碳酸钠脱除湿法磷酸中氟的反应动力学研究
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（ 明理 工 大 学 化 学 工程 学 院 ， 昆 云南 昆 明 ６ ０ ０ ） ５ ５ ０
摘
要 ： 用碳酸钠为脱 氟剂 ， 究 了湿法磷 酸的脱 氟反应 动 力学 ， 究结果显 示碳酸钠 脱 氟反 应 采 研 研
为 二 级 反 应 ， 应 速 率 常数 与 温 度 的 关 系为 ｋ ． ４ ｅ ｐ － ３ ５． ／ ） 反 应 活 化 能 为 ２ ． ３ Ｊｔｏ。 反 ＝０ ２ ８７ｘ （ ５ ８ Ｔ ， ４ ８ ７ ／ ｌ ｋ ｏ
其速 率方 程 的一般形 式 为 ：
ｒ 一 一 一 （） １
ｗ（ ｅＯ ） １ ２ ５ ｗ（ ｉ ） ０ ５ ， Ｆ ２ ３ 一 ． ４／， ＳＯ２ 一 ． ７ 云南 富 ９
收 稿 日期 ：０ ２０ —０ ２ １—１３ 作者简介 ： 丽红 （９ ８ ）女 ， 蒋 １ ６ 一 ， 云南 昆明人 ， 明理 工大 昆
酸 中氟离 子 的存 在将 直接 影 响其在精 细磷 酸盐生
产 中的应 用 。作 者 以碳酸 钠为脱 氟剂 研究 湿法磷 酸 的脱氟 反应 动力 学 ， 为湿法磷 酸氟 净化模 拟 、 放
大、 优化应 用 提供理论 基 础 。
取一定 量 经陈 化 、 清 、 色 、 硫 后 的预 处 澄 脱 脱
碳 酸钠与 氟硅 酸 的化 学反 应式 为 ：
Ｎａ ＣＯ３ Ｈ２ ｉ ６＝ ２ ＋ ＳＦ ＝ ＝Ｎａ Ｓ Ｆ ＋ ＣＯ２ Ｈ ２ ２ ｉ６ ＋ Ｏ
湿法 磷酸 ： （ ２ 一２ ． ９ ， Ｓ ￣ ） ｚ Ｐ Ｏ ） ６ ８ ｗ（ Ｏ 一 一 ｅ ３ ９ ， Ｆ ） １ ３ ％ ， Ａ１ ３ 一 ２ １ ， ． ７ ｗ（ 一 ． ４ 叫（ ２ ） ． ７ Ｏ
理酸 于 ２ ０ｍＬ烧 杯 中 ， 于恒 温 水 浴 中进 行 搅 ５ 置
１ 实 验
１ １ 试 剂与 仪器 ．
拌， 恒温 之后加 入一定 量 的脱 氟剂 ， 经反 应 、 置 、 静 过滤 分离 后得 净化 酸 ， 化酸取 样分 析 ＿ 。 净 ６ ］
１３ 动 力学 模型 推导 ．
分析天平 ： Ｇ３ ８ 上 海 天平 仪器 厂 ； Ｔ ２Ａ， 电热 恒 温水浴锅 ： Ｚ Ｗ－ －， Ｄ Ｋ Ｄ ４ 北京 市永 光 明医疗 仪 器厂 ； 电动搅 拌 器 ： ２—Ｆ 杭 州 仪 表 电机 厂 ； 空 干 燥 １ ５２ ， ３ 真
价格 不断上 涨 ， 之磷 矿资 源 日趋 贫化 ， 加 热法 磷酸 的生 产与 发展 受到 严 重 限制 ， 在 客 观 上 促进 了 这 湿法 磷酸 的发展 。湿 法磷 酸设备 简单 、 电量小 、 耗 便 于操 作管 理 、 产成 本低 ｌ ， 由于磷 矿及 生产 生 ２但 ］
瑞 化工 有 限公 司生产 ； 碳酸钠 ： 京化 工厂 ； 北 盐酸 ：
