膦酸

化合物

膦酸 (HO)3PO分子中一个或两个羟基为烷基或芳基置换的化合物。

理化性质

磷酸 (HO)3PO分子中一个或两个羟基为烷基或芳基置换的化合物。根据置换的烷基数目，可分为烷基膦酸RP(O)(OH)2和二烷基膦酸R2P(O)OH。

物理性质

纯净的磷酸是无色晶体，熔点42.3摄氏度，高沸点酸，易溶于水。磷酸

市售磷酸试剂是粘稠的、不挥发的浓溶液，磷酸含量83-98%。

化学性质

磷酸是三元中强酸，分三步电离，不易挥发，不易分解，几乎没有氧化性。具有酸的通性　磷酸三步电离常数

（1）与碱反应　NaOH+H3PO4=NaH2PO4+H2O 　2NaOH+H3PO4=Na2HPO4+2H2O 　3NaOH+H3PO4=Na3PO4+3H2O 　（2）与某些盐反应　NaBr+H3PO4(浓) =NaH2PO4+HBr↑ 　NaI+H3PO4(浓)= NaH2PO4+HI↑ 　原理：难挥发性酸制挥发性酸　（3）磷酸根离子具有很强的配合能力，能与许多金属离子生成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43-可以生成无色的可溶性的配合物[Fe(PO4)2]3-和[Fe(HPO4)2]-，利用这一性质，分析化学上常用PO43+掩蔽Fe3+离子。　（4）磷酸受强热时脱水，依次生成焦磷酸、三磷酸和多聚的偏磷酸。三磷酸是链状结构，多聚的偏磷酸是环状结构。[2] 　磷酸脱水

磷酸盐　磷酸盐有三类：正盐（含PO43－）、磷酸一氢盐（含HPO42－）、磷酸二氢盐（含H2PO4－）。三类盐之间的转化关系为　1、溶解性规律　正盐和一氢盐：除钾、钠、铵等少数盐外，其余都难溶于水，但能溶于强酸。　二氢盐：都易溶于水。　2、相互转化　a) 往澄清石灰水中逐滴滴加H3PO4，边滴边振荡。　现象：开始有白色沉淀生成，而后逐渐溶解。　反应方程式：　3Ca(OH)2+2H3PO4=Ca3(PO4)2↓+6H2O 　Ca3(PO4)2+H3PO4=3CaHPO4 　CaHPO4+H3PO4=Ca(H2PO4)2 　b) 往磷酸溶液中逐滴滴加澄清石灰水，边滴加振荡。　现象：开始无现象，当澄清石灰水滴到一定量时，有白色沉淀生成。磷酸

反应方程式：　Ca(OH)2+2H3PO4=Ca(H2PO4)2+2H2O 　Ca(H2PO4)2+Ca(OH)2=2CaHPO4 　2CaHPO4+Ca(OH)2=Ca3(PO4)2↓+2H2O 　3、离子共存的问题　（1）H2PO4－、HPO42－、PO43－与H+不能共存　（2）H2PO4－、HPO42－与OH－不能共存　（3）H2PO4－与PO43－不能共存　H2PO4－+PO43－=2HPO42－　（4）H2PO4－与HPO42－、HPO42－与PO43－可共存

原料

磷酸的原料主要是磷矿和无机酸（硫酸、盐酸或硝酸，主要为硫酸）。天然磷矿分磷灰石和磷块岩两大类,其主要成分都是氟磷酸钙〔Ca10F2(PO4)6〕。磷矿的品位和有害杂质的种类及含量，对湿法磷酸生产的技术经济影响很大，开采的磷矿一般需经过富集处理，提高其品位和排除杂质，方能满足湿法磷酸生产的要求。

磷酸的工业制法

工业上常用浓硫酸跟磷酸钙反应制取磷酸，滤去微溶于水的硫酸钙沉淀，所得滤液就是磷酸溶液。　PO43-的检验　若在待测液中滴加AgNO3溶液，有黄色沉淀生成，再滴入稀HNO3，黄色沉淀溶解，则可证明原溶液中含有PO43－。　若待测液呈酸性，则应先在待测液中滴氨水至中性，再滴加AgNO3溶液和稀HNO3。

健康危害

蒸气或雾对眼、鼻、喉有刺激性。口服液体可引起恶心、呕吐、腹痛、血便或休克。皮肤或眼接触可致灼伤。慢性影响：鼻粘膜萎缩、鼻中隔穿孔。长期反复皮肤接触，可引起皮肤刺激。

