磷酸氢二钠的结晶

性质：白色粉末、片状或粒状物。易溶于水，其水溶液呈碱性；不溶于醇。用途：用作软水剂, 织物增重剂, 防火剂, 并用于釉药, 焊药, 医药, 颜料, 食品工业及制取其它磷酸盐，也用作工业水质处理剂、印染洗涤剂、品质改良剂、抗生素培养剂、生化处理剂等。

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湿法磷酸制备食品添加剂磷酸氢二钠的结晶条件控制

由于磷酸氢二钠的纯度不同,将直接影响它的应用范围和使用价值。食品添加剂磷酸盐是目前世界各国应用最广泛的食品品质改良剂之一,它广泛应用于加工型食品的各个领域,对于食品品质改良起着重要作用。其作用机理是通过保水、保湿、填充、增塑、乳化、增容及改善流变性能,实现食品加工中改进食品外观及感触功能。当以湿法磷酸为原料制备食品添加剂磷酸氢二钠盐时,其得率与纯度除与目前国内外采用的不同的湿法磷酸的净化方法有关外[1~4],还与制备的后续阶段所采用的结晶方法有关。本文将研究在采用相同的反应条件的前提下,不同的结晶方法对除杂和磷酸氢二钠纯度的影响。

1材料与方法

1·1材料与设备

氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠、乙醇市售;湿法磷酸由贵州宏福实业有限公司提供,其成分见表1所示。

D/Max-2200型X-射线衍射仪, 722分光光度计,反应装置一套,结晶装置.

1·2实验方法

1·2·1原料处理先将湿法磷酸稀释到比重约为1·13左右[5,6],然后用活性炭对其进行脱色处理,约24h。

1·2·2反应条件的确定本实验的反应条件是在先期已完成的湿法磷酸制备食品添加剂磷酸氢二钠的反应条件控制研究的基础之上确定的,反应过程主要包括中和反应和复分解反应,其中中和反应条件确定为:采用Ca(OH)2溶液进行中和,搅拌速度为:600r/min,反应温度50℃,反应时间3h,反应终点pH3·0。复分解反应条件确定为:加入无水碳酸钠,反应温度90℃,反应时间2h,然后用NaOH溶液调整pH,趁热过滤。在滤液中加入硫化钠溶液,进行反应,然后抽滤,并在滤液中加入双氧水和钡盐,以除去SO2-4。

1·2·3结晶本实验采用两种不同的结晶方法进行结晶效果比较,即将上述反应得到的溶液分别采用蒸发结晶和有机溶剂(乙醇)结晶。

1·3分析方法

采用原子吸收光谱(AAS)、X-射线衍射(XRD)进行检测,其条件如下:AASP:E603型,在波长248·3~766·0nm、夹缝0·2~0·7nm范围测定,用分光光度计,采用容量法;XRD: D/Max-2200型X-射线衍射仪,CuKα辐射,石墨单色器滤波,管电压40kV,管电流30mA。

2结果与讨论

首先按1·2·2的反应条件,制取得到反应液,然后分别采用蒸发结晶的方法和有机溶剂(乙醇)结晶的方法进行结晶。

2·1蒸发结晶

在蒸发结晶时,先将上述得到的反应液进行缓慢加热,待液面出现晶膜时停止加热,冷却结晶,并进行两次重结晶,得到样品1。

2·2有机溶剂(乙醇)结晶

在磷酸钠盐溶液中缓慢加入相同体积的无水乙醇[7,8],边加边搅拌,可观察到溶液内慢慢析出又细又匀的晶体,然后反复两次重结晶后得到样品

2。

2·3分析检测

对采用两种不同结晶方法所获得的样品分别进行结构检测和成分检测。

2·3·1X-射线衍射测定分别将用蒸发结晶法和乙醇结晶法得到的样品,用X-射线衍射进行测定,其结果见图1和图2。

经X-射线衍射测定,根据晶体对X-射线的衍射特征-衍射线的方向和强度(以面网间距值d和相对强度I/I1表征)来鉴定物质的物相,由XRD图谱1和图谱2可看出,样品1和样品2的主要物相均为Na2HPO4,其结构属单斜晶系,晶胞参数a0=15·71,b0=8·015, c0=12·77,β=121·4°。

通过对样品1和样品2的对比测定,可见两个XRD图谱均体现了峰高而尖、离基线近等特点,相对而言,图2(即使用有机溶剂结晶)的效果更佳。2·3·2样品化学成分检测两种结晶方法所得样品化学成分检测分析结果与食品添加剂磷酸氢二钠国家标准GB1909-1987对比,结果分别见表2。

通过对表2的数据比较,在相同的反应条件的前提下,使用蒸发结晶与使用有机溶剂(乙醇)结晶均可以得到符合GB1909-1987的食品添加剂Na2HPO4·12H2O,但两者比较而言,使用有机溶剂(乙醇)结晶所得到的产品纯度更高,尤其在Na2HPO4·12H2O的含量及氟化物的含量上相对较为明显。这是因为当采取蒸发结晶时,当水分蒸发以后,在反应阶段没有彻底除去的部分杂质会较多残存在结晶物之中,而采取有机溶剂结晶的方法,其他杂质进入结晶体的机会相对减少之故。

3结论

采用湿法磷酸制备食品添加剂磷酸氢二钠,当在相同的反应条件的前提下,蒸发结晶与有机溶剂(乙醇)结晶均可得到符合GB1909-1987标准的食品添加剂磷酸氢二钠产品,但使用有机溶剂进行结晶,比使用蒸发结晶可获得纯度更高的磷酸氢二钠。在操作方面,蒸发结晶费时耗能,而有机溶剂结晶耗材省时,两者各有优势。都博化工