磷酸二氫鉀結(jié)晶特性研究

1、磷酸二氫鉀結(jié)晶特性研究3+-1-12-2-無機(jī)鹽工業(yè)inorganic chemicals industry磷酸二氫鉀結(jié)晶過程特性研究保英蓮，張志強(qiáng)，曠天亮(青海大學(xué)化工學(xué)院,青海 西寧 810016)摘 要：采用梅特勒-托利多在線結(jié)晶工作站系統(tǒng)地研究了磷酸二氫鉀的溶解度、超溶解度、紅外特性以及冷卻結(jié)晶過程的影響因素。研究結(jié)果表明，磷酸二氫鉀的介穩(wěn)區(qū)在低溫區(qū)較寬，高溫區(qū)較窄，且在 40.1下具有最寬的介穩(wěn)區(qū)；磷酸二氫鉀在紅外光譜上具有較好的朗伯-比爾特性，其特征峰波數(shù)分布在 2152cm-1、1082cm-1；降溫速率越大，其介穩(wěn)區(qū)寬度也隨之增大；攪拌速率越高，其介穩(wěn)區(qū)寬度反而降低；ph為 4

2、.0時(shí)，其結(jié)晶效果最好，粒度分布也最為均勻，晶體顆粒粒徑大；fe 的含量增大，將會導(dǎo)致磷酸二氫鉀的介穩(wěn)區(qū)變寬，并且其含量越大，顆粒越不均勻，粒度分布較寬，因此應(yīng)嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝中 fe3+的含量0.001%；so42-含量的增大，會使介穩(wěn)區(qū)變窄，將會導(dǎo)致工業(yè)上結(jié)晶不易控制，因此也需嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝中 so42-的含量。關(guān)鍵詞：磷酸二氫鉀；冷卻結(jié)晶；梅特勒 -托利多結(jié)晶工作站中圖分類號tp126.35文獻(xiàn)標(biāo)識碼astudy on the characteristics of crystallization process of potassium dihydrogenphosphatebao y

3、inglian， zhang zhiqiang, kuang tianliang(school of chemical engineering,qinghai university, xining 810016,china)abstract: the project studyed the solubility of potassium dihydrogen phosphate, super solubility, infrared characteristic and the cooling crystallization process of the influencing factors

4、 through the mettler toledo online crystallization workstation .the results showed that the potassium dihydrogen phosphate metastable zone is in a wide temperature region, high temperature zone is narrow, and in 40.1 degrees it have the width of metastable zone. potassium dihydrogen phosphate in ir

5、spectra has good beer lambert characteristic. the characteristic peak wavelength can be distributed in 2152cm ， 1082cm .and the cooling rate is higher, the metastable zone width increases.the stirring rate is higher, the metastable zone width decreases. when ph is 4,the crystallization is best, the

6、particle size distribution is the most uniform, crystal particle size is maximum. increasing fe3+content, will lead to kh po2 4metastable zone width, and increasing fe3+content, size the wide distribution is uneven, so we should strictly control the production process of the fe3+content less than 0.

7、001%. increasing so4need to strictly control the content of so4content , will narrow the metastable zone, lead to industrial crystallization that is not easy to control, therefore we in the production process.keywords:potassium dihydrogen phosphate;cooling crystallization;mettler toledo online cryst

8、allization workstation磷酸二氫鉀在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。近年來以磷酸二氫鉀為基礎(chǔ)的高效無氯復(fù)合化肥的市場越來越大 , 極大地促進(jìn)了氯化物（ cl）0.0005%、硫酸鹽（so ）0.003% 、干燥失量0.2%、水4不溶物0.002%、重金屬（以 pb 計(jì)）0.001%、鈉（na）0.02%、鐵（fe）其發(fā)展1,3,8。磷酸二氫鉀的生產(chǎn)方法有很多，主要有中和法、萃取法、離子0.001%、銅（cu）0.0003%、砷（as）0.0002%、鉛（pb）0.001%。交換法、復(fù)分解法、直接法、結(jié)晶法和電解法等。在中國，生產(chǎn)工藝多采磷酸、氫氧化鉀固體、三氯化鐵

