现状生产方法及技术指标Word文档下载推荐.docx
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等离子体发射光谱纯级试剂(ICPPureGrade):
绝大多数杂质元素含量低于1ppb,适合等离子体发射光谱仪(ICP)日常分析工作。
原子吸收光谱纯级试剂(AAPureGrade):
绝大多数杂质元素含量低于10ppb,适合原子吸收光谱仪(AA)日常分析工作。
ACS是美国化学协会,符合美国化学协会标准的试剂叫ACS。
纯度大概和分析纯差不多
简介
化学式:
H3PO4
英文名:
Orthophosphoricacid,Phosphoric(5)acid
英文别名:
orthophosphoricacid;
PhosphoricAcid,Sonac;
whitephosphoricacid;
Phosphoricacid,foodgrade[1]
中文别名:
正磷酸、原磷酸
磷酸
CAS号7664-38-2
H3PO4
分子量:
98.0
外观:
白色固体或者无色粘稠液体(>
42°
C)
密度:
1.685g/ml(液)
熔点:
42.35°
C(316K)
磷酸的结构
沸点:
158°
C(431K)((分解))
pKa1:
2.12
pKa2:
7.21
pKa3:
12.67
质量指标
工业磷酸[2]的质量指标(GB/T2091—2008):
指标名称优等品一等品合格品
外观无色透明或略带浅色稠状液体
色度(Hazen单位,铂一钴色号)≤203040
磷酸的质量分数/%≥85.085.085.0
氯化物(以Cl-计)/%≤0.00050.00050.001
硫酸盐/%≤0.0030.0050.01
铁(Fe)/%≤0.0020.0020.005
砷(As)/%≤0.00010.0050.01
重金属(以Pb计)/%≤0.0010.0010.05
产品用途
用途一:
主要用于磷酸盐工业、电镀、抛光工业、制糖工业、复合肥料等。
在食品工业中作为酸味剂、酵母营养剂等
用途二:
主要用于制取化学肥料、洗涤剂、食品和饲料添加剂、阻燃剂及各种磷酸盐
用途三:
常用作分析试剂
用途四:
用于容量及比色分析等
用途五:
在硅平面管和集成电路生产中,普遍用铝膜作电极引线,需要对铝膜进行光刻,用磷酸作酸性清洗腐蚀剂。
可与乙酸配制使用。
用途六:
可用作酸味剂和酵母的营养剂。
可用于调味料、罐头、清凉饮料的酸味剂。
用于酿酒时的酵母营养源,防止杂菌繁殖。
用途七:
湿法磷酸主要用于制造各种磷酸盐,如磷酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸三钠等和缩合磷酸盐类。
精制磷酸用于制饲料用磷酸氢钙。
用于金属表面磷化处理,配制电解抛光液和化学抛光液用于铝制品的抛光。
医药工业用于制造甘油磷酸钠、磷酸铁等,也用于制造磷酸锌作为牙科补牙黏合剂。
用作酚醛树脂缩合的催化剂,染料及中间体生产用的干燥剂。
印刷工业用于配制揩去胶印彩印版上污点的清洗液。
还用于配制火柴梗浸渍液。
冶金工业用于生产磷酸耐火泥,提高炼钢炉寿命。
是橡胶浆料的凝固剂及生产无机黏结剂的原料。
涂料工业用作金属防锈漆。
用途八:
作酵母营养剂、螯合剂、抗氧化增效剂和无机酸味剂,酸味度为2.3~2.5,可用于复合调味料、罐头、干酪、果冻和可乐型饮料,按生产需要适量使用。
用途九:
