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磷酸氫二銨
來源:互聯網

磷酸氫二(英文名Diammonium hydrogen phosphate),別名磷酸二銨或DAP(商品名),是一種無機磷酸鹽和銨鹽,是磷酸的二銨鹽。呈無臭白色結晶或粉末狀,無味或有淡氨氣味,清涼咸味。不溶于乙醇、丙酮,易溶于水。DAP養分含量高,物理性質和化學性質優良,既可作肥料直接施用,也是復混肥和液體肥料的重要磷源。DAP有很多種用途,包括但不限于用作培養酵母的養料、飼料添加劑、制備磷化肥、廢水處理和化工制藥。

礦產分布范圍

工業磷酸氫二銨主要由從磷礦中提取的磷酸制備。

世界上幾乎所有的國家都有磷礦床分布,其中80%以上的磷礦資源集中分布在摩洛哥和西撒哈拉沙漠南非、美國、中國、約旦俄羅斯

中國是世界上主要產磷國之一,磷礦資源相當豐富,資源總量接近500億噸,僅次于摩洛哥,居世界第二位,但高品位磷礦儲量低,云南省貴州省四川省、湖北是我國磷礦最為豐富的4個省份。其磷礦的資源特點是資源儲量大,分布比較集中;低品位磷礦多,富礦資源少。

物質結構

分子式為(NH4)2HPO4。磷酸氫根離子由磷氧四面體構成,其外通過離子鍵與兩個銨根離子連在一起。

在磷酸分子中P原子是sp3雜化的,3個雜化軌道與氧原子間形成3個σ鍵,另一個P—O鍵是由一個從磷到氧的σ配鍵和兩個由氧到磷的d-p配鍵組成的。σ配鍵是磷原子上的一對孤對電子向氧原子的空軌道配位而形成。d←p配鍵是氧原子的py、pz軌道上的兩對孤對電子和磷原子的dxz、dyz空軌道重疊而成。由于磷原子3d能級比氧原子的2p能級能量高很多,組成的分子軌道不是很有效的,所以P—O鍵從數目上來看是三重鍵,但從鍵能和鍵長來看是介于單鍵和雙鍵之間。

理化性質

物理性質

磷酸氫二銨為無色透明和無臭的單斜晶系或白色粉末。25攝氏度時密度1.619克/立方厘米。熔點100℃,熔解時分解。味咸,且有薄荷涼味。易溶于水,水溶液呈堿性,不溶于醇、丙酮和氨。折射率為α:1.508;β:1.516;γ:1.526,比熱容43.5焦耳/(摩爾·攝氏度)。

化學性質

酸堿度

1%磷酸氫二銨水溶液呈弱堿性,pH為8。

分解反應

磷酸氫二銨加熱至155℃分解,但在室溫下也有可能逐漸地分解釋放出氨氣,而形成磷酸二氫銨。

高溫條件下分解生成偏磷酸銨。

與酸反應

磷酸氫二銨可以和酸反應,如和鹽酸反應。

與堿反應

磷酸氫二銨可以和堿反應,能與氨水反應生成磷酸銨

與鹽反應(復分解反應)

磷酸氫二銨能與某些金屬鹽類產生復分解反應。例如重量法測定鐵礦石中鎂含量時,就是在氨性溶液中用它把氯化鎂變成磷酸銨鎂沉淀。

制備方法

實驗室制備

磷酸中通入氨氣生成磷酸氫二銨。往磷酸中加入NH4OH溶液,直到phenolphthalein呈明顯堿性,進行煮沸和過濾,處理后將析出的結晶(NH4)H2PO4放在布氏漏斗上抽濾并吸干得到成品。

工業制備

利用磷礦加工生產磷酸及其磷酸鹽有兩種路線,即熱法路線(磷酸和液氨反應)和濕法路線(萃取磷酸與液氨反應的中和法)。

熱法路線與濕法路線相比較,前者產品生產的磷酸氫二銨純度高、工藝過程較簡單;后者利用濕法萃取磷酸,成本低廉。

熱法路線(磷酸中和液氨法)

熱法路線是采用黃磷為原料,通過氧化、水合得到工業磷酸或生產磷酸鹽。

將熱法磷酸用蒸餾水稀釋(水:磷酸=1.3:1)成稀磷酸,用輸酸泵送入第一段管式反應器中與氨氣進行中和反應,把反應液用泵送入第二段管式反應器中與氨氣進一步反應,使反應液 pH值達8.0左右,加入除砷劑和除重金屬劑進行溶液凈化,過濾,除去砷和重金屬等雜質,濾液送入精調罐中調節 pH值至7.8-8.0,送入蒸發器蒸發濃縮至相對密度1.3,送入冷卻結晶器,經冷卻結晶,離心分離出母液后,干燥,制得食用磷酸氫二銨成品。

該路線優點是純度高、工藝過程較簡單,主要問題是能耗高、污染嚴重、成本高。

濕法路線(萃取磷酸中和液氨法)

濕法路線則是先將中低品位磷礦經選礦使P2O5含量達到30%以上,再用硫酸分解得到粗磷酸,經萃取反萃得到精制磷酸。但該路線主要問題是選礦成本較高、環境污染嚴重,而且磷礦分解率低,生產的磷酸質量較難達到工業磷酸的要求。