9、（fecl.6h o）固體、硫酸鉀固體、去離子 3 2用中和法。對于生產(chǎn)工藝過程，結(jié)晶2成為了控制磷酸二氫鉀質(zhì)量的重要一水（二次蒸餾）。步，研究其結(jié)晶過程的特性，并深入研究結(jié)晶過程中的工藝控制參數(shù)對結(jié)晶的影響效果，將對生產(chǎn)磷酸二氫鉀的操作條件起指導(dǎo)性意義，對提高產(chǎn)品質(zhì)量有重要作用。因此，本研究采用國際上較為先進(jìn)的梅特勒-托利多結(jié)晶工作站，系統(tǒng)地研究了磷酸二氫鉀結(jié)晶過程的特性，從而得出優(yōu)化的磷 酸二氫鉀工藝控制參數(shù)，為工業(yè)化生產(chǎn)磷酸二氫鉀提供指導(dǎo)。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 材料及儀器1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料kh po 為優(yōu)級純，其質(zhì)量指標(biāo)為：kh po 99.5%、總氮量（n）0.001%、 2 4 2

10、41.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器1001 型 optimax 合成反應(yīng)釜（梅特勒-托利多國際儀器有限公司）、15型 reactir 紅外分析儀（梅特勒-托利多國際儀器有限公司）、d600l 型 fbrm顆粒測量儀（梅特勒-托利多國際儀器有限公司）、xs205 型精密電子天平（梅特勒-托利多國際儀器有限公司）、優(yōu)普 upt 系列超純水器（優(yōu)普儀器有限公司）、progres 型蔡斯偏光電子顯微鏡（蔡斯儀器有限公司）。結(jié)晶 實(shí)驗(yàn)儀器裝置連接圖如圖 1 所示。結(jié)晶器optimax顯紅外儀計(jì)算機(jī)微鏡fbrm1.2 實(shí)驗(yàn)方法1.2.1 溶解度數(shù)據(jù)的測定保英蓮等：磷酸二氫鉀結(jié)晶過程特性研究 3并且相對未結(jié)晶過程顆粒數(shù)

11、會有一個(gè)突變，此突變點(diǎn)對應(yīng)的溫度即為成核溫度，即超溶解度數(shù)據(jù)。此后，繼續(xù)降溫，kdp 將會慢慢析出結(jié)晶，直至大量結(jié)晶時(shí)，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，介穩(wěn)區(qū)的寬度即為該飽和溫度減去成核溫度。 1.2.6 ph 對磷酸二氫鉀結(jié)晶過程的影響選取 40.1下的磷酸二氫鉀飽和溶液為研究對象，ph 值選取 2、3、4、5、6 五個(gè)點(diǎn)為測定點(diǎn)，選取合適的降溫速率和攪拌速率，在optimax 反應(yīng)釜中完全溶解為飽和溶液，并且在高于其飽和溶液溶解溫度 3下開始降溫結(jié)晶，通過 fbrm 測定其超溶解度數(shù)據(jù)，并且利用 fbrm 測定磷酸二氫鉀在不同 ph 值下大量結(jié)晶時(shí)的粒度分布情況，同時(shí)利用 reactir 紅外分析儀全程記錄結(jié)晶

12、過程的吸光度值變化情況，每個(gè) ph 值下的結(jié)晶體取出微量在蔡斯顯微鏡下觀察其晶體形貌，綜合以上測出的數(shù)據(jù)得出 ph 對磷酸稱量一定量的磷酸二氫鉀(kdp)，并加入 400ml 水，放入 optimax 全自動合成反應(yīng)釜中，插入 fbrm 探頭，選定 250rpm 攪拌速率，設(shè)定一定的溫度，讓 kdp 大量溶解，然后緩慢升溫，直至 kdp 全部溶解并且 fbrm 數(shù)據(jù)穩(wěn)二氫鉀結(jié)晶過程的影響效果15 。1.2.7 雜質(zhì)對磷酸二氫鉀結(jié)晶的影響磷酸二氫鉀的生產(chǎn)工藝中存在很多雜質(zhì)的干擾，這里選取兩種雜質(zhì)定在很小的數(shù)值上保持不變，記錄完全溶解時(shí)的溫度，則該溫度是已知某fe3+、so42-作研究11,13，

