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非水体系中制备三水磷酸氢镁 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在非水体系中制备三水磷酸氢镁的方法，属于精细化学品领域。具体涉及在非水体系中，配制镁盐、磷酸的有机混合溶液，其中镁盐与磷酸的摩尔比为10:1~1:10，并以无机碱为碱源，其中镁盐与无机碱的摩尔比为5:1~1:5、无机碱的有机溶液浓度为0.01~3摩尔/升，恒温水浴反应1~72h，反应结束后，抽滤、洗涤产物，一定温度下真空干燥，得到形貌良好的三水磷酸氢镁。本发明制得的三水磷酸氢镁为梭形结晶微米结构，晶体长度在15~30微米之间，厚度在5~15微米之间。本发明的制备工艺简单、操作方便，不需要复杂昂贵的设备，有望实现工业化生产。

Description

非水体系中制备三水磷酸氢镁
技术领域
本发明涉及一种在非水体系中制备三水磷酸氢镁的方法，属于精细化学品领域。具体涉及在非水体系中，开发一种经济高效的制备形貌规则三水磷酸氢镁的方法。
背景技术
三水磷酸氢镁在各领域用途广泛，常用在食品行业用于营养增补剂、pH调节剂、抗结剂、稳定剂，在医药行业用于变质剂和制造治疗风湿性关节炎的药物，也用于包装材料的增塑剂、化肥碳酸氢铵的稳定剂等。
目前常用制备三水磷酸氢镁的方法有中和法、磷酸盐复分解法。中和法制备三水磷酸氢镁是在反应温度高于36℃的条件下，利用氧化镁与磷酸反应制得MgHPO4∙3H2O，该方法存在受氧化镁活度影响大、最终产物受温度影响明显、反应流程长等不足。磷酸盐复分解法利用磷酸氢钾盐或者磷酸氢钠盐与氯化镁在高于65℃反应制得MgHPO4∙3H2O，该方法存在受体系pH影响大、体系要求温度高等缺陷。非水体系中，在深入研究镁盐在有机体系溶解性能的基础上，以常见镁盐、磷酸、无机碱为反应原料，在恒温条件下直接制得微米结构的三水磷酸氢镁的反应还未见报道。
非水体系合成无机功能材料是一种继水体系中合成发展而来的新方法。非水体系中合成物质相较于水体系有许多优点，能有效抑制产物聚集，最终获得形状规则、不团聚、尺寸分布窄、尺寸大小均匀的产物。
发明内容
本发明旨在克服三水磷酸氢镁现有制备方法上存在的缺陷，本发明提供了一种在非水体系中制备三水磷酸氢镁的方法，目的在于公开一种在非水体系中直接高效制备三水磷酸氢镁的方案。
本发明涉及一种制备三水磷酸氢镁的方法，其特征在于，在非水体系中，配制镁盐、磷酸的有机混合溶液，并以无机碱为碱源，制得三水磷酸氢镁。该方法为按照一定的摩尔比，将磷酸加入镁盐的有机溶液中，搅拌均匀后，加入无机碱的有机溶液，经过10~60分钟的搅拌，在恒温水浴中静置1-72h。反应结束后，抽滤、洗涤产物，一定温度下真空干燥，得到形貌良好的三水磷酸氢镁。
较佳地，所述镁盐包括氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、乙酸镁中的至少一种，有机溶剂包括乙醇、丙醇、丙三醇、丁醇中的至少一种。无机碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种。
较佳地，镁盐与磷酸的摩尔比为10:1~1:10，优选1:1~1:5，镁盐与氢氧化钠的摩尔比为5:1~1:5，优选3:1~1:3。
较佳地，无机碱的有机溶液浓度为0.01~3摩尔/升，优选0.05~1摩尔/升。
较佳地，恒温水浴反应的反应温度为0~75℃，反应时间为1~72h。
较佳地，无机碱的有机溶液的进料方式采用定速加样，其速率为1~35ml/min，优选3~20ml/min。
又，本发明提供了一种制备三水磷酸氢镁的方法，所述三水磷酸氢镁为结晶梭形微米结构，晶体长度在15~30微米之间，厚度在5~15微米之间。
本发明有益效果：
