WO2014005498A1 - 三聚磷酸二氢铝的制备方法 - Google Patents

三聚磷酸二氢铝的制备方法 Download PDF

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高远
黄娟
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/38—Condensed phosphates

Definitions

  • the invention relates to a preparation method of an aluminum phosphate salt, in particular to a preparation method of aluminum dihydrogen phosphate. Background technique
  • Trihydrogen tripolyphosphate is an efficient and environmentally friendly anti-rust pigment and an ideal substitute for toxic pigments such as red dan and chromate.
  • aluminum dihydrogen phosphate is generally formed by dehydration polymerization of aluminum oxide or aluminum hydroxide and phosphoric acid. The specific method is as follows: First, an aqueous solution of aluminum oxide or aluminum hydroxide and phosphoric acid is reacted at a certain molar ratio to prepare an intermediate acid. Aluminum phosphate; then the intermediate is calcined to obtain anhydrous aluminum trihydrogen phosphate; anhydrous aluminum trihydrogen phosphate is hydrated, ground, and further washed, filtered, dried, pulverized, and finally obtained relatively pure Aluminium tripolyphosphate.
  • the method has the following disadvantages: long production cycle, high energy consumption, high production cost; unfavorable for large-scale continuous industrial production; more impurities are generated in the reaction process, and water-soluble impurities must be removed by water washing, and discharged after washing. Acidic wastewater can pollute the environment.
  • Chinese patent CN1099719A reports the promotion of crystallization of acidic aluminum phosphate by the addition of acidic aluminum phosphate seed crystals and ethanol or propanol, and the aluminum tripolyphosphate is obtained by calcining the acidic aluminum phosphate crystal, wherein The calcination time is 1.5 to 2 h ; although the calcination time is shortened, the process makes the process steps more complicated.
  • the Chinese patent CN101172596A published on May 7, 2008, reports a method for rapidly preparing polyphosphate by microwave irradiation. Polyaluminum polyphosphate can be obtained in only 30 minutes under microwave conditions, which greatly shortens the preparation. The time of polyaluminum phosphate polyphosphate, but the microwave method is used for large-scale production, and the controllability is poor.
  • the object of the present invention is to provide a dihydrogen aluminum tripolyphosphate
  • the preparation method can shorten the time and save energy.
  • Another object of the present invention is to provide a process for the preparation of aluminum dihydrogen phosphate which can reduce the discharge of acidic sewage.
  • the present invention provides a method for preparing aluminum dihydrogen phosphate, comprising the steps of: P/A1 molar ratio controlled in (1.7 to 3.5): 1 range, Al ( 0 ⁇ )
  • the intermediate acid aluminum phosphate is obtained by adding to the aqueous solution of H 3 P0 4 having a mass concentration of 85% or less, stirring, and maintaining at 75 to 100 ° C for 0.5 to 3 hours. Calcination at 250 ⁇ 350 °C for l ⁇ 4h gives anhydrous aluminum trihydrogen phosphate.