13、通過對這兩種雜質(zhì)離子的加入來得出其影響規(guī)律。一溶解度下的溶解溫度。按文獻(xiàn)溶解度數(shù)據(jù)，分別以 20 ,30,40 ，50,60,70,80的數(shù)據(jù)來稱量磷酸二氫鉀,換算成 400g 水下的溶解度 數(shù)據(jù)。1.2.2 超溶解度曲線的測定將某一溫度下的磷酸二氫鉀溶液按實(shí)驗(yàn)下的溶解度數(shù)據(jù)在 optimax 中完全溶解成飽和溶液，然后在高于其飽和溫度 3左右下恒溫 10 分鐘，在optimax 中設(shè)定攪拌速率為 250rpm，降溫速率為 0.3k/min，以保持 kdp 恒速降溫，當(dāng)出現(xiàn)晶核時(shí)，fbrm 可以測出其顆粒數(shù)，并且相對未結(jié)晶過程顆粒數(shù)會有一個(gè)突變，此突變點(diǎn)對應(yīng)的溫度即為成核溫度，即超溶解度數(shù)據(jù)。

14、此后，繼續(xù)降溫，kdp 將會慢慢析出結(jié)晶，直至大量結(jié)晶時(shí)，結(jié)束實(shí)驗(yàn)， 介穩(wěn)區(qū)的寬度即為該飽和溫度減去成核溫度1,4,14 。1.2.3 磷酸二氫鉀的紅外特性分別稱量 7.7265g、5.8930g、3.7801g、1.9154g 磷酸二氫鉀（優(yōu)級純）于 500ml 容量瓶中，加入去離子水定容至 500ml，然后讓其完全溶解，分別倒入 optimax 的反應(yīng)釜中，開啟 reactir 紅外分析儀，測定不同摩爾。濃度的磷酸二氫鉀溶液的吸光度值及其穩(wěn)定狀態(tài)下的紅外光譜圖 1.2.4 降溫速率對超溶解度數(shù)據(jù)的影響將某一溫度下的磷酸二氫鉀溶液按實(shí)驗(yàn)下的溶解度數(shù)據(jù)在 optimax 中完全溶解成飽和溶液，

15、然后在高于其飽和溫度 3左右下恒溫 10 分鐘，在optimax 中設(shè)定攪拌速率為 250rpm，降溫速率分別為 0.2k/min、0.3k/min、0.4k/min，以保持 kdp 恒速降溫，當(dāng)出現(xiàn)晶核時(shí)，fbrm 可以測出其顆粒數(shù)，并且相對未結(jié)晶過程顆粒數(shù)會有一個(gè)突變，此突變點(diǎn)對應(yīng)的溫度即為成核溫度，即超溶解度數(shù)據(jù)。此后，繼續(xù)降溫，kdp 將會慢慢析出結(jié)晶，直至大量結(jié)晶時(shí)，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，介穩(wěn)區(qū)的寬度即為該飽和溫度減去成核溫度。 1.2.5 攪拌速率對超溶解度數(shù)據(jù)的影響將某一溫度下的磷酸二氫鉀溶液按實(shí)驗(yàn)下的溶解度數(shù)據(jù)在 optimax 中完全溶解成飽和溶液，然后在高于其飽和溫度 3左右下恒溫 1