主要用于乙烯水合生产乙醇用催化剂、高纯磷酸盐、医药品制造、化学试剂。
用途十:
测定钢铁中铬、镍、钒成分、金属防锈、橡胶凝固剂,测定血清中非蛋白氮、总胆醇和全血葡萄糖等。
结晶磷酸主要用于微电子、高能电池、激光玻璃等制造工艺,用作高纯催化剂、医学材料。
一种流动层析结晶法制备高纯磷酸的方法
一种流动层析结晶法制备高纯磷酸的方法涉及高纯磷酸制备技术,尤其是用工业磷酸制取高纯磷酸的生产方法,本发明包括以下步骤:
(1)用于结晶的原料磷酸经0.1-0.5μm的膜过滤后备用;
(2)在结晶器中充满磷酸,保持磷酸温度为12-20℃,将磷酸晶种加入结晶器中静置1-20min,或用频率20-40KHz的外加声场作用于静置磷酸10-30min;
(3)在磷酸恒温槽中使磷酸温度保持在12-20℃,用泵打入结晶器开始循环,在-15~2℃的结晶温度下让晶层生长1-2小时,将原料磷酸从结晶器中放出;
(4)在0-25℃的结晶器温度下让磷酸晶层熔化蒸馏,蒸馏液排出量为晶层质量的40-50%;
(5)用雾状超纯水清洗晶层表面;
(6)在35-55℃的条件下融化清洗后的磷酸晶层,用超纯水稀释后得到高纯磷酸产品。
通过本发明所述方法获得的高纯磷酸产品,可满足芯片湿法清洗和湿法蚀刻、晶圆硅片表面清洗、光纤玻璃生产等领域使用。
高纯磷酸生产工艺
1)三氯氧磷法。
是早期的高纯磷酸的生产方法,先将工业黄磷制成液态三氯氧磷(POCl3),再将三氯氧磷进行精馏提纯,精制后的三氯氧磷与高纯水反应,经调节到所需浓度后便生成磷酸,再用微孔滤膜过滤除去微细固体尘埃,得到高纯磷酸。
该法生产工艺流程长,能耗高,故生产成本高,而
且污染严重,设备材料的腐蚀严重。
2)高纯磷法。
将工业黄磷提纯制成高纯磷,然后再与净化后的空气或氧反应生成P2O5,再与高纯水反应生成高纯磷酸。
该法提纯黄磷使磷的损失较大,成本增高;
同时反应需在高温下进行,由于黄磷具有自燃性,对设备材质、生产控制和操作人员要求较高,生产控制较难。
3)磷化氢法。
黄磷在碱的作用下生成磷化氢,或由磷化锌或磷化铝水解生成磷化氢,精制磷化氢,然后将磷化氢部分氧化生成高纯磷,再与纯氧或洁净空气氧化成P2O5,再与高纯水反应生成高纯磷酸。
该法同样具有生产工艺流程长,能耗高,生产成本高,而且污染严重,同时还有安全隐患问题。
4)电渗析法。
先将磷酸中的有机物预先用活性炭除去,然后在一定的电流密度下进行渗析,利用离子交换膜对离子选择性透过的特性,来分离磷酸中的杂质,得到精制磷酸。
利用电渗析法进行磷酸精制的研究较少,此法的技术关键是筛选具有良好选择性的离子交换膜,否则分离SO42-等杂质相当困难,而且膜孔易于被堵塞,不能处理浓度较高的磷酸。
此法精制成本高,用来实现精制磷酸的工
业化还有很多问题尚待解决,距实用阶段尚有一定距离。
以上4种方法都存在对设备材料要求较高、对生产过程安全要求严生产控制条件苛刻、总体投资偏大、生产成本偏高等缺点。
5)结晶法。
使用工业级或食品级磷酸作原料,通过结晶净化,来降低原料磷酸中的杂质含量,使净化后的磷酸达到高纯磷酸的要求。
该法可以利用现有磷酸生产装置,仅在其后增加结晶净化装置,具有投资小、无污染、易操作的优点。
该工艺主要特点:
利用固体物质结晶特性,在磷酸的冷却结晶过程中,将一种高效的活化剂加入磷酸反应体系,加快推动磷酸结晶反应,同时,活化剂能避免磷酸中杂质离子参与结晶过程,过滤分离后杂质分散于母液中而得到高纯磷酸产品.