成 都 欣 海兴 化 工试 剂 厂 ； 檬 酸 、 檬 酸 三钠 ： 柠 柠 天 津 市博 迪化 工有 限公 司 ； 酸 ： 硝 四川省德 阳市化 学 试 剂 厂 ； 化 钠 、 醇 ： 津 化 学 试 剂 厂 ； 甲 酚 氟 乙 天 溴 绿 ： 海化学 试剂 厂 ， 上 氢氧化 铝 、 二氧化 硅 ： 重庆 东 方 试剂 厂 ； 以上试 剂均 为分 析纯 。
学化学 工程学 院教 授 ， 士 ， 博 硕士 生导师 ， 事精细 化工 从
品及相关研究 。 ＊云 南 省 重 点 学 科 建 设 项 目 。
式 中 ：Ａ Ｃ 一氟 硅酸 的浓 度 ；Ｂ Ｃ一碳 酸钠 的浓 度 。 取 Ａ 和 Ｂ的 初始 浓度 与反 应 计 量 系数 成 比
磷 酸是 生产 磷 酸盐 、 细磷 酸 盐 重要 的 中 间 精 体 ， 据生 产方 法 的不 同分 为热 法 磷 酸 和 湿法 磷 根 酸 。热法磷 酸 曾 因其 质 纯 、 浓度 高 而 广 泛应 用 于 各 种精 细磷 酸盐 的生产 ， 但热 法磷 酸能 耗高 、 环境
污染严 重 、 资 与生产 成本 高＿ ， 投 １ 近年来 由于 能源 Ｊ
方法 所 限 ， 所得 湿 法磷 酸 浓 度低 、 杂质 多 ， 获得 为
箱 ： Ｚ －００北京 市永光 明医疗 仪器厂 ； 环水真 Ｄ Ｆ６５ ， 循 空泵 ：ＨＢ型 ， 州 长 城科 工 贸有 限公 司 ； 光 光 Ｓ 郑 分 度仪 ：２ ， ７１上海 精密 科 学仪器 有 限公 司 ； 氟离 子选 择性 电极 ：Ｆ１上海精密科 学仪器有 限公 司 ； 比 Ｐ ＿， 参 电极 ：２ ， ２ ２ 上海 精 密科 学仪 器有 限公 司 ； 恒温磁 力 搅 拌器 ：５２常 州澳华 仪器有 限公 司 。 ８—，
科 研 开 发
Ｓ Ｎ ＆Ｅ Ｎ Ｏ化 ＥＣ ＵＲ Ｃ Ｃ Ｔ Ｈ Ｌ Ｙ 科 ＭＡＩ： ３ Ｉ Ｅ Ｃ ＯＧＩ Ｈ２ ，３ＳＹ Ｅ Ｃ ，２（３ ２ Ｎ Ｉ２）￣ 工技０Ｌ ＤＴ １０ ０ Ｎ
碳 酸钠 脱 除湿 法磷 酸 中氟 的反 应 动 力 学研 究 ＊
蒋丽红 ， 纳海 英 ， 陈雪 萍
１２ 方 法 ．
可用 于精 细磷 酸盐 生 产 的 湿法 磷 酸 ， 须 对 湿法 必 磷 酸进 行净 化 ［ 。在湿 法磷 酸 的深 度净 化 过程 ３ ］ 中， 多数净 化方 法均有 一共 同的缺点 ， 即对 阳离子 净化 效果较 好 ， 阴离子则 难 以除去 ， 对 因此 往往需 先 对 其 中的 阴 离 子 杂 质 进 行 预 脱 除Ｌ ］ 湿 法 磷 ６ ，
动力学方程可靠性较好 ，５ 及 ３ 下动２℃ Ｏ℃ ４
学方 程 计 算 值 与 实验 值 的 相 对 误 差 小 于 ７ 。
关键词 ： 碳酸钠 ； 湿法磷 酸； 氟； 力学 脱 动