  • the invention provides a preparation method of aluminum tripolyphosphate triphosphate, which can shorten time and save energy; is easy to operate, and is easy to be industrialized; reduces acid sewage discharge; improves conversion rate, and obtains high purity and good quality.
  • the preparation method of the aluminum tripolyphosphate according to the present invention comprises the steps of: P/A1 molar ratio is controlled in the range of (1.7 to 3.5): 1 , and A1 (0H) 3 is added to the mass concentration of 85%.
  • P/A1 molar ratio is controlled in the range of (1.7 to 3.5): 1
  • A1 (0H) 3 is added to the mass concentration of 85%.
  • H 3 P0 4 aqueous solution, stirred, and kept at 75 to 100 ° C for 0. 5 ⁇ 3h, to obtain an intermediate acid aluminum phosphate; the intermediate acid aluminum phosphate is calcined at 250 ⁇ 350 ° C for l ⁇ 4h , anhydrous aluminum dihydrogen phosphate was obtained.
  • the H 3 P0 4 aqueous solution having a mass concentration of 85% or less is purified by a phosphoric acid having a mass concentration of 85% and a phosphoric acid amount of 0 to 40%. Water is mixed.
  • Phosphoric acid can be selected from industrial grade phosphoric acid.
  • the method further comprises the steps of: water quenching the obtained anhydrous aluminum tripolyphosphate, and quenching the water after completion of water quenching The liquid is filtered, washed, and dried to filter the product.
  • the water quenching temperature is from 250 to 350 °C.
  • Example 1 An embodiment of a method for producing tripolyaluminum triphosphate according to the present invention will be described.
  • the above mixture is heated to 75 ° C, and kept for 3 h to obtain an intermediate acid aluminum phosphate; the intermediate acid aluminum phosphate is placed in a muffle furnace, calcined at 35 CTC for 1 h, dehydrated and condensed to obtain anhydrous tripolyphosphate 2 Aluminum hydride
  • the anhydrous aluminum trihydrogen phosphate is removed from the muffle furnace and placed in a dilute H 3 P0 4 solution at 350 ° C for water quenching;
  • Example 2 The water quenching liquid is filtered, and the filtered product is washed and dried to obtain a dihydrogenated aluminum dihydrogen phosphate powder having an average particle diameter of less than ⁇ .
  • Example 2 The water quenching liquid is filtered, and the filtered product is washed and dried to obtain a dihydrogenated aluminum dihydrogen phosphate powder having an average particle diameter of less than ⁇ .
  • the intermediate acid aluminum phosphate is placed in a muffle furnace and water quenched at 300 ° C;
  • the above mixture was heated to 80 ° C, and stirred under heat for 2 h to obtain an intermediate acid aluminum phosphate; the intermediate acid aluminum phosphate was placed in a muffle furnace, calcined at 25 CTC for 3 h, dehydrated and condensed to obtain anhydrous trimerization.
  • the anhydrous aluminum trihydrogen phosphate is removed from the muffle furnace and placed in a dilute H 3 P0 4 solution at 250 ° C for water quenching;
  • the water quenching liquid is filtered, and the filtered product is washed and dried to obtain a dihydrogenated aluminum dihydrogen phosphate powder having an average particle diameter of less than ⁇ .
  • Table 1 shows the results of the samples finally obtained in Examples 1-3, which were examined by XRD.
  • Embodiment 1 Embodiment 2 Embodiment 3