16、0 分鐘，在optimax 中設(shè)定攪拌速率分別為 200rpm、250rpm、300rpm ，降溫速率為0.3k/min，以保持 kdp 恒速降溫，當(dāng)出現(xiàn)晶核時(shí)，fbrm 可以測出其顆粒數(shù)，以 40.1下的磷酸二氫鉀飽和溶液為研究對象，分別選取四個(gè)不同 fe3+、so42-含量為測定點(diǎn)，和不加入雜質(zhì)的結(jié)晶過程作比較，實(shí)驗(yàn)中選取合適的降溫速率和攪拌速率，在 optimax 反應(yīng)釜中將磷酸二氫鉀完全溶解為飽和溶液，并且在高于其飽和溶液溶解溫度 3下開始降溫結(jié)晶，通過 fbrm測定其超溶解度數(shù)據(jù)，并且利用 fbrm 測定磷酸二氫鉀在不同 fe3+、so42-含量下大量結(jié)晶時(shí)的粒度分布情況，同時(shí)利用

17、reactir 紅外分析儀全程記錄結(jié)晶過程的吸光度值變化情況，每個(gè) fe3+ 、so42-含量影響因素下的結(jié)晶體取出微量在蔡斯顯微鏡下觀察其晶體形貌，綜合以上測出的數(shù)據(jù)得出 兩種雜質(zhì)對磷酸二氫鉀結(jié)晶過程的影響效果。1.3 分析方法1.3.1 介穩(wěn)區(qū)寬度的確定實(shí)驗(yàn)中測定某一溶解度下的飽和溫度，并測定在不同條件下的該溶解度下的成核溫度，則有，介穩(wěn)區(qū)寬度為該飽和溫度減去成核溫度。介穩(wěn)區(qū)寬度越寬，說明其成核時(shí)間較長，結(jié)晶過程越容易控制，因此要選擇介穩(wěn)區(qū)寬度較合適的結(jié)晶溫度和結(jié)晶條件來進(jìn)行結(jié)晶控制。 1.3.2 粒度分布的分析對于結(jié)晶實(shí)驗(yàn)測定的粒度分布數(shù)據(jù)，可以根據(jù)其粒度分布的均勻性和粒徑分布的寬窄來確

18、定結(jié)晶質(zhì)量的好壞。一般來說，選擇粒度分布較為均 勻且粒徑分布較窄的結(jié)晶條件有利于改善結(jié)晶的質(zhì)量。1.3.3 晶體形貌的分析通過實(shí)驗(yàn)過程測定的晶體形貌圖，可以分析其單晶形貌、粒徑以及團(tuán)聚現(xiàn)象是否嚴(yán)重，對于磷酸二氫鉀晶體的結(jié)晶質(zhì)量，顆粒越大，其質(zhì)量越高，團(tuán)聚現(xiàn)象越嚴(yán)重，結(jié)晶質(zhì)量越差，因此，可以結(jié)合晶體形貌圖來選取 工藝控制參數(shù)。2 結(jié)果與分析2.1 溶解度數(shù)據(jù)的測定實(shí)驗(yàn)利用動態(tài)法測定了 kdp 已知溶解度數(shù)據(jù)下的溶解溫度，從而繪制出溶解度曲線，與文獻(xiàn)值比較發(fā)現(xiàn)，如圖 2，其溶解度數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)值與文獻(xiàn)保英蓮等：磷酸二氫鉀結(jié)晶過程特性研究 4值大部分?jǐn)?shù)據(jù)都很吻合，誤差非常小。對于 70下的數(shù)據(jù)誤差相對而言

19、大一些。從圖 2 可知，kdp 的溶解度隨溫度的升高而增加，并且曲線的斜率在不斷地增加，說明在高溫區(qū)，單位溫度下溶解的 kdp 質(zhì)量要更多一些。2.2 超溶解度曲線的測定將磷酸二氫鉀在水中的溶解度與超溶解度曲線繪制出來，攪拌速率為250rpm，降溫速率為 0.3k/min，如圖 3 所示。磷酸二氫鉀的超溶解度和溶解度曲線變化趨勢是一致的，均表現(xiàn)出溫度越高，其單位溫度下的溶解濃度越高。對于低溫區(qū)（2050），其介穩(wěn)區(qū)寬度都比較寬，約為 712，其中最寬的為飽和溫度 40.1時(shí)，該條件下的介穩(wěn)區(qū)寬度為 11.6，而對于高溫區(qū)（6080），該條件下的介穩(wěn)區(qū)寬度約為 13，理論解釋為：溫度越高，其黏度