中图分类号 ： ＴＱ １ ６ ３ ２ ． ５ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ｉ ０ ８０ １ （０ ２ ０ —０ ００ ０—５ １ ２ １ ） ３０ ３ ３ １
摘
要 ： 用碳酸钠为脱 氟剂 ， 究 了湿法磷 酸的脱 氟反应 动 力学 ， 究结果显 示碳酸钠 脱 氟反 应 采 研 研
为 二 级 反 应 ， 应 速 率 常数 与 温 度 的 关 系为 ｋ ． ４ ｅ ｐ － ３ ５． ／ ） 反 应 活 化 能 为 ２ ． ３ Ｊｔｏ。 反 ＝０ ２ ８７ｘ （ ５ ８ Ｔ ， ４ ８ ７ ／ ｌ ｋ ｏ
其速 率方 程 的一般形 式 为 ：
ｒ 一 一 一 （） １
ｗ（ ｅＯ ） １ ２ ５ ｗ（ ｉ ） ０ ５ ， Ｆ ２ ３ 一 ． ４／， ＳＯ２ 一 ． ７ 云南 富 ９
收 稿 日期 ：０ ２０ —０ ２ １—１３ 作者简介 ： 丽红 （９ ８ ）女 ， 蒋 １ ６ 一 ， 云南 昆明人 ， 明理 工大 昆
酸 中氟离 子 的存 在将 直接 影 响其在精 细磷 酸盐生
产 中的应 用 。作 者 以碳酸 钠为脱 氟剂 研究 湿法磷 酸 的脱氟 反应 动力 学 ， 为湿法磷 酸氟 净化模 拟 、 放
大、 优化应 用 提供理论 基 础 。
取一定 量 经陈 化 、 清 、 色 、 硫 后 的预 处 澄 脱 脱
碳 酸钠与 氟硅 酸 的化 学反 应式 为 ：
Ｎａ ＣＯ３ Ｈ２ ｉ ６＝ ２ ＋ ＳＦ ＝ ＝Ｎａ Ｓ Ｆ ＋ ＣＯ２ Ｈ ２ ２ ｉ６ ＋ Ｏ
湿法 磷酸 ： （ ２ 一２ ． ９ ， Ｓ ￣ ） ｚ Ｐ Ｏ ） ６ ８ ｗ（ Ｏ 一 一 ｅ ３ ９ ， Ｆ ） １ ３ ％ ， Ａ１ ３ 一 ２ １ ， ． ７ ｗ（ 一 ． ４ 叫（ ２ ） ． ７ Ｏ
理酸 于 ２ ０ｍＬ烧 杯 中 ， 于恒 温 水 浴 中进 行 搅 ５ 置
１ 实 验
１ １ 试 剂与 仪器 ．
拌， 恒温 之后加 入一定 量 的脱 氟剂 ， 经反 应 、 置 、 静 过滤 分离 后得 净化 酸 ， 化酸取 样分 析 ＿ 。 净 ６ ］
１３ 动 力学 模型 推导 ．
分析天平 ： Ｇ３ ８ 上 海 天平 仪器 厂 ； Ｔ ２Ａ， 电热 恒 温水浴锅 ： Ｚ Ｗ－ －， Ｄ Ｋ Ｄ ４ 北京 市永 光 明医疗 仪 器厂 ； 电动搅 拌 器 ： ２—Ｆ 杭 州 仪 表 电机 厂 ； 空 干 燥 １ ５２ ， ３ 真
价格 不断上 涨 ， 之磷 矿资 源 日趋 贫化 ， 加 热法 磷酸 的生 产与 发展 受到 严 重 限制 ， 在 客 观 上 促进 了 这 湿法 磷酸 的发展 。湿 法磷 酸设备 简单 、 电量小 、 耗 便 于操 作管 理 、 产成 本低 ｌ ， 由于磷 矿及 生产 生 ２但 ］
瑞 化工 有 限公 司生产 ； 碳酸钠 ： 京化 工厂 ； 北 盐酸 ：
