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磷酸二氢根离子交换树脂

发布时间:2025-07-31 10:03:25

『壹』 想知道磷酸二氢钾的生产工艺有行家能说说!

磷酸二氢钾生产工艺
磷酸二氢钾(KH2PO4)是白色结晶或粉末,易溶于水。工业上,常用于细菌培养剂,酿造酵母培养剂,合成清酒调味剂。用于青毒素、土霉素、鸡苷、味精等生产上。农业上,由于其是不含氯的水溶性速效磷钾肥,含量高(P2O5 51%、K2O 34%左右),目前所知化肥中盐指数最低,对农作物的种子、幼苗和根部都没有灼伤的危险。其物理化学性稳定,属一致性溶解肥料,对土壤适应性强。对农作物在加速灌浆、促进代谢、抵御干热风和防止倒伏等方面均有显著效果。因此可用于叶面喷洒、浸种、拌种、沾根、灌根、基肥、追肥等。无论在小麦、水稻、玉米、豆类、薯类、树类、瓜类、花生、棉花、烟草、茶叶、蔬菜、苹果、葡萄等作物上,均可广泛应用。据农业专家测试,一般每亩合理使用100~250g,大田作物增产8%以上,经济作物增产效果更高。农用微肥、种子包衣也都用磷酸二氢钾作原料。
磷酸二氢钾的制备工艺早在18世纪初就已有研究,但直到20世纪60年代中期,世界各国才开始对其生产过程的理论基础和工艺进行深入的研究。尤其近年来,由于对磷酸二氢钾肥效的肯定,相继开发了各种制备方法。
l、中和法
中和法生产磷酸二氢钾是用氢氧化钾或碳酸钾中和磷酸以生产磷酸二氢钾,其化学反应如下:
H3PO4+KOH=KH2P04+H2O
2H3PO4+K2CO4=2KH2PO4+H2O+CO2
中和法具有工艺简单、产品纯度高、技术成熟等优点,但所用原料昂贵,生产成本高,不适宜大规模生产。
2、结晶法
结晶法是根据H3PO4-KH2PO4-KCl-H2O系统中,在不同温度下KH2PO4在H3PO4溶液中的溶解度变化来分离制得KH2PO4,反应方程式如下:
H3PO4+KC1=KH2PO4+HCl
该法生产磷酸二氢钾,经济上比中和法优越,但是(1)该法是在酸性介质高温下(170℃左右)反应,对设备的要求非常苛刻,而且极易被腐蚀,不仅一次性投资大,而且大幅度地增加成本。(2)由于HCl的溢出,需要吸收装置,不注意会形成污染;(3)质量较差,含3%左右的氯离子和少量磷酸。
3、萃取法
萃取法是将湿法磷酸的净化过程与磷酸二氢钾的提取过程结合为一体,在结晶法生产磷酸二氢钾基础上,根据磷酸二氢钾在不同溶剂中具有不同的溶解度特性,选择性地使用溶剂将磷酸二氢钾从混合物中分离出来。反应方程式可表示为(S为有机溶剂):
S·H3PO4+KCl=KH2PO4+S·HCl
国内外对萃取法进行了大量的研究,先后出现过用正丁醇、有机胺、三聚氰胺、二丁基亚砜和三辛胺-环己烷-异戊醇作为萃取剂进行生产的报道。该法具有过程简单、能耗低、反应条件温和、有机溶剂可循环利用等优点,但有机溶剂价格昂贵,还需要考虑有机溶剂的回收利用,从而造成生产中投资过高。
4、离子交换
离子交换法,是利用一种阳离子或阴离子树脂,分别对H2PO4 -1离子和K离子的吸附或再生过程来合成KH2PO4。
该法生产的磷酸二氢钾虽质量较高,但蒸发量太大,(1t成品需要蒸发水15m3),能耗过高,且树脂价格昂贵,一次性投资较大。生产过程中,树脂还容易中毒而全部更换,这就给生产带来麻烦和增大成本。还有就是氯化铵等废水的环境污染,如果废水回收能耗又太高。
该工艺还可以用氯化钾与碳酸氢铵通过离子交换先生产碳酸氢钾,再与磷酸反应生产磷酸二氢钾(相当于中和法)。
5、磷酸二氢钠复分解法
磷酸二氢钠复分解法是将氯化钾中的钾离子与正磷酸盐的磷酸二氢根,通过复分解反应,
生成磷酸二氢钾,其化学反应如下:
Na2CO3+2H3PO4=2NaH2PO4+CO2+H2O
NaH2PO4+KCl=KH2PO4+NaCl
该法的特点是:生产设备简单,反应条件平和,操作方便,没有污染,质量可靠,成本较中和法每吨下降1000元以上。按说该法已是比较理想的工艺,但仍有一定不足之处,就是副产品氯化钠价值太低,仍然影响磷酸二氢钾成本,而且生产周期比较长。
6、磷酸二氢铵复分解法
为寻找最理想的磷酸二氢钾生产工艺,科学工作者在几十年前就提出了用磷酸二氢铵与氯化钾进行复分解反应,生产磷酸二氢钾和氯化铵的生产方法,反应方程如下:
NH4H2PO4+KC1=KH2PO4+NH4Cl
或NH4HCO3(NH3)+H3PO4+KC1=KH2PO4+2NH4Cl+CO2+H20
不难看出,该反应与2NH4HCO3+2H3PO4+2KC1=2KH2PO4+2NH4Cl+2CO2+2H20相比,成本要低得多。按方程式及实际生产计算,0.4t纯碱(1300元/t)520元,0.6t碳铵(400元/t)240,0.4t氯化铵(800元/t)320元,0.43 t氯化钠(l00元/t)43元,成本相差557元。
因为NH4H2PO4+KCl=KH2PO4 +NH4Cl反应进行不到底,从图象上也找不到理想的途径,因此该反应的研究进展缓慢。最早见到的是英国 AlbrgntWillon公司的成果。该法是用热法磷酸吸收氨生成磷酸二氢铵,磷酸二氢铵与氯化钾在80℃下进行复分解反应生成了磷酸二氢钾。分离产品后的母液再与CaO反应,生成磷酸二氢钙、并从残渣中回收氨与氯化钾供循环用,该法磷酸二氢钾收率较低,仅为63%。
日本有田秀南等人建立了用磷酸铵和氯化钾为原料,同时制取磷酸二氢钾和氯化铰的方法,据说收率很高,有较高的价值,但未工业化生产。
近年也有人以碳酸氢铵、磷酸、氯化钾生产磷酸二氢钾工艺进行研究,磷酸二氢钾收率在95%左右,副产品为以氯化铵为主的元素复合肥,磷酸二氢钾含量一次性达92%以上,并能达到98%。
7、沸石法海水提取磷酸二氢钾。
8、电渗析法。
9、湿法磷酸直接法工艺。