工业级磷酸:
食品级磷酸
工业级磷酸
高纯电子级磷酸
TFT-LCD用高纯电子级磷酸
一、分子式:
二、分子量:
98.00
三、理化性质:
无色透明斜方晶体,相对密度d18=1.834(18℃),熔点42.35℃,沸点213℃。
浓度为85~98%H3PO4时呈粘稠状液体。
无臭,味酸。
加热至300℃时变成偏磷酸。
易溶于水,溶于乙醇。
其酸性较硫酸、盐酸、硝酸为弱,但较醋酸、硼酸等弱酸为强。
无氧化能力。
能刺激皮肤引起发炎,破坏肌体组织。
四、用途:
主要用于薄膜液晶显示器(TFT-LCD)、集成电路(IC)等制造过程中芯片的清洗和线路蚀刻;
在硅平面晶圆集成电路生产中,用于铝及氮化硅的蚀刻;
制备高纯磷酸盐。
也是高纯有机磷产品的主要原料之一。
五、质量指标:
分析项目
技术指标(ppb)
级别2
级别3
85%~87%
Fe,max
700
100
As,max
50
Mg,max
200
Ca,max
1100
150
Mn,max
Cd,max
450
Ni,max
Cr,max
Pb,max
300
Co,max
Ti,max
Cu,max
Zn,max
400
Al,max
Si,max
--
Sb,max
3500
1000
Na,max
500
250
Ba,max
Sr,max
10
Au,max
Particles
inbottles:
Size,#/ml
≥0.5um,50max
Li,max
K,max
磷酸更多供应商7664-38-2磷酸价格
性状一
参见工业磷酸。
性状二
市售食用85%磷酸是无色透明或略带浅色稠状液体。
相对密度1.70。
熔点42.35℃。
易溶于水和乙醇。
无臭、味很酸。
作为酸味剂使用时,虽然一般风味不如有机酸好,但由于其酸味强度大,故适用于一些不宜使用柠檬酸的非水果型的饮料。
磷酸为正常人体构成物质、骨、齿及多种酶的必要成分。
性状三
透明无色稠厚溶液。
无臭。
有酸味。
一般浓度85%~98%。
如再浓缩可得无色柱状晶体,相对密度1.88,熔点42.3℃。
加热至215℃变为焦磷酸,约于300℃:
变为偏磷酸。
潮解性强。
可与水和乙醇混溶。
属强酸(即使高度稀释)。
接触有机物则着色。
性状四
无色不稳定的斜方晶体或透明浆状液体,熔点42.35℃,沸点213℃,相对密度1.814。
无臭,但有辛辣收敛性酸味,有腐蚀性。
能与水或乙醇混溶,易吸收空气中的湿气。
85%的磷酸相对密度1.69。
冷却后即为结晶状,加热至150℃成为无水物,200℃成为焦磷酸,300℃以上成为偏磷酸。
大白鼠经口LD501530mg/kg,Adl0~70mg/kg(以磷计的总磷酸盐量)(FAO/WHO,1994)
性状五
纯品为无色透明黏稠状液体或斜方晶体,无臭,味很酸。
市售的85%磷酸是无色透明或略带浅色、稠状液体。
沸点213℃时(失去0.5H2O),则生成焦磷酸。
加热至300℃变成偏磷酸。
相对密度d181.834。
其酸性较硫酸、盐酸和硝酸等强酸弱,但较醋酸、硼酸等弱酸强。
能刺激皮肤引起发炎、破坏肌体组织。
浓磷酸在瓷器中加热时有侵蚀作用。
有吸湿性。
性状六
所属类别一
无机化工产品:
无机盐:
Cm磷化合物及磷酸盐
所属类别二
食品添加剂:
酸度调节剂
所属类别三
酸度调节剂(PH调节剂):
酸化剂(酸味剂)
所属类别四
Cv电子工业用无机化工产品
用途与作用一
用途与作用二
用途与作用三
酸味剂;
螯合剂;
抗氧化增效剂;
增香剂;
酵母营养剂;
盐水穿透助剂。
亦供作制造磷酸盐的原料;
清凉饮料的酸味剂;
酿造时的Ph值调节剂(0.035%以下)。
