飽和溫度對磷酸二氫銨結(jié)晶介穩(wěn)區(qū)寬度的影響

飽和溫度對磷酸二氫銨結(jié)晶介穩(wěn)區(qū)寬度的影響

0磷銨結(jié)晶系統(tǒng)磷酸二羥銨的縮寫為磷酸或磷酸二羧酸。這是一種高效的氮和磷復(fù)合肥料。它也可用于木材、紙張、織物的阻滯劑、纖維加工和染料工業(yè)的分散劑。我國磷銨主要用料漿濃縮法生產(chǎn),由于原料多屬中低品位磷礦,因此得到的磷銨雜質(zhì)含量很高。而越來越多的用途對磷銨的純度要求越來越高,因此必須對由濕法磷酸生產(chǎn)的磷銨產(chǎn)品進(jìn)行凈化提純。結(jié)晶作為一種重要的分離提純技術(shù),具有能耗低,得到的產(chǎn)品純度高等優(yōu)勢,因而得到了廣泛應(yīng)用。溶液的介穩(wěn)區(qū)寬度是結(jié)晶過程的基礎(chǔ)研究內(nèi)容之一,是結(jié)晶操作和結(jié)晶器設(shè)計(jì)必需的參數(shù)。溶液的介穩(wěn)區(qū)是指一定條件下的溶解度和超溶解度曲線之間的區(qū)域,在此區(qū)域中溶液不會(huì)自發(fā)產(chǎn)生晶核,但如果向其中加入晶種,晶體就會(huì)長大。在工業(yè)結(jié)晶中一般要避免自發(fā)成核,以得到粒度較大的、均勻的產(chǎn)品。一般結(jié)晶操作要控制在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)才能達(dá)到這一目的。影響介穩(wěn)區(qū)寬度的因素較多,如溫度、有無攪拌、攪拌強(qiáng)度的大小、有無晶種、降溫速率、添加劑等。人們一直都在努力改變有利于晶體生長的介穩(wěn)區(qū)的條件。本文根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求,利用激光散射法測定了純磷酸二氫銨溶液和含雜質(zhì)的磷酸二氫銨溶液在有無添加劑作用下的介穩(wěn)區(qū)寬度,為工業(yè)生產(chǎn)選擇適宜的過飽和度提供依據(jù)。1實(shí)驗(yàn)部分1.1磷酸二氫銨飽和液的制備量取一定體積的蒸餾水(或母液),加入過量的磷酸二氫銨晶體使其在設(shè)定的溫度下攪拌5h以上至飽和,過濾,所得濾液即為該溫度下的磷酸二氫銨飽和液。1.2穩(wěn)定區(qū)寬度的測量本實(shí)驗(yàn)通過恒速降溫法測定磷酸二氫銨的介穩(wěn)區(qū)寬度,采用激光散射法檢測首批晶核的出現(xiàn)。2結(jié)果與討論2.1區(qū)寬度的測定首先測定了分析純磷酸二氫銨溶液在不同飽和溫度下的介穩(wěn)區(qū)寬度,結(jié)果見圖1。由圖1數(shù)據(jù)可知,磷酸二氫銨溶液的介穩(wěn)區(qū)寬度隨飽和溫度的升高而線性下降,其線性回歸方程為:ΔT—介穩(wěn)區(qū)寬度(℃),T—溶液飽和溫度(℃),下同。2.2介穩(wěn)區(qū)寬度的測定微量雜質(zhì)的存在能使溶液的介穩(wěn)區(qū)寬度變寬或變窄,工廠生產(chǎn)中的母液含有較多的Fe3+,Al3+,Mg2+,F-等雜質(zhì),為了使研究更接近生產(chǎn)實(shí)際,本研究直接采用來自工廠的磷酸二氫銨母液進(jìn)行介穩(wěn)區(qū)寬度的測定,結(jié)果見圖2。從圖2數(shù)據(jù)可知,含雜質(zhì)的磷酸二氫銨母液的介穩(wěn)區(qū)寬度比純品要大,且隨飽和溫度的升高也逐漸線性下降,其線性回歸方程為:2.3添加劑對二羥色胺偶氮介質(zhì)區(qū)寬度的影響2.3.1硫酸銨加入量的確定當(dāng)以濕法磷酸為原料時(shí),所得到的磷酸二氫銨溶液含有較多的SO42-,為了了解SO42-對介穩(wěn)區(qū)寬度的影響,向磷酸二氫銨純?nèi)芤褐屑尤氩煌康牧蛩徜@,結(jié)果見圖3。由圖3可知,添加硫酸銨能使磷酸二氫銨溶液的介穩(wěn)區(qū)寬度變寬。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)編寫程序,應(yīng)用多元線性擬合得到介穩(wěn)區(qū)寬度與飽和溫度及硫酸銨用量的回歸方程為:R2=0.9981(α—硫酸銨用量,%)。2.3.2回歸模型的建立及顯著性溶液中的金屬雜質(zhì)離子通?？赏ㄟ^加入微量添加劑來掩蔽,從而改變?nèi)芤航榉€(wěn)區(qū)寬度。實(shí)驗(yàn)分別考察了檸檬酸鈉和硫脲對磷酸二氫銨母液介穩(wěn)區(qū)寬度的影響,結(jié)果見圖4及圖5。由圖4和圖5可知,檸檬酸鈉和硫脲均能使磷酸二氫銨溶液的介穩(wěn)區(qū)寬度變寬,且檸檬酸鈉效果比硫脲更顯著。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)編寫程序,應(yīng)用多元線性擬合得到介穩(wěn)區(qū)寬度與飽和溫度及添加劑用量的回歸方程為:ΔT=125.21T-0.352α0.183,R2=0.9991(α—檸檬酸鈉用量,%);ΔT=25.34T-0.232α0.139,R2=0.9995(α—硫脲用量,%)。3磷酸二氫銨溶液的介穩(wěn)區(qū)寬度a.磷酸二氫銨的介穩(wěn)區(qū)寬度隨溶液飽和溫度升高而線性下降,在同一飽和溫度下,有雜質(zhì)的母液比純磷酸二氫銨溶液的介穩(wěn)區(qū)寬度大。b.添加劑硫酸銨、檸檬酸鈉和硫脲均能使磷酸二氫銨溶液的介穩(wěn)區(qū)寬度變寬。c.磷酸二氫銨溶液的介穩(wěn)區(qū)寬度與飽和溫度及添加劑用量的回歸方程為:ΔT=-43.74T-0.655α0.100,R2=0.99812(添加劑為硫酸銨