用途

工业磷酸

分子式：H3PO4 　分子量：98 工业磷酸

酸性：中强酸　规格：工业用（85%、80%、75%）：符合GB2091-2003；客户要求　包装：20L塑桶；200L塑桶；客户要求　用途：金属表面处理剂，磷酸盐原料制品，有机反应催化剂，耐火材料添加剂，木质原料制造活性炭的活化剂等　技术要求　1. 外观：无色透明或略带浅黄色、稠状液体　2. 工业磷酸应符合下表要求（GB2091-2003）　项目指标　85% 75% 　优等品一等品合格品优等品一等品合格品　色度/黑曾 ≤ 20 30 40 20 30 40 　磷酸(H3PO4)质量分数，% ≥ 85.0 85.0 85.0 75.0 75.0 75.0 　氯化物(Cl)质量分数，% ≤ 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 　硫酸盐(SO4)质量分数，% ≤ 0.003 0.005 0.01 0.003 0.005 0.01 　铁（Fe）质量分数，% ≤ 0.002 0.002 0.005 0.002 0.002 0.005 　砷（As）质量分数，% ≤ 0.0001 0.005 0.01 0.0001 0.005 0.01 　重金属(以Pb计) 质量分数，% ≤ 0.001 0.001 0.05 0.001 0.001 0.05

食品添加剂磷酸

分子式：H3PO4 　分子量：98 　规格：食品添加剂（85%、80%、75 磷酸盐调料

%）：符合GB3149-92；客户要求　包装：20L塑桶；200L塑桶；客户要求　用途：用作食品饮料中的澄清剂，酸味剂，酵母的营养剂，制备食品级磷酸盐　技术要求　1. 外观：无色透明或略带浅色稠状液体　2. 食品添加剂磷酸应符合下表要求（GB3149-92）　项目指标　色度/黑曾 ≤ 20.0 　磷酸(H3PO4)含量，% ≥ 85.0 　砷（As）含量，% ≤ 0.0001 　氟化物（以F计）含量，% ≤ 0.001 　重金属（以Pb计）含量，% ≤ 0.001 　氯化物（以Cl计）含量，% ≤ 0.0005 　硫酸盐(以SO4计)含量，% ≤ 0.005 　易氧化物(以H3PO3计)含量，% ≤ 0.012 　CAS No.： 7664-38-2 　EINECS 登录号：231-633-2

三磷酸盐介绍

磷酸盐有三类：正盐（含PO43－）、磷酸一氢盐（含HPO42－）、磷酸二氢盐（含H2PO4－）。三类盐之间的转化关系为　1、溶解性规律：正盐和一氢盐：除钾、钠、铵等少数盐外，其余都难溶于水，但能溶于强酸。二氢盐：都易溶于水。　化学反应　2、相互转化：a、往澄清石灰水中逐滴滴加H3PO4，边滴边振荡。现象：开始有白色沉淀生成，而后逐渐溶解。　反应方程式：　3Ca(OH)2+2H3PO4=Ca3(PO4)2↓+6H2O 　Ca3(PO4)2+H3PO4=3CaHPO4 　CaHPO4+H3PO4=Ca(H2PO4)2 　b、往磷酸溶液中逐滴滴加澄清石灰水，边滴加振荡。现象：开始无现象，当澄清石灰水滴到一定量时，有白色沉淀生成。　反应方程式：　Ca(OH)2+2H3PO4=Ca(H2PO4)2+2H2O 　Ca(H2PO4)2+Ca(OH)2=2CaHPO4↓ 　2CaHPO4+Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+2H2O 　3、离子共存的问题　（1）H2PO4－、HPO42－、PO43－与H+不能共存　（2）H2PO4－、HPO42－与OH－不能共存　（3）H2PO4－与PO43－不能共存，H2PO4－+PO43－=2HPO42－　（4）H2PO4－与HPO42－、HPO42－与PO43－可共存

生产工艺

利用硫酸分解

主要是用硫酸分解磷矿，然后将生成的磷酸与硫酸钙分离。其主要反应式为：　Ca10F2（PO4）6 10H2SO4 mH2O─→10CaSO4·nH2O 2HF 6H3PO4 （m-10n）H2O 　为避免反应生成的硫酸钙在磷矿颗粒表面形成膜层，阻碍反应继续进行，工艺上反应过程是分成两步进行。　第一步是磷矿溶解在磷酸（由后续工序返回的一部分）中生成磷酸一钙；　第二步是硫酸与磷酸一钙反应生成磷酸和硫酸钙：Ca10F2(PO4)6 14H3PO4─→10Ca(H2PO4)2 2HF；10Ca(H2PO4)2 10H2SO4 mH2O─→10CaSO4·nH2O 20H3PO4 (m-10n)H2O。　在不同的反应温度和不同的磷酸及游离硫酸浓度条件下,硫酸钙可以有三种水合物：无水物（CaSO4）、半水物（CaSO4·?H2O）和二水物（CaSO4·2H2O）。硫酸钙水合物存在的温度和含P2O5的浓度范围的相图，在实际上受游离硫酸浓度和杂质的影响，所以在应用上是近似的。　实际生产条件中，二水物硫酸钙的结晶区是磷酸浓度28%～32%P2O5、温度70～80℃。在这样条件下的磷酸生产，称为二水物工艺，它一直是工业上使用最普遍的工艺。半水物硫酸钙的结晶区是磷酸浓度40%～50%P2O5、温度90～110℃；采用这样的条件的磷酸生产,称为半水物工艺，为少数工厂所采用。无水物硫酸钙在磷酸浓度和温度很高的条件下稳定；由于材料腐蚀和其他技术上的困难，其生产工艺一直未取得成功。