20、下降，擴(kuò)散系數(shù)增加，熱運(yùn)動加劇，從而導(dǎo)致分子間碰撞成核的幾率增大，也就是說，高溫區(qū)其成核更加容易，但帶來的 一個(gè)缺點(diǎn)是，介穩(wěn)區(qū)變窄，成核結(jié)晶難于控制。2.3 磷酸二氫鉀的紅外特性圖 5 濃度-吸光度關(guān)系擬合直線2.4 降溫速率對超溶解度 數(shù)據(jù)的影響通過實(shí)驗(yàn)測定了飽和溫度分別為 20.7、40.1、60.5 下不同降溫速率對其超溶解度點(diǎn)和介穩(wěn)區(qū)寬度的影響，其不同飽和溫度下的介穩(wěn)區(qū)寬度曲線如圖 6 所示。從圖 6 可知，降溫速率對超溶解度有明顯的影響。在實(shí)驗(yàn)的三個(gè)飽和溫度下，隨著降溫速率的提高，kdp 的介穩(wěn)區(qū)寬度會不斷地增大。對于 20.7時(shí)，其介穩(wěn)區(qū)變化幅度可達(dá) 34左右，這意味著選取磷酸二氫

21、鉀的紅外特征峰對應(yīng)波數(shù)為 2152cm-1，測定其吸光度值，降溫速率對此溫度下的介穩(wěn)區(qū)寬度影響較大。而在此后的幾個(gè)溫度下，飽實(shí)驗(yàn)過程測定的結(jié)果如圖 4 所示，測定 4 個(gè)不同濃度的磷酸二氫鉀其穩(wěn)定的吸光度值是呈現(xiàn)正比關(guān)系的。將實(shí)驗(yàn)中稱量的 4 個(gè)磷酸二氫鉀樣品的質(zhì)和溫度在不斷升高，其介穩(wěn)區(qū)寬度也是隨著降溫速率的增大而變寬，但其變化的幅度較小，約為 0.31.5左右，說明此刻的降溫速率對超溶解 度的影響相對而言更小一些。量換算成摩爾濃度，擬合出濃度-吸光度曲線如圖 5 所示。從圖 5 可以看出，其不同摩爾濃度下的吸光度值具有很好的線性關(guān)系，其 r2 =0.999，擬合度非常高，說明磷酸二氫鉀具有

22、很好的紅外特性，可以用紅外分析儀測定未知濃度的 kdp 的吸光度值，通過預(yù)先測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線，可以很好地計(jì)算出 kdp 的摩爾濃度，這也是紅外光譜法定量測定濃度的一種應(yīng)用。圖 4 實(shí)驗(yàn)測定吸光度結(jié)果圖（波數(shù)為 2152cm-1）圖 7 不同飽和溫度下的攪拌速率影響曲線保英蓮等：磷酸二氫鉀結(jié)晶過程特性研究 5度明顯升高，這在冷卻結(jié)晶過程中是不利的。對于 fbrm 監(jiān)測到的粒度分布，ph=4 時(shí)的粒度分布如圖 9 所示，ph=4 時(shí)的粒度分布相對比較好，粒度分布均勻，其分布范圍也較為窄，其次，ph=2、3、4.26 時(shí)粒度分布也比較好，其分散度較小，而 ph=5 時(shí)，其粒度分布出現(xiàn)兩個(gè)集中區(qū)域，說圖