萃取磷酸加入一定量的過氧化氫,使磷酸溶液中的二價鐵氧化,將磷酸送入管式混合反應器中與氨氣進行中和反應,經二段反應使pH達8.0左右,經壓濾機過濾后,濾液送入精調罐中調節pH至7.8~8,送入蒸發器蒸發濃縮至相對密度1.3,放入冷卻結晶器,冷卻后的結晶液經離心分離、干燥,制得磷酸氫二銨成品。

創新制法

用磷酸分解中低品位磷礦

礦粉以一定的摩爾比(以P2O5計)在恒溫加熱套中恒速攪拌反應,一段時間后將反應液過濾,得到濾餅(未參加反應的硅渣)和磷酸二氫鈣溶液。向磷酸二氫鈣溶液中加入一定量的硫酸,反應后過濾得到硫酸鈣和濕法磷酸液。該酸一部分作為原料制備磷酸二銨,一部分則作為循環酸用來分解礦粉。所得粗磷酸和三聚氰胺(Mel),以一定的摩爾比在室溫下恒速攪拌反應,真空抽濾得到濾餅Mel·H3PO4。加入飽和(NH4)2HPO4溶液中恒溫油浴密閉反應,并向反應液中不斷通入氨氣,直至pH值到達一定范圍。反應完成后趁熱抽濾,濾餅為三聚胺,洗水返回氨化反應器中;濾液冷卻時繼續通入氨氣,將冷卻結晶后的溶液抽濾,濾液為飽和(NH4)2HPO4溶液,烘干后即為產品(NH4)2HPO4。

采用大陰大陽離子沉淀原理使磷與其他雜質離子分離而得到工業級磷酸二銨。可減輕中低品位磷礦利用率低、環境污染等問題。

磷酸一銨母液為原料

用磷酸一銨母液為原料與氨水進行中和反應,直至中和料漿的pH值為6~9,反應后得到全水溶性磷酸氫二銨產品。

應用領域

工業方面

工業級用于浸漬木材及織物以增加其耐久性,也用于紙張和植物纖維的阻燃處理及燈芯的浸漬處理(增加耐用性及火柴點燃后的自熄火處理);可作干粉滅火劑,熒光燈用的磷素;還用于印刷制版、電子管制造業及陶瓷與搪瓷業,可作錫、銅、青銅和鋅的焊接熔料,印染行業毛織物的鉻染,廢水生化處理,軍工用作火箭發動機馬達隔熱材料的阻燃劑。

農業方面

肥料級主要用作高濃度氮磷復合肥料。磷酸氫二銨(DAP)養分含量高,物理性質和化學性質優良,既可作肥料直接施用,也是復混肥和液體肥料的重要磷源,被眾多農業生產者所喜愛。飼料級用作反急動物的飼料。

食品方面

食品添加劑磷酸氫二銨在食品加工中可用作中和劑、面團調和劑、酸度調節劑、膨松劑、酵母食品、面包改進劑、釀造的發酵助劑,也可用于精制糖。

其他方面

除上述應用外,磷酸氫二銨還在臨床上用作利尿劑,在藥劑中充當緩沖劑和泡騰劑,以及在實驗室中用作分析試劑、緩沖劑等。

安全事宜

消防相關

磷酸氫二銨不可燃燒,其周圍環境著火時允許使用包括干粉、泡沫等各種滅火劑滅火。另外在救火過程中應預防粉塵擴散,避免粉塵爆炸。

健康相關

吸入磷酸氫二銨粉末后可能造成咳嗽及呼吸短促,應提前進行室內排氣或個人呼吸防護,不慎吸入多呼吸新鮮空氣,適當休息并尋求醫療幫助。

磷酸氫二銨對皮膚和黏膜有輕度刺激,吸入或食入體內會引起嚴重腹瀉。接觸磷酸氫二銨應提前佩戴防護手套以及安全護目鏡等防護裝備,如不慎被試劑接觸皮膚或眼睛可能會導致發紅疼痛,應脫去污染的衣服,然后用水和肥皂沖洗皮膚,并尋求醫療護理;或者用大量水沖洗眼睛幾分鐘(如方便請取下隱形眼鏡),然后就醫。

為防止不慎攝入試劑,從事磷酸氫二銨相關生產工作時不得進食、飲水或吸煙,不慎攝食可能導致腹部肌肉痙攣、惡心、咽喉痛或嘔吐,應立即漱口,并就醫。

化學危險

加熱至100攝氏度以上時,該物質發生分解生成有毒或腐蝕性蒸汽(氮和氮氧化物與磷氧化物)。磷酸氫二銨可與一些強氧化劑發生劇烈反應(特別是氯酸鉀),引起火災和爆炸危險。另外其可與強堿發生反應,生成有毒氣體(氮)。

運輸儲存

磷酸氫二銨應與強氧化劑、強堿分開存放,并置于通風良好的室內。

附:溢漏處理

將溢漏物質清掃入容器中,用大量水沖掉殘余物。

參考資料 >

Diammonium hydrogen phosphate.PubChem.2023-03-26

2023-2028年中國磷礦及磷化工產業發展預測及投資分析報告.中國行業報告研究中心.2023-06-04

磷酸CAS#:7664.Chemical book.2023-06-13

0217 磷酸氫二銨.國際化學品安全卡.2023-04-02

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