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Abstract

提供一种三聚磷酸二氢铝的制备方法，包括步骤：P/Al摩尔比控制在(1.7-3.5):1范围内，将Al(OH)3加入到质量浓度为85%以下的H3PO4水溶液中，搅拌，并在75~100°C保温0.5~3h，得到中间体酸式磷酸铝；将中间体酸式磷酸铝于250~350°C煅烧1~4h，得到无水三聚磷酸二氢铝。所提供的三聚磷酸二氢铝的制备方法能缩短时间，节约能量；易操作，易于工业化生产；减少酸性污水排放；提高转化率，得到的产品纯度高，品质好。

Description

三聚磷酸二氢铝的制备方法
技术领域
本发明涉及一种磷酸铝盐的制备方法， 尤其涉及一种三聚磷酸二氢铝的 制备方法。 背景技术
三聚磷酸二氢铝是一种高效环保的防锈颜料， 是红丹和铬酸盐等毒性颜 料的理想替代品。 目前， 三聚磷酸二氢铝一般由氧化铝或氢氧化铝和磷酸脱 水聚合而成， 具体方法如下： 先将氧化铝或氢氧化铝与磷酸的水溶液按一定 的摩尔比反应， 制备中间体酸式磷酸铝； 然后将中间体煅烧， 得到无水三聚 磷酸二氢铝； 无水三聚磷酸二氢铝经过水化， 研磨， 且进一步对其水洗、 过 滤、 干燥、 粉碎， 最后得到较纯的三聚磷酸二氢铝。 该方法存在以下不足： 生产周期长， 能耗高， 导致生产成本高； 不利于大规模连续的工业化生产； 反应过程会生成较多杂质， 其水溶性杂质须经过水洗方可除去， 水洗后排放 的酸性废水会污染环境。
1994年 4月 18 日授权的中国专利 CN1099719A报道了通过添加酸 性磷酸铝晶种和乙醇或丙醇等来促进酸性磷酸铝的结晶析出， 通过煅烧 酸性磷酸铝结晶得到三聚磷酸二氢铝， 其中煅烧时间 1.5〜2h; 虽然缩短 煅烧时间， 但该法使工艺步骤更加复杂。 2008年 5月 7日公开的中国专 利 CN101172596A报道了通过微波辐射快速制备多聚磷酸盐的方法， 微 波条件下只需 30min即可得到多聚磷酸二氢铝， 该方法极大的缩短了制 备多聚磷酸二氢铝的时间， 但微波法用于大规模生产， 可控性差。
因此， 开发一种耗时短， 易实现工业化生产的三聚磷酸二氢铝颜料 的制备方法具有重要意义。
发明内容
鉴于现有技术的不足， 本发明的目的在于提供一种三聚磷酸二氢铝 的制备方法， 其能缩短时间， 节约能量。
本发明的另一目的在于提供一种三聚磷酸二氢铝的制备方法， 其能 减少酸性污水排放。
为了实现本发明的目的， 本发明提供了一种三聚磷酸二氢铝的制备 方法， 包括步骤： P/A1摩尔比控制在（1. 7〜3. 5 )： 1范围内， 将 Al ( 0H ) 3加入到质量浓度 85%以下的 H3P04水溶液中， 搅拌， 并在 75〜100 °C保温 0. 5〜3h， 得到中间体酸式磷酸铝； 将中间体酸式磷酸铝于 250〜350 °C煅 烧 l〜4h， 得到无水三聚磷酸二氢铝。
本发明的有益效果如下。
本发明提供的一种三聚磷酸二氢铝的制备方法， 其能缩短时间， 节 约能量； 易操作， 易于工业化生产； 减少酸性污水排放； 提高转化率， 得到产品纯度高， 品质好。
具体实 H^r式
首先说明根据本发明的三聚磷酸二氢铝的制备方法。
根据本发明的三聚磷酸二氢铝的制备方法， 包括步骤： P/A1摩尔比 控制在 （1. 7〜3. 5 ) ： 1范围内， 将 A1 (0H) 3加入到质量浓度 85%以下的 H3P04水溶液中， 搅拌， 并在 75〜100 °C保温 0. 5〜3h， 得到中间体酸式磷 酸铝； 将中间体酸式磷酸铝于 250〜350 °C煅烧 l〜4h， 得到无水三聚磷 酸二氢铝。
在根据本发明所述的三聚磷酸二氢铝的制备方法中， 优选地， 质量 浓度为 85%以下的 H3P04水溶液由质量浓度为 85%的磷酸与 0〜40%磷酸量 的纯净水混合而成。 磷酸可以选用工业级磷酸。