23、 6 不同飽和溫度下的降溫速率影響曲線2.5 攪拌速率對超溶解度 數(shù)據(jù)的影響通過以上實(shí)驗(yàn)測定了飽和溫度分別為 20.7、40.1、60.5下不同攪拌速率對其超溶解度點(diǎn)和介穩(wěn)區(qū)寬度的影響，其不同飽和溫度下的介穩(wěn)區(qū)寬度曲線如圖 7 所示。從圖 7 可知，在一定的降溫速率下，對于不同的攪拌速率，當(dāng)攪拌速率增大時(shí)，其超溶解度數(shù)據(jù)變大，則介穩(wěn)區(qū)寬度減小。20.7下，攪拌速率對其介穩(wěn)區(qū)的影響較大，其變化幅度約為 24，而對于其他飽和溫度下，攪拌速率對其介穩(wěn)區(qū)的影響較小，介穩(wěn)區(qū)寬度變化幅度約為 1。此外，比較 250rpm 和 300rpm 下的介穩(wěn)區(qū)寬度可知，二者無論在哪一個(gè)飽和溫度下，均變化幅度不大，說

24、明 250rpm 和 300rpm 攪拌速率的影響效果基本相同，然而 200rpm 和 250rpm、300rpm 相比較，其介穩(wěn)區(qū)寬度一般要寬很多，說明低速攪拌下對介穩(wěn)區(qū)影響較大。工藝中應(yīng) 該控制攪拌速率在 200rpm 左右，其介穩(wěn)區(qū)寬度也適中。明接近這兩種中徑的粒子數(shù)較多，其他粒徑的顆粒數(shù)較少，這是結(jié)晶過程應(yīng)該避免的，結(jié)晶顆粒分布越窄，顆粒分布越集中，則越有利于控制結(jié)晶的質(zhì)量，對產(chǎn)品的成形也比較好。ph=6 時(shí)，粒度分布過于分散，而且其粒度分布曲線偏離于平滑曲線，說明粒度分布是不可取的，在工業(yè)結(jié)晶時(shí)也不利。對于晶體顆粒的形貌分析，各個(gè) ph 下的 50 倍晶體形貌圖展示如下圖 10（a,

25、b,c,d,e）。ph=4 和 ph=3 時(shí)相對而言顆粒粒徑較大，且單晶較多，其晶體團(tuán)聚現(xiàn)象不嚴(yán)重，而對于 ph=2 和 ph=6 時(shí)，其晶體有明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，且晶體顆粒不規(guī)則，分散度高，這種條件下的結(jié)晶質(zhì)量較差。通過顯微鏡拍攝的晶體形貌圖 3-25 可知，對于 ph=5 時(shí)，出現(xiàn)粒度增大的原因是在單晶周圍出現(xiàn)大量聚晶，所形成的結(jié)晶產(chǎn)品將會導(dǎo)致顆粒明顯不均勻， 這與前述的粒度分布圖是一致的。綜合以上數(shù)據(jù)分析，可以得出， 40.1下磷酸二氫鉀結(jié)晶的最佳 ph值條件為 ph=4，在該條件下，其粒度分布很好，介穩(wěn)區(qū)寬度適中，結(jié)晶能耗低，單晶多，顆粒粒徑也較好，其團(tuán)聚現(xiàn)象不嚴(yán)重，因此，選取 ph=4 為

26、結(jié)晶工藝控制參數(shù)。圖 8 不同 ph 與介穩(wěn)區(qū)寬度關(guān)系曲線2.6 ph 對磷酸二氫鉀結(jié)晶的 影響實(shí)驗(yàn)測定出其不同 ph 下的介穩(wěn)區(qū)寬度曲線如圖 8 所示。在不同 ph 值下，其磷酸二氫鉀的介穩(wěn)區(qū)寬度不同，并且在 ph=4 時(shí)為極小值，當(dāng) ph 大于 4 或小于 4 時(shí)，其介穩(wěn)區(qū)寬度均會上升，而未調(diào)節(jié) ph 值的磷酸二氫鉀溶液 ph=4.26，其介穩(wěn)區(qū)寬度為 11.6，說明 ph 為 4 或 4.26 時(shí)，其介穩(wěn)區(qū)均不大，在生產(chǎn)中能耗低，且易控制，當(dāng) ph 為 5 或 6 時(shí)，其介穩(wěn)區(qū)寬圖 9 ph=4 時(shí)磷酸二氫鉀結(jié)晶粒度分布圖a b cd e3+3+3+3+3+3+保英蓮等：磷酸二氫鉀結(jié)晶過