用作可乐型饮料的酸味剂时用量0.02%~0.06%。
可作酿酒时的酵母营养源,防止杂菌繁殖。
用途与作用四
用途与作用五
用途与作用六
合成工艺与制法一
黄磷气化后导入空气或过热水蒸气使其氧化,生成的五氧化磷用水吸收,经除砷而得。
用硝酸使磷氧化而得。
磷酸三钙(骨灰)与稀硫酸共热,经分解后,滤出滤液,再浓缩而成。
合成工艺与制法二
重结晶法将工业磷酸用蒸馏水溶解后,把溶液提纯,除去砷和重金属等杂质,经过滤,使滤液符合食品级要求时,浓缩,制得食用磷酸成品。
合成工艺与制法三
工业生产方法有湿法和热法。
前者制得磷酸浓度较低,而且含杂质较多,需要进行净化。
如以酮-醇混合物为萃取体系精制湿法磷酸,经萃取-洗涤-反萃取和钡盐沉淀净化的工艺流程,已生产出合格的85%工业磷酸。
后者制得磷酸浓度和纯度都高,但耗电量大、投资和成本较高。
湿法是用酸分解磷矿石制得。
此法分为硫酸法、盐酸法、硝酸法和硫酸氢铵法。
常用为硫酸法。
硫酸法由于反应温度和制得磷酸浓度不同,在磷酸水溶液中硫酸钙晶体有三种不同形式,按其生产工艺分为“二水物”流程、“半水物”流程、“无水物”流程,近年还出现“半水-二水物”流程和“二水-半水物”流程等。
湿法(硫酸法)二水物流程将磷矿石粉碎至80~100目后,加入萃取槽,再加人淡磷酸和返酸以维持料浆的液固比为(2.5~3.5):
1(重量比),并调节磷酸浓度。
把硫酸按理论量的102%~104%加入萃取槽,与磷矿粉于75~85℃进行萃取反应4~8h。
反应后的料浆经过滤,滤液即为磷酸,浓度一般在20%~25%P2O5,其中一部分返回萃取槽调节液固比,另一部分送去蒸发浓缩,制得磷酸成品。
其反应式如下:
Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5CaSO4?
2H2O+HF↑
滤渣经多次洗涤后排出,其磷石膏用于制造硫酸的原料,洗液返回萃取槽用。
热法热法磷酸的生产有酸冷流程、水冷流程和喷射除雾流程,现分述如下:
酸冷流程将黄磷在熔磷槽内熔化成液体,经磷喷嘴送人燃烧水合塔,同时用压缩空气(一次空气)将磷雾化,使磷氧化燃烧生成五氧化二磷。
为了使磷氧化完全,在塔顶还需补充二次空气。
在塔顶沿塔壁淋洒30~40℃的循环磷酸,使五氧化二磷气体冷却,同时与水合成磷酸。
排出的气体进入电除雾器以回收磷酸,再经冷却至30~40℃后,大部分作循环磷酸返回燃烧水合塔,小部分作磷酸成品。
P4+5O2→2P2O5;
P2O5+3H2O→2H3PO4
水冷流程将黄磷熔化后,用泵把液态磷送人燃烧室,同时用压缩空气使磷雾化,并补充二次空气,使磷在燃烧室内进行氧化。
产生气体温度为800℃左右,在室外用水冷却,使壁温保持80~125℃。
从燃烧室出来的气体进入石墨制的气体冷却器,气体经冷却至80℃时进入水合塔,在塔中分三层喷水冷却,并水合成磷酸成品。
尾气冷却至100℃以下,经电除雾器排入大气。
喷射除雾流程将液态黄磷经磷喷嘴送入燃烧水合塔,同时用压缩空气使磷雾化,燃烧生成的五氧化二磷立即与水形成磷酸酸雾。
将酸雾经热交换器冷却后被喷射除雾器吸人,酸雾在喷射器喉部碰撞,凝集成大颗粒后在旋风分离器内回收,配制成85%H3PO4,制得磷酸成品。
合成工艺与制法四
三氯氧磷法将工业级三氯氧磷经蒸馏提纯后与高纯水反应,调到所需浓度后便生成磷酸,再用冷冻结晶法提纯,并用微孔滤膜过滤除去尘埃颗粒,制得无色透明的BV-1级磷酸。
合成工艺与制法五
将沉淀剂氢氧化钡缓慢加入装有粗磷酸的降硫罐,搅拌加热至95℃,并维持20min后放人陈化罐,陈化26d左右。
下层浊液经过滤回收磷酸,上层清液加热至85℃泵人除砷填充塔的塔顶,从塔底通入H2S气体。