湿法生产

湿法磷酸生产工艺称为硫酸钙再结晶工艺，其过程中包含着有硫酸钙结晶水合物的转变。　发展这类工艺的目的不外乎是为了获得含P2O5浓度较高的磷酸；获得较高的收率(以P2O5计);获得含杂质少的石膏。已经实现了工业化的有三种：　①半水物－二水物一段过滤工艺。控制反应物料液相浓度为30%～32%P2O5、反应温度80～100℃，使硫酸钙先生成半水物结晶,然后温度下降为65℃左右,将结晶转化为二水物后再过滤。　②半水物－二水物两段过滤工艺。用酸分解磷矿时使石膏先生成半水物结晶，控制反应物料液相浓度为40%～50%P2O5、温度90～110℃，进行半水石膏分离,获得成品磷酸。半水石膏再转入另一个反应器水化成二水物石膏，控制反应温度为约65℃、磷酸浓度为10%～15%P2O5,进行二水物石膏分离。　③二水物－半水物两段过滤工艺。磷矿用酸分解时，使石膏先生成二水物结晶，控制温度约为65℃，用离心机分离二水石膏，获得浓度为35%～38%P2O5的成品，二水石膏转入再结晶器转化成半水石膏，控制磷酸浓度为20%～25%P2O5，硫酸浓度为约20%H2SO4,反应温度为80～100℃,分离半水石膏，滤洗液返回二水物结晶槽。　湿法磷酸的生产，仍以二水物流程为主，占世界生产能力的90%以上。原因是技术较为可靠、工艺操作条件的范围宽、设备材料的腐蚀比较容易解决和投资低等。

热法生产

热法磷酸是黄磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，再经水化制成。　（化学方程式：4P+5O2=2P2O5；P2O5+3H2O=2H3PO4）　1838年，首次制成工业用的黄磷，1855～1890年间在欧洲建立了黄磷的生产厂。20世纪40～50年代，美国和德国发展了黄磷和热法磷酸的生产技术。60年代，美国曾计划大量发展黄磷和热法磷酸生产以用于肥料工业，旨在利用便宜的能源和运输黄磷比较经济的优点，后由于能源涨价，计划未能实现。热法磷酸比湿法磷酸浓度高，且产品纯，但耗电量大，价格昂贵。在水电有富余的地区，热法磷酸具有发展前途。除了苏联有少量用于肥料生产外，热法磷酸主要用于工业方面。1981年世界产量为3.145Mt(P2O5)。含硅高的磷矿，适宜于元素磷生产。含铁、镁和铝杂质高的磷矿用于黄磷生产时，将使电耗增加、磷收率降低。　有两种生产流程：一种是把燃烧和水化安排在同一塔内进行，液态磷从塔顶向下喷雾,空气由塔顶吸入,磷在塔中燃烧，冷的磷酸喷入塔内，使五氧化二磷进行水化反应，一部分冷的磷酸从塔顶形成膜层沿壁向下流动，以保护塔壁。从塔底部抽出热法磷酸送去冷却后返回塔顶。另一种是把燃烧和水化分开在两个塔内进行，在塔的外壁大量喷水以移除反应热。

多磷酸生产

生产方法有热法和湿法两种。热法多磷酸生产只需在热法磷酸的生产过程中强化冷却系统，使五氧化二磷在少量水的情况下水化即可。湿法多磷酸生产是将浓度为52%～54%P2O5的磷酸进一步脱水。有三种脱水工艺：浸没燃烧脱水；膜式蒸发脱水；强制循环真空蒸发脱水。

相关配料

磷酸盐调料　一、根据美国食品化学药碘（FCC）磷酸盐在食品工业中的功能可分为15类：　1、酸味剂：磷酸　2、抗结块剂：磷酸钙　3、抗氧化剂：次磷酸钙　4、缓冲剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠　5、面团改良剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钙、磷酸氢钙　6、乳化剂：磷酸钾、聚偏磷酸钾、焦磷酸钾、磷酸铝钠（碱性）、偏磷酸钠（不溶性）、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、聚磷酸钠（玻璃质）、焦磷酸钠　7、硬化剂：磷酸二氢钙　8、保湿剂：聚偏磷酸钾　9、发酵剂：磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、酸式焦磷酸钠、磷酸铝钠（酸性）　10、营养剂：磷酸二氢钙、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸铁、焦磷酸铁、磷酸氢镁、磷酸镁、次磷酸锰、焦磷酸铁钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠　11、防腐剂：次磷酸钠。　12、螯合剂：磷酸二氢钙、磷酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、偏磷酸钠（不溶性），聚磷酸钠（玻璃状）。　13、改良淀粉添加剂：三偏焦磷酸、磷酸二氢钾。　14、组织改良剂：焦磷酸钾、三聚磷酸钾、偏磷酸钠（不溶性）、磷酸氢二钠（玻璃质）、三聚磷酸钠。　15、发酵食品：磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钙、磷酸二氢钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾。　由上可看出：磷酸盐在食品加工中的功能主要有两点，一是品质改良剂，二是营养强化剂。

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