在根据本发明所述的三聚磷酸二氢铝的制备方法中， 优选地， 还可 包括步骤： 将得到的无水三聚磷酸二氢铝进行水淬， 且水淬完毕后， 将 水淬液过滤、 洗涤、 干燥过滤后的产物。 在根据本发明所述的三聚磷酸二氢铝的制备方法中， 优选地， 水淬 温度为 250〜350°C。
其次说明根据本发明的三聚磷酸二氢铝的制备方法的实施例。 实施例 1
将 200g质量浓度为 85%工业 H3P04加入 500mL的烧杯中，同时在搅拌 的条件下， 于烧杯中加入 46g 工业 A1(0H)3， H3P04与 A1(0H)3摩尔比为 P/A1=2.9: 1。
将上述混合液加热至 75°C， 保温 3h， 得到中间酸式磷酸铝； 将中间体酸式磷酸铝置于马弗炉中， 在 35CTC煅烧 lh、 脱水、 缩合， 得到无水三聚磷酸二氢铝；
将无水三聚磷酸二氢铝移出马弗炉， 置于稀 H3P04溶液中在 350°C时 水淬；
将水淬液过滤， 洗涤、 干燥过滤后的产物， 得到平均粒径小于 ΙΟμιιι 的二水三聚磷酸二氢铝粉末。 实施例 2
将 600g质量浓度为 85%工业 H3P04， 150g纯净水加入 1L烧杯中， 同 时在搅拌的条件下， 于烧杯中加入 116g工业 A1(0H)3， H3P04与 A1(0H)3 的摩尔比为 P/A1=3.5:1。
将上述混合液加热至 100°C， 保温搅拌 0.5h， 得到中间体酸死磷酸 铝；
将中间体酸式磷酸铝置于马弗炉中， 在 300°C时水淬；
将水淬液过滤， 洗涤、 干燥过滤后的产物， 得到平均粒径小于 ΙΟμιιι 的二水三聚磷酸二氢铝粉末。 实施例 3
将 200g质量浓度为 85%工业 H3P04， 66g纯净水加入 500mL烧杯中， 同时在搅拌的条件下， 于烧杯中加入 79g工业 A1(0H)3，H3P04与 A1(0H)3 的摩尔比为 P/A1=1.7:1。
将上述混合液加热至 80°C， 保温搅拌 2h， 得到中间体酸式磷酸铝； 将中间体酸式磷酸铝置于马弗炉中， 在 25CTC煅烧 3h、 脱水、 缩合， 得到无水三聚磷酸二氢铝；
将无水三聚磷酸二氢铝移出马弗炉， 置于稀 H3P04溶液中在 250°C时 水淬；
将水淬液过滤， 洗涤、 干燥过滤后的产物， 得到平均粒径小于 ΙΟμιιι 的二水三聚磷酸二氢铝粉末。
最后给出本发明的三聚磷酸二氢铝的制备方法的实施例的检测结 果。 表 1给出了实施例 1-3最终获得的样品的检测结果， 检测采用 XRD。
表 1 实施例 1-3最终获得的样品的检测结果
实施例 1 实施例 2 实施例 3
产品质量 164g 434g 158g
波峰 （2 Θ角度） 11.2° 11.2° 11.2°

Claims

1. 一种三聚磷酸二氢铝的制备方法，包括步骤：
P/A1摩尔比控制在（1. 7〜3. 5)： 1范围内，将 Al (OH) 3加入到质量浓度 为 85%以下的 H3P04水溶液中， 搅拌， 75〜100 °C保温 0. 5〜3h， 得到中 间体酸式磷酸铝；
将中间体酸式磷酸铝于 250〜350 °C煅烧 l〜4h， 得到无水三聚磷酸 二氢铝。
2.根据权利要求 1所述的三聚磷酸二氢铝的制备方法， 其特征在于， 质量浓度为 85%以下的 H3P04水溶液由质量浓度为 85%的磷酸与 0〜40%磷 酸量的纯净水混合而成。
3. 根据权利要求 1所述的三聚磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于， 还包括步骤： 将得到的无水三聚磷酸二氢铝进行水淬， 且在水淬完毕后， 将水淬液过滤、 洗涤、 干燥过滤后的产物。
4. 根据权利要求 3所述的三聚磷酸二氢铝的制备方法，其特征在于， 水淬过程的水溶液为稀磷酸。
5.根据权利要求 4所述的三聚磷酸二氢铝的制备方法， 其特征在于， 水淬温度为 250〜350 °C。
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