《聚磷酸盐》PPT课件.ppt

第六章、聚磷酸盐 一、聚磷酸盐的分类和结构 二、聚磷酸盐的重要化学性质 三、焦磷酸盐 四、三聚磷酸钠,磷酸盐可以广义地认为是含有磷氧四面体（PO4）组成的化合物，而聚磷酸盐是由两个或两个以上的PO4四面体通过共用氧原子而相互结合的磷酸盐。,一、聚磷酸盐的分类和结构 根据磷氧四面体结合的方式不同，聚磷酸盐可以分为三类。 1、线型聚磷酸盐 2、偏磷酸盐 3、超磷酸盐,1、线型聚磷酸盐 是由两个或两个以上的PO4四面体通过共用氧原子形成的直链结构： O O O M+ -OPOPO nPO- M+ O- M+ O- M+ O- M+,二、聚磷酸盐的重要化学性质 1、水解作用 2、络合作用 3、催化作用 4、胶溶作用,三、焦磷酸盐 （一）焦磷酸钠 （二）焦磷酸钙,焦磷酸盐是最简单的线性聚磷酸盐。胶磷酸根阴离子（P2O74-）是由两个PO4四面体共用一个氧原子桥联而成的，POP键键角在1201800范围内变化。,（一）焦磷酸钠 1、物理化学性质 由于焦磷酸属于四元缩合酸，相应的焦磷酸钠盐有四种： 焦磷酸一钠（NaH3P2O7）、 焦磷酸二钠（Na2H2P2O7）、 焦磷酸三钠（Na3HP2O7）、 焦磷酸四钠（Na4P2O7）具有工业用途的是焦磷酸四钠（简称为焦磷酸钠）和焦磷酸二氢钠（又称为酸式焦磷酸钠）。,2、制备原理 焦磷酸钠是由Na2HPO4在350400 0C脱水聚合制得。 2 Na2HPO4 Na4P2O7 + H2O,3、生产方法 工业上，利用磷酸氢二钠水溶液经干燥形成无水磷酸氢二钠，然后脱水聚合制得焦磷酸钠。 这两个化学反应过程若在两个设备中进行，其工艺成为干燥聚合两步法；也可以在一个设备中进行，成为干燥聚合一步法。,4、用途 焦磷酸钠盐主要用于无氰电镀的络合剂、羊毛脱脂剂、水处理剂、合成洗涤和漂白的助剂，以及陶土、染料、油墨和钻井泥浆的分散剂。,由于焦磷酸钠盐具有良好的水溶性，而P2O74-对碱金属和重金属离子具有较强的络合作用。 例如，焦磷酸钠盐与钙、镁离子形成可溶性络合物 ，可以作为软水剂和洗涤助剂。,（二）焦磷酸钙 1、性质和用途 焦磷酸钙盐具有工业用途的是焦磷酸钙（Ca2P2O7)和酸式焦磷酸钙（Ca2H2P2O7）。由于焦磷酸钙在牙膏中不与可溶性氟盐形成CaF2沉淀，磨擦值适中，用作牙膏的摩擦剂。焦磷酸二氢钙作为食品添加剂，主要用于面包的发泡以及作为钙的营养源。,2、生产方法 生产焦磷酸钙的方法主要有两种。 （1）由磷酸氢（CaHPO42H2O）加热脱水聚合制得焦磷酸钙： （2）用可溶性钙盐（如CaCl2）与Na4P2O7进行复分解反应制得焦磷酸钙。,四、三聚磷酸钠 1、结构和性质 2、制备原理 3、生产工艺 4、主要设备 5、质量标准,1、结构和性质 三聚磷酸钠属链状聚磷酸盐，分子式为Na5P3O10（STP），名为三磷酸五钠。简称为磷酸五钠或五钠。,由于三聚磷酸钠对表面活性剂有良好的络合作用，大大增强了洗涤剂的效果；对金属离子尤其是钙、镁离子等，有很好的络合作用，能大大消除水的硬度；对泥土、油污等，有悬浮、分解、胶溶和乳化作用；在pH为4.314范围内有很强的缓冲作用。这些都使三聚磷酸钠得到极广泛的应用。