聚磷酸盐课件

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，P－O－P键键角在120～1800范围内变化。

2、制备原理

焦磷酸钠是由Na2HPO4在350～4000C脱水聚合制得。

2Na2HPO4Na4P2O7+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。

（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（CaHPO4·2H2O）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

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4.3～14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+-O—P—O—P—O—P—O-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－Ⅰ型（α型，高温型）；Na5P3O10－Ⅱ（β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13gNa5P3O10/100g溶液。Na5P3O10－Ⅰ和Na5P3O10－Ⅱ比六水合物更易溶于水。

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

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。

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400±200C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：

喷雾干燥尾气处理磷酸中和碳酸钠聚合成品包装破碎筛分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：GB9983—88

指标名称指标

优级一级二级

五氧化二磷，％≧

57.056.555.0

三聚磷酸钠，％≧959085

水不溶物，％≦0.100.100.15

铁（Fe），％≦0.0070.0150.030

pH值（1％溶液）