27、程特性研究 6圖 12 fe3+%=0.001%時(shí)磷酸二氫鉀結(jié)晶粒度分布圖圖 10 不同 ph 時(shí) kdp 晶體形貌（a 為 ph=2，b 為 ph=3，c 為 ph=4，d 為 ph=5，e 為 ph=6）2.7 fe的影響3+對磷酸二氫鉀結(jié)晶實(shí)驗(yàn)測定出其不同 fe3+含量下的介穩(wěn)區(qū)寬度曲線如圖 11 所示。不同fe3+含量其磷酸二氫鉀的介穩(wěn)區(qū)寬度不同，fe3+含量增大介穩(wěn)區(qū)寬度呈現(xiàn)遞a b增趨勢。與未加入 fe3+相比，加入 fe3+雜質(zhì)后，其介穩(wěn)區(qū)寬度開始明顯增寬，在工業(yè)上雖然有利于控制其結(jié)晶過程，但由于介穩(wěn)區(qū)增寬導(dǎo)致的能耗加大對工藝過程是不利的，對于生產(chǎn)工藝而言，應(yīng)該嚴(yán)格控制 fe3+

28、含量。從不同 fe3+含量下粒度分布可以得出，fe3+%=0.001%時(shí)的粒度分布如圖 12c d所示,fe3+%=0.001%時(shí)的粒度分布相對比較好，粒度分布均勻，其分布范圍也較為窄，隨著 fe3+含量的增加，其粒度分布較為分散，并且結(jié)晶中徑也圖 13 不同 fe3+ %時(shí) kdp 晶體形貌在變小。這是結(jié)晶過程應(yīng)該避免的，結(jié)晶顆粒分布越窄，顆粒分布越集中，則越有利于控制結(jié)晶的質(zhì)量，對產(chǎn)品的成形也比較好。fe3+%=0.01%時(shí)，粒度分布過于分散，其粒度分布明顯出現(xiàn)兩個(gè)集中區(qū)域，說明粒度分布是不（a 為 fe %=0.001%，b 為 fe %=0.003%，c 為 fe %=0.005%，d

29、 為 fe %=0.01%） 2.8 so 2- 對磷酸二氫鉀結(jié)晶4可取的，在工業(yè)結(jié)晶時(shí)也不利。因此，根據(jù)粒度分布圖應(yīng)選取 fe3+%低于的影響0.001%結(jié)晶效果較好。 由以上不同 fe3+含量下的晶體形貌圖（圖 13）可以看出： fe3+%=0.001%時(shí)相對而言顆粒粒徑較大，且單晶較多，其單晶粒實(shí)驗(yàn)測定出其不同 so 2-含量下的介穩(wěn)區(qū)寬度曲線如圖 14 所示。不同4徑達(dá)到 400 m 左右，且顆粒呈長柱狀，其晶體團(tuán)聚現(xiàn)象不嚴(yán)重，這對結(jié)so42-含量其磷酸二氫鉀的介穩(wěn)區(qū)寬度不同，so42-含量增大介穩(wěn)區(qū)寬度呈現(xiàn)晶而言是較好的。隨著 fe3+ 含量的增加，其晶體開始有明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，顆遞減趨