该发明中所选用的反应物都是廉价易得的原料，反应受体系温度影响小，不受反应物活度、体系pH值影响，且有机溶剂可回收利用。产物晶体形状规则、尺寸均一，产物纯度高。本发明的制备工艺简单、操作方便，不需要复杂昂贵的设备，有望实现工业化生产。本发明所述制备的三水磷酸氢镁将在食品行业、医药行业、化学行业等领域有良好的应用前景。
附图说明
图1示出了本发明的一个实施方式中制备的三水磷酸氢镁结晶相的X射线(XRD)衍射图。
具体实施方式
实施方式1：
取浓度为0.2mol/L的MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液125ml，将4.32g浓度为85%的磷酸溶液加入到MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液中，在烧杯中经过10分钟搅拌混合均匀，然后将烧杯放置在0℃的冰水浴中。待混合溶液温度达到40℃后，通过蠕动泵向体系中以5ml/min的进料速率加入浓度为2.5mol/L的NaOH/C2H5OH溶液20ml，以200r/min的搅拌速率搅拌，当NaOH进料结束后继续搅拌30分钟后停止搅拌，将烧杯放置在0℃的冰水浴中静置24小时。取出烧杯，采用真空抽滤将产物分离，有机溶剂蒸馏提纯后再次使用，固体产物用去离子水、乙醇洗涤至无Cl-检出，将固体产物放置在60℃烘箱中干燥24小时，得到三水磷酸氢镁产物。
实施方式2：
取浓度为0.4mol/L的MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液125ml，将8.54g浓度为85%的磷酸溶液加入到MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液中，在烧杯中经过15分钟搅拌混合均匀，然后将烧杯放置在20℃的水浴锅中。待混合溶液温度达到20℃后，通过蠕动泵向体系中以10ml/min的进料速率加入浓度为1mol/L的KOH/C2H5OH溶液100ml，以300r/min的搅拌速率搅拌，当KOH进料结束后继续搅拌30分钟后停止搅拌，将烧杯放置在20℃的水浴锅中静置24小时。取出烧杯，采用真空抽滤将产物分离，有机溶剂蒸馏提纯后再次使用，固体产物用去离子水、乙醇洗涤至无Cl-检出，将固体产物放置在60℃烘箱中干燥24小时，得到三水磷酸氢镁产物。
实施方式3：
取浓度为0.6mol/L的MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液125ml，将12.97g浓度为85%的磷酸溶液加入到MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液中，在烧杯中经过20分钟搅拌混合均匀，然后将烧杯放置在40℃的水浴锅中。待混合溶液温度达到40℃后，通过蠕动泵向体系中以5ml/min的进料速率加入浓度为0.5mol/L的NaOH/C2H5OH溶液300ml，以250r/min的搅拌速率搅拌，当NaOH进料结束后继续搅拌60分钟后停止搅拌，将烧杯放置在40℃的水浴锅中静置12小时。取出烧杯，采用真空抽滤将产物分离，有机溶剂蒸馏提纯后再次使用，固体产物用去离子水、乙醇洗涤至无Cl-检出，将固体产物放置在60℃烘箱中干燥24小时，得到三水磷酸氢镁产物。
实施方式4：
取浓度为0.2mol/L的MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液125ml，将4.32g浓度为85%的磷酸溶液加入到MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液中，在三颈烧瓶中经过10分钟搅拌混合均匀，然后将三颈烧瓶放置在60℃的水浴锅中，并采用回流装置。待混合溶液温度达到60℃后，通过蠕动泵向体系中以10ml/L的进料速率加入浓度为3mol/L的NaOH/C2H5OH溶液16.67ml，以300r/min的搅拌速率搅拌，当NaOH进料结束后继续搅拌30分钟后停止搅拌，将三颈烧瓶放置在60℃的水浴锅中静置36小时。取出烧杯，采用真空抽滤将产物分离，有机溶剂蒸馏提纯后再次使用，固体产物用去离子水、乙醇洗涤至无Cl-检出，将固体产物放置在60℃烘箱中干燥24小时，得到三水磷酸氢镁产物。