,结构：（STP）属于线性聚磷酸盐。 O O O Na+ -OPOPOPO- Na+ Na+ O- O- Na+ O- Na+ 有无水物和六水合物： 无水物又有两种不同的构型： Na5P3O10型（型，高温型）； Na5P3O10（型，低温型）。,性质： 1、溶解性 在室温时，三聚磷酸钠六水合物的溶解度为13g Na5P3O10/100g溶液。Na5P3O10和Na5P3O10比六水合物更易溶于水。,2、吸湿性 无水Na5P3O10具有吸湿性，容易吸收水气形成六水合物。Na5P3O10 的吸湿性实质是Na5P3O10在湿空气中的水合作用。,3、水解稳定性 在室温下三聚磷酸钠具有较高的水解稳定性。但由于加热、加酸、加碱、促进了水解，其中三聚磷酸钠含量就会越来越少。 影响水解的因素有： 溶液的pH值；随着pH值减小，水解速率增大。 温度；温度升高，水解加快。,4、络合性 三聚磷酸钠易与溶解在水中的钙、镁、铁等金属阳离子生成一种可溶性的络合物，并保持惰性，使水质软化。是一个消除水中有害金属离子存在的简便方法。,100克五钠络合钙、镁、铁离子克数： Ca Fe Mg 13.4 0.184 6.4,5、缓冲作用 聚磷酸盐具有强烈的缓冲作用，用作洗涤剂的组份，可以使洗涤剂的pH值，保持在最适宜的范围内（三聚磷酸钠用作洗涤剂助剂是，可使溶液的pH值保持在810，使溶液达到最稳定）。,6、胶溶、乳化、分散作用 在大量的悬浮液中，多价阳离子是引起凝聚的主要原因，但聚磷酸盐与这些多价阳离子反应，使这些离子大大地钝化。其次，被吸附于其他物质的表面，形成一种吸附膜，会使物质表面的物理化学性质改变。,7、外观与吸附 三聚磷酸钠的外观一般呈白色粉末状，但近年来颗粒状的三聚磷酸钠在国外有增长的趋势。,2、制备原理 以磷酸、纯碱为原料，生产过程可以分为三个阶段： 第一步以磷酸与纯碱的中和反应，制取磷酸钠盐的混合溶液： 3H3PO41/4Na2CO3nH2O 2Na2HPO4 + NaH2PO4 +（n+ 1/4）H2O + CO2,第二步控制中和度： 在生产过程中，中和度若控制不当，产品中三聚磷酸钠的含量则下降，而焦磷酸钠或偏磷酸钠的含量则会上升。 中和度控制在66.67时（或钠磷比为1.67），产物全部是三聚磷酸钠和水。,第三步是将正磷酸钠盐液，混合物干燥脱水，缩聚成三聚磷酸钠。 采用浓缩、喷雾干燥进行脱水，控制反应温度在400200C进行转化。,3、生产工艺 聚磷酸钠盐的生产常采用二种工艺，即用热法磷酸与纯碱中和，称为热法磷酸工艺；采用湿法磷酸与纯碱中和，称为湿法工艺。,热法磷酸二步法生产三聚磷酸钠流程：,湿法磷酸生产三聚磷酸钠 生产系统包括湿法磷酸生产及其净化系统，磷酸和纯碱中和系统、浓缩系统，干燥聚合系统、尾气回收排放系统。其工艺有湿法磷酸及其净化、脱氟、脱硫、脱色、中和、浓缩以及干燥分子脱水聚合等。,4、主要设备 三聚磷酸钠的生产设备较多，除湿法磷酸、热法磷酸的生产设备系统外，有化碱槽、中和槽、压滤机、浓缩器以及干燥聚合炉、冷却器、除尘器等等。在这些设备中，大多是常用设备。仅干燥聚合炉显得特殊和较为重要。,5、质量标准 三聚磷酸钠国家标准：GB998388 指标名称 指 标 优级 一级