30、勢，so2-40.003%時(shí)，其介穩(wěn)區(qū)寬度變化趨勢明顯，so42-0.003%粒粒徑由 fe %=0.003%時(shí)粒徑 300 m 左右減小到 fe %=0.01%時(shí)粒徑 225時(shí)，其介穩(wěn)區(qū)寬度開始變化不大。相比未加入 so42-，加入 so42-雜質(zhì)后，其 m 左右，且晶體顆粒不規(guī)則，分散度高，結(jié)晶質(zhì)量較差。因此，單從結(jié)介穩(wěn)區(qū)寬度減小，在工業(yè)上不利于控制其結(jié)晶過程，對于生產(chǎn)工藝而言，晶形貌圖也應(yīng)使 fe3+%低于 0.001%結(jié)晶效果較好。應(yīng)該嚴(yán)格控制 so 2-%含量0.001%。 從不同 so 2-含量下粒度分布圖可以看4 4綜合以上 fe3+含量對磷酸二氫鉀結(jié)晶過程的影響數(shù)據(jù)分析，可以得

31、出，出，so 2- %0.005%時(shí)的粒度分布均比較好，粒度分布均勻，其分布范圍也 440.1下磷酸二氫鉀的 fe3+%低于或等于 0.001%結(jié)晶效果較好。在該條件較為窄，隨著 so42-含量的增加，其粒度分布相對更為分散。結(jié)晶顆粒分布下，其粒度分布很好，介穩(wěn)區(qū)寬度適中，結(jié)晶能耗低，單晶多，顆粒粒徑越窄，顆粒分布越集中，則越有利于控制結(jié)晶的質(zhì)量，對產(chǎn)品的成形也比也較好，顆粒粒度大，其團(tuán)聚現(xiàn)象不嚴(yán)重。較好。so42-%=0.01%時(shí)，粒度分布較分散，中徑變小，說在工業(yè)結(jié)晶時(shí)也不利。因此，根據(jù)粒度分布圖應(yīng)選取 so42-%0.005%結(jié)晶效果較好。 由不同so42-含量下的晶體形貌圖可以看出（圖

32、 16）：so42-含量不同時(shí)，其晶體形貌變化不大，顆粒粒徑均較小，約為 250 m 左右，單晶較少，團(tuán)聚現(xiàn)象都較嚴(yán)重。相比較而言，so 2-含量越大，其單晶變多，顆粒粒徑先減小后4增大。摻雜 so42-后形成的晶體均為短粒狀，但結(jié)晶密度較好，因此，單從結(jié)晶形貌圖可得出 so42-的含量對晶體形貌影響不大，應(yīng)該從其他因素上判斷較好的 so42-控制含量。綜合以上 so42-含量對磷酸二氫鉀結(jié)晶過程的影響數(shù)據(jù)分析，可以得出，40.1下磷酸二氫鉀的 so42-%低于或等于 0.005%結(jié)晶效果較好。在該條件下，其粒度分布較好，介穩(wěn)區(qū)寬度適中，結(jié)晶能耗低，但是當(dāng)結(jié)晶過程中含有 so 2-時(shí)，其單晶周

33、圍團(tuán)聚較嚴(yán)重，因此若考慮到較高質(zhì)量的磷酸二氫 4圖 11 不同 fe3+含量與介穩(wěn)區(qū)寬度關(guān)系曲線鉀晶體時(shí)，在有限的條件下，應(yīng)使 so42-含量越低越好。2-2- 2-2- 2-2- 2-2-3+ 2-保英蓮等：磷酸二氫鉀結(jié)晶過程特性研究 7究，結(jié)晶方式采用冷卻結(jié)晶。研究各影響因素采用的是單因素法，并未采用協(xié)同影響進(jìn)行試驗(yàn)，建議學(xué)者在單因素研究的基礎(chǔ)上加入?yún)f(xié)同因素進(jìn)行研究，以得出相互作用的影響效果。此外，通過研究發(fā)現(xiàn)，磷酸二氫鉀在紅外光譜上具有很好的朗伯 -比爾定律特性，建議學(xué)者在研究過程中加入 在線紅外分析儀監(jiān)測其結(jié)晶過程。參考文獻(xiàn)：1胡秀英.磷酸二氫鉀結(jié)晶過程研究.成都：四川大學(xué),2007.圖 14 不同 so42-含量與介穩(wěn)區(qū)寬度關(guān)系曲線2劉家祺.分離過程m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.346-384.acbd圖 15 不同 so %時(shí)磷