呂福喜，劉素芹，楊玉霄，王 丹

(天津中鹽海晶投資咨詢有限公司，天津 300450)

磷酸氫鎂主要有無水、三水和七水三種水合物,其中三水磷酸氫鎂為無色或白色斜方晶體或粉末，微溶于水,易溶于稀酸,不溶于乙醇,相對密度2.013，加熱至205 ℃時,脫去1分子結(jié)晶水。加熱至550 ℃～650 ℃時分解成焦磷酸鹽。

在醫(yī)藥上用作變質(zhì)劑和制造治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的藥物。食品行業(yè)用于營養(yǎng)增補劑、pH值調(diào)節(jié)劑、抗結(jié)劑、穩(wěn)定劑。用于包裝材料增塑劑。化肥碳酸氫銨的穩(wěn)定劑。牙膏添加劑,也用作飼料添加劑和肥料[1]。

在城市及工業(yè)污水水處理中被用作化學(xué)沉淀劑，用來去除濃度較高的水體富營養(yǎng)化污染源——氨氮[2]。

在實驗中，采用天津長蘆海晶集團第三分公司的濃厚鹵進行凈化處理得到的晶體氯化鎂為原料，最后得到三水磷酸氫鎂產(chǎn)品，摸索出較佳的工藝參數(shù)。實驗全過程均無有毒有害物質(zhì)，屬于綠色環(huán)保的生產(chǎn)工藝。

1 實驗部分

1.1 實驗裝置與流程

實驗使用的原料為天津長蘆海晶集團有限公司的濃厚鹵處理后得到的晶體氯化鎂，用其與磷酸氫二鈉的水溶液進行反應(yīng)，主要實驗設(shè)備見表1。

表1 主要實驗設(shè)備Tab.1 Main experimental equipment

實驗裝置示意圖如圖1所示。

圖1 實驗裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of experimental device

具體步驟為利用晶體氯化鎂為原料，將六水合氯化鎂溶液與十二水合磷酸氫二鈉溶液混合后，在67 ℃的水浴上加熱熟化2 d，即可制得三水合磷酸氫鎂。將產(chǎn)品進行灼燒后，對含量、灼燒失重進行檢測分析。

1.1.1 反應(yīng)溫度的規(guī)律研究

根據(jù)文獻記載，磷酸氫二鈉與氯化鎂水溶液反應(yīng)溫度需要控制在65 ℃以上，才能結(jié)晶析出三水磷酸氫鎂，而控制溫度在65 ℃以下，結(jié)晶析出七水磷酸氫鎂。化學(xué)反應(yīng)方程式為：

綜合考慮實驗儀器實際情況，試驗中配置的氯化鎂溶液濃度為1 mol/L,磷酸氫二鈉溶液濃度為0.4 mol/L。在小試過程中，課題組對反應(yīng)溫度進行了考察，結(jié)果見表2。

表2 不同反應(yīng)溫度下的產(chǎn)品純度Tab.2 Purity of product of different reaction temperature

1.1.2 反應(yīng)原溶液pH值的規(guī)律研究

在實驗中測得濃度為0.4 mol/L的磷酸氫二鈉溶液pH值約為8.7，濃度為1 mol/L的氯化鎂溶液pH值約為7。為了考查反應(yīng)原溶液的pH值對產(chǎn)品純度的影響，反應(yīng)原溶液在不同的pH值下進行了對照實驗，結(jié)果見表3。

表3 不同pH值下的產(chǎn)品純度Tab.3 Product purity at different pH value

1.1.3 反應(yīng)原料物料比的規(guī)律研究

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式可知，磷酸氫二鈉與氯化鎂物質(zhì)的量之比為1 ∶1，為了考查反應(yīng)原溶液的物料比對產(chǎn)品純度的影響，課題組在實驗過程中進行了對照實驗，結(jié)果見表4。

表4 不同原料物料比下的產(chǎn)品純度Tab.4 Product purity under different raw material ratio

1.1.4 反應(yīng)時間的影響研究

根據(jù)文獻記載，磷酸氫二鈉與氯化鎂水溶液反應(yīng)時間需要48 h，為了考查反應(yīng)時間對產(chǎn)品純度的影響，課題組在實驗過程中進行了對照實驗，結(jié)果見表5。

表5 不同反應(yīng)時間下的產(chǎn)品純度Tab.5 Purity of product under different reaction time

1.2 分析方法

(1)鑒別試驗。取試樣100 mg，溶于0.5 mL稀醋酸試液和20 mL水中。加1 mL氯化鐵試液，靜置5 min后過濾。濾液進行鎂鹽鑒別試驗。取供試品溶液，加氨試液，即生成白色沉淀；滴加氯化銨試液，沉淀溶解；再加磷酸氫二鈉試液1滴，振搖，即生成白色沉淀。分離，沉淀在氨試液中不溶解。

(2)含量分析。精確稱取灼燒殘渣約500 mg，加水50 mL和鹽酸2 mL加熱溶解。冷卻后用水稀釋至100.00 mL，混勻。取此溶液50 mL移入一400 mL燒杯，加水100 mL，加熱至55 ℃～60 ℃。經(jīng)滴定管加0.1 mol/L的EDTA二鈉15 mL，在磁力攪拌器下用氫氧化鈉試液調(diào)整pH值至10。加10 mL氨—氯化銨緩沖溶液和12滴羊毛鉻黑試液后，繼續(xù)用0.1 mol/L的EDTA二鈉滴定至由酒紅色變?yōu)榧兯{色，按下式計算殘渣中焦磷酸鎂(Mg2P2O7)含量。

Mg2P2O7含量(mg)=2×11.13×V

式中：V——滴定50.0 mL試樣液時，0.1 mol/L EDTA二鈉的耗用量，mL[1]。

2 實驗結(jié)果與討論

通過實驗考察了反應(yīng)溫度、溶液的pH值、物料比、反應(yīng)時間對產(chǎn)品純度的影響，并且得到了實驗數(shù)據(jù)。

實驗研究過程中的產(chǎn)物中不含有毒有害物質(zhì)，不會造成二次污染，經(jīng)濟、社會、環(huán)保意義明顯。

3 結(jié)論

實驗以晶體氯化鎂為原料，將六水合氯化鎂溶液與十二水合磷酸氫二鈉溶液進行反應(yīng)得到三水磷酸氫鎂，考察了實驗的反應(yīng)溫度、溶液的pH值、物料比、反應(yīng)時間，得出以下主要結(jié)論。

1)隨著溫度升高，產(chǎn)品純度并未隨之提高，綜合考慮實驗儀器的實際溫度控制情況，較適宜的反應(yīng)溫度為67 ℃。

2)當(dāng)反應(yīng)原溶液的pH值控制在6.5和8.5之間，隨著pH值降低升高，產(chǎn)品純度也隨之提高。磷酸氫二鈉溶液的pH值大約為8.5，無需調(diào)低的情況下對主反應(yīng)較有利。

3)實驗結(jié)果表明，磷酸氫二鈉與氯化鎂物質(zhì)的量之比為1 ∶1的情況下對主反應(yīng)較有利。

4)實驗結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)時間達到48 h，再延長反應(yīng)時間，產(chǎn)品純度并不會隨之增長，因此較適宜的反應(yīng)時間為48 h。