成 都 欣 海兴 化 工试 剂 厂 ； 檬 酸 、 檬 酸 三钠 ： 柠 柠 天 津 市博 迪化 工有 限公 司 ； 酸 ： 硝 四川省德 阳市化 学 试 剂 厂 ； 化 钠 、 醇 ： 津 化 学 试 剂 厂 ； 甲 酚 氟 乙 天 溴 绿 ： 海化学 试剂 厂 ， 上 氢氧化 铝 、 二氧化 硅 ： 重庆 东 方 试剂 厂 ； 以上试 剂均 为分 析纯 。
学化学 工程学 院教 授 ， 士 ， 博 硕士 生导师 ， 事精细 化工 从
品及相关研究 。 ＊云 南 省 重 点 学 科 建 设 项 目 。
式 中 ：Ａ Ｃ 一氟 硅酸 的浓 度 ；Ｂ Ｃ一碳 酸钠 的浓 度 。 取 Ａ 和 Ｂ的 初始 浓度 与反 应 计 量 系数 成 比
磷 酸是 生产 磷 酸盐 、 细磷 酸 盐 重要 的 中 间 精 体 ， 据生 产方 法 的不 同分 为热 法 磷 酸 和 湿法 磷 根 酸 。热法磷 酸 曾 因其 质 纯 、 浓度 高 而 广 泛应 用 于 各 种精 细磷 酸盐 的生产 ， 但热 法磷 酸能 耗高 、 环境
污染严 重 、 资 与生产 成本 高＿ ， 投 １ 近年来 由于 能源 Ｊ
方法 所 限 ， 所得 湿 法磷 酸 浓 度低 、 杂质 多 ， 获得 为
箱 ： Ｚ －００北京 市永光 明医疗 仪器厂 ； 环水真 Ｄ Ｆ６５ ， 循 空泵 ：ＨＢ型 ， 州 长 城科 工 贸有 限公 司 ； 光 光 Ｓ 郑 分 度仪 ：２ ， ７１上海 精密 科 学仪器 有 限公 司 ； 氟离 子选 择性 电极 ：Ｆ１上海精密科 学仪器有 限公 司 ； 比 Ｐ ＿， 参 电极 ：２ ， ２ ２ 上海 精 密科 学仪 器有 限公 司 ； 恒温磁 力 搅 拌器 ：５２常 州澳华 仪器有 限公 司 。 ８—，
科 研 开 发
Ｓ Ｎ ＆Ｅ Ｎ Ｏ化 ＥＣ ＵＲ Ｃ Ｃ Ｔ Ｈ Ｌ Ｙ 科 ＭＡＩ： ３ Ｉ Ｅ Ｃ ＯＧＩ Ｈ２ ，３ＳＹ Ｅ Ｃ ，２（３ ２ Ｎ Ｉ２）￣ 工技０Ｌ ＤＴ １０ ０ Ｎ
碳 酸钠 脱 除湿 法磷 酸 中氟 的反 应 动 力 学研 究 ＊
蒋丽红 ， 纳海 英 ， 陈雪 萍
１２ 方 法 ．
可用 于精 细磷 酸盐 生 产 的 湿法 磷 酸 ， 须 对 湿法 必 磷 酸进 行净 化 ［ 。在湿 法磷 酸 的深 度净 化 过程 ３ ］ 中， 多数净 化方 法均有 一共 同的缺点 ， 即对 阳离子 净化 效果较 好 ， 阴离子则 难 以除去 ， 对 因此 往往需 先 对 其 中的 阴 离 子 杂 质 进 行 预 脱 除Ｌ ］ 湿 法 磷 ６ ，
动力学方程可靠性较好 ，５ 及 ３ 下动２℃ Ｏ℃ ４
学方 程 计 算 值 与 实验 值 的 相 对 误 差 小 于 ７ 。
关键词 ： 碳酸钠 ； 湿法磷 酸； 氟； 力学 脱 动
中图分类号 ： ＴＱ １ ６ ３ ２ ． ５ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ｉ ０ ８０ １ （０ ２ ０ —０ ００ ０—５ １ ２ １ ） ３０ ３ ３ １