『贰』 磷酸根化学式是什么

磷酸根的化学符号是PO4,其离子形式为PO4(3-),带有-3的化合价。它的分子量为95,以PO4形式存在的磷酸盐通常为固态。值得注意的是,磷酸根的氢化物有二氢盐H2PO4(-),它显示酸性;一氢盐HPO4(2-)和正盐PO4(3-)则表现出碱性特性。

在磷酸根分析仪的工作原理中,关键在于利用离子在固定相和流动相之间分配系数的差异。样品通过离子交换树脂柱时,由于不同离子对树脂的亲和力不同,导致它们分离。随后,样品中的离子会进入一个抑制器,这个抑制器的作用在于降低洗脱液的电导背景,增强被测离子的响应信号,并排除样品中的阳离子。离子随后流经电导池,通过电导检测器进行测量,形成各离子的色谱图。通过保留时间的判断进行定性,峰高或峰面积的测定则用于定量分析,从而计算出离子的含量。

『叁』 什么叫做离子交换树脂的再生

  1. 离子交换树脂是一种聚合物,带有相应的功能基团。一般情况下,常规的钠离子交版换树脂带有大量的权钠离子。当水中的钙镁离子含量高时,离子交换树脂可以释放出钠离子,功能基团与钙镁离子结合,这样水中的钙镁离子含量降低,水的硬度下降。硬水就变为软水,这是软化水设备的工作过程。

    2.当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后,树脂的软化能力下降,可以用氯化钠溶液流过树脂,此时溶液中的钠离子含量高,功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合,这样树脂就恢复了交换能力,这个过程叫做“再生”。

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