过剩的尾气从塔顶导入NaOH溶液中和槽,带有悬浮块的磷酸液浆从塔底出料,进入凝聚罐,并加热至90℃,后经过滤罐、调节罐(维持温度80℃),再入吸附罐。
吸附罐的温度控制在80℃,加入活性炭、硅藻土进行搅拌吸附1h。
最后进入滤浆罐,维持55℃过滤后即得食品级磷酸。
合成工艺与制法六
精制提纯法将工业磷酸用无离子水溶解后,进行提纯,除去砷和重金属等杂质,经过滤、浓缩,制得高纯工业磷酸成品。
参考质量标准一
企业标准辽Q/HG1890一84
指标名称
指标
外观
无悬浮物,无色透明油状物
磷酸(H3PO4)/%
70.0~75.0
砷(As)/%≤
0.0005
铅(Pb)/%≤
0.0003
铜(Cu)/%≤
0.0001
铁(Fe)/%≤
0.002
镍(Ni)/%≤
0.001
铬(Cr)/%≤
氟(F)/%≤
三氧化硫(S03)/%≤
0.005
氯(C1)/%≤
0.0015
参考质量标准二
参考标准
BV-l级
MOS级
低尘高纯级
磷酸(H3PO4)/%≥
85
挥发性酸/10-6≤
氯化物(以Cl-计)/10-6≤
1
3
硫酸盐(以SO42-计)/l0-6≤
-
硝酸盐(以NO3计)/10-6≤
5
钠(Na)/10-6≤
0.1
15
钾(K)/10-6≤
铁(Fe)/10-6≤
0.05
20
镍(Ni)/10-6≤
铜(Cu)/10-6≤
0.02
砷(As)/10-6≤
0.5
铅(Pb)/10-6≤
0.2
锰(Mn)/10-6≤
0.01
锌(Zn)/10-6≤
锑(Sb)/10-6≤
2
镉(Cd)/10-6≤
钙(Ca)/10-6≤
30
镁(Mg)/10-6≤
高锰酸钾还原物质
合格
高锰酸钾还原物质(以H3PO4计)/10-6≤
参考质量标准三
GB3149—92(强制性国标)
色度,号(GT-11-1)
≤20
含量(H3PO4)
≥85.0%
砷(以As计)
≤0.0001%
氟(以F计)
≤0.001%
重金属(以Pb计)
氯化物(以Cl-计)
≤0.0005%
硫酸盐(以SO42-计)
≤0.005%
易氧化物(以H3PO3计)
≤0.012%
FAO/WHO,1995FCC,1997
含量@≥75%@不低于标示值
硝酸盐@≤5mg/kg
挥发性酸(以醋酸计)@≤10mg/kg
氯化物(以氯计;
GT-8试样1.78g)@≤200mg/kg
硫酸盐(GT-30;
试样1.25g)@≤0.15%
氟化物(GT-15)@≤10mg/kg@≤10mg/kg
砷/(mg/kg)@≤2@≤3(As,GT-3)
铅(GT-18,或原子吸收法)@≤5mg/kg@≤3mg/kg
重金属@正常@≤l0mg/kg(Pb,GT-16)
参考质量标准四
国家标准GB2091—92
85%
75%
优等品
一等品
合格品
无色透明或略带浅色稠状液体
色度/黑曾≤
40
85.0
85.0
75.0
氯化物(以Cl-计)/%≤
硫酸盐(以SO42-计)/%≤
0.003
0.005
重金属(以Ph计)/%≤
参考质量标准五
GB3149—1992
色度/号
含量(H3PO4)/%
≥85.0
砷(以As计)/%
≤0.0001
氟(F-)/%
≤0.01
重金属(以Pb计)/%
≤0.001
硫酸盐(以SO42-计)/%
≤0.005
氯化物(以c1-计)/%
≤0.0005
易氧化物(以H3PO4计)/%
≤0.012
参考质量标准六
国家标准GB3149—92
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