实施方式5：
取浓度为0.2mol/L的MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液1000ml，将34.56g浓度为85%的磷酸溶液加入到MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液中，在烧杯中经过15分钟搅拌混合均匀，然后将烧杯放置在40℃的水浴锅中。待混合溶液温度达到40℃后，通过蠕动泵向体系中以10ml/L的进料速率加入浓度为1mol/L的NaOH/C2H5OH溶液400ml，以300r/min的搅拌速率搅拌，当NaOH进料结束后继续搅拌30分钟后停止搅拌，将烧杯放置在40℃的水浴锅静置72小时。取出烧杯，采用真空抽滤将产物分离，有机溶剂蒸馏提纯后再次使用，固体产物用去离子水、乙醇洗涤至无Cl-检出，将固体产物放置在60℃烘箱中干燥24小时，得到三水磷酸氢镁产物。
实施方式6：
取浓度为1.4mol/L的MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液250ml，将40.34 g浓度为85%的磷酸溶液加入到MgCl2∙6H2O/C2H5OH溶液中，在烧杯中经过25分钟搅拌混合均匀，然后将烧杯放置在30℃的水浴锅中。待混合溶液温度达到30℃后，通过蠕动泵向体系中以3ml/L的进料速率加入浓度为2mol/L的NaOH/C2H5OH溶液525ml，以300r/min的搅拌速率搅拌，当NaOH进料结束后继续搅拌60分钟后停止搅拌，将烧杯放置在40℃的水浴锅静置48小时。取出烧杯，采用真空抽滤将产物分离，有机溶剂蒸馏提纯后再次使用，固体产物用去离子水、乙醇洗涤至无Cl-检出，将固体产物放置在60℃烘箱中干燥24小时，得到三水磷酸氢镁产物。

Claims (10)

1.本发明涉及一种在非水体系中制备三水磷酸氢镁的方法，其特征在于，在非水体系中，配制镁盐、磷酸的有机混合溶液，并以无机碱为碱源，制得三水磷酸氢镁。
2.该方法为按照一定的摩尔比，将磷酸加入到镁盐的有机溶液中，搅拌均匀后，加入无机碱的有机溶液，再经过10~60分钟的搅拌，在恒温水浴中静置1-72h。
3.反应结束后，抽滤、洗涤产物，一定温度下真空干燥，得到形貌良好的三水磷酸氢镁。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镁盐包括氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、乙酸镁中的至少一种，有机溶剂包括乙醇、丙醇、丙三醇、丁醇中的至少一种。
5.无机碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，镁盐与磷酸的摩尔比为10:1~1:10，优选1:1~1:5，镁盐与无机碱的摩尔比为5:1~1:5，优选3:1~1:3。
7.根据权利要求1-3中任一所述的制备方法，其特征在于，无机碱的有机溶液浓度为0.01~3摩尔/升，优选0.05~1摩尔/升。
8.根据权利要求1-4中任一所述的制备方法，其特征在于，恒温水浴反应的反应温度为0~75℃，反应时间为1~72h。
9.根据权利要求1-5中任一所述的制备方法，其特征在于，无机碱的有机溶液的进料方式采用定速加样，其速率为1~35ml/min，优选3~20ml/min。
10.根据权利要求1-6中任一所述的制备方法所制备的三水磷酸氢镁，其特征在于三水磷酸氢镁为梭形结晶微米结构，晶体长度在15~30微米之间，厚度在5~15微米之间。
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