背景及概述[1][3]
磷酸氫二鈉是重要的化工原料，在生物發(fā)酵、食品、醫(yī)藥、飼料、化工和農(nóng)業(yè)等工業(yè)部門中有廣泛的應用。磷酸氫二鈉的制造方法主要有中和法、萃取法、離子交換法、復分解法、直接法、結(jié)晶法和電解法等。
磷酸鹽是目前世界各國應用最廣泛的食品品質(zhì)改良劑，概括起來，磷酸鹽在食品加工中的功能主要有兩個方面：一是品質(zhì)改良劑，磷酸鹽的特殊結(jié)構使它具有絡合金屬離子、增加制品持水性、pH值調(diào)節(jié)、緩沖作用，與蛋白質(zhì)作用，可起到抑菌保鮮、緩沖抗結(jié)、乳化分散等作用；二是營養(yǎng)強化劑，磷酸鹽可作為鈣、鐵的營養(yǎng)源，用于兒童食品和營養(yǎng)強化食品的鈣、鐵強化劑。它具有安全、無毒，可改善食品品質(zhì)及對人體有補鐵、補鋅等作用。同時，磷在人體中具有重要的生理功能，它以磷酸根(PO43-)的形式參與許多對生命活動非常重要的物質(zhì)代謝過程：血液中的磷酸鹽是構成血液緩沖體系的重要組成成分之一，在維持體液酸堿平衡上有緩沖作用；構成磷脂，進而與蛋白質(zhì)結(jié)合，是人體合成細胞壁的基礎物質(zhì)；參與許多代謝反應過程，尤其是氧化磷酸化過程；參與DNA、RNA以及許多輔酶的構成。因而它廣泛應用于加工型食品各個領域，對于食品品質(zhì)改良起著重要作用。
制備[1-3]
報道一、
一種利用工業(yè)濕法凈化磷酸制造食品級磷酸氫二鈉的方法，其步驟是：
⑴加水稀釋取質(zhì)量符合HG/T4069-2008《工業(yè)濕法凈化磷酸》規(guī)定的合格品和質(zhì)量百分濃度為85％的工業(yè)濕法凈化磷酸于耐酸容器中，在攪拌的情況下，加入其質(zhì)量倍數(shù)1.12倍的反滲透法純水，繼續(xù)攪拌0.5小時，得質(zhì)量百分濃度為40％的工業(yè)濕法凈化磷酸稀釋液?？刂票静襟E整個過程中，攪拌速度為100rpm。
⑵中和反應與脫氟硫取步驟⑴所得質(zhì)量百分濃度為40％的工業(yè)濕法凈化磷酸稀釋液1.85kg于耐酸容器中，在不斷攪拌的情況下，加入其質(zhì)量分數(shù)0.5％的碳酸鋇作為脫氟硫劑，繼續(xù)攪拌4.5小時，直到無氣泡(二氧化碳)產(chǎn)生，使碳酸鋇充分溶解和充分與磷酸稀釋液中的氟離子及硫酸根反應，得反應混合物；維持攪拌，用質(zhì)量百分濃度為45％的氫氧化鈉溶液中和反應混合物至pH為4.2，繼續(xù)攪拌7小時，得中和液；控制中和液的溫度30℃，用膜材料為碳化硅、膜孔為0.04μm和膜組件形式為蜂窩煤型內(nèi)管式膜的微孔膜設備對其精密過濾，分離硫酸鋇、氟硅酸鋇和其他固體顆粒，得精密過濾的中和液備用?？刂票静襟E整個過程中，攪拌速度為145rpm。
⑶氧化脫砷、微堿性脫重金屬與膜過濾在不斷攪拌的情況下，用質(zhì)量百分濃度為45％的氫氧化鈉溶液，將步驟⑵所得精密過濾的中和液的pH調(diào)節(jié)至7.5，加入中和液質(zhì)量分數(shù)1％的漂白粉作為氧化劑，將混合物的溫度加熱到85℃并維持85℃，在攪拌的情況下回流保溫氧化4.5小時之后，打開冷卻水將混合物溫度降低至40℃，繼續(xù)攪拌5小時，用膜材料為碳化硅、膜孔為0.04μm和膜組件形式為蜂窩煤型內(nèi)管式膜的微孔膜設備對其精密過濾，分離砷酸鋇、砷酸鈉、氧化鉛和氧化鎘等不溶物，得精密過濾的微堿性脫重金屬和氧化脫砷液備用?？刂票静襟E整個過程中，攪拌速度為115rpm。
⑷pH調(diào)節(jié)與濃縮在不斷攪拌的條件下，用質(zhì)量百分濃度為45％的氫氧化鈉溶液將步驟⑶所得微堿性脫重金屬和氧化脫砷液的pH調(diào)節(jié)至9.3，得磷酸氫二鈉溶液；用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮法在真空度為0.95MPa和溫度為95℃的條件下，將磷酸氫二鈉溶液濃縮至質(zhì)量百分濃度為50.5％，得磷酸氫二鈉濃縮液備用?？刂票静襟E的攪拌速度為145rpm。
⑸降溫結(jié)晶將步驟⑷所得磷酸氫二鈉濃縮液轉(zhuǎn)入結(jié)晶設備內(nèi)，降溫至30℃結(jié)晶磷酸氫二鈉10小時之后，以1.5℃/小時的降溫速度，將其溫度降低至5℃，繼續(xù)結(jié)晶30小時，直到無結(jié)晶生成為止；結(jié)晶混合物經(jīng)固液分離得磷酸氫二鈉濕結(jié)晶和磷酸氫二鈉的結(jié)晶母液(磷酸氫二鈉的結(jié)晶母液經(jīng)濃縮-結(jié)晶或者濃縮-噴霧干燥可得農(nóng)用級的磷酸氫二鈉，作農(nóng)用鈉磷肥使用)，取磷酸氫二鈉濕結(jié)晶備用。
⑹結(jié)晶干燥將步驟⑸所得磷酸氫二鈉濕結(jié)晶，用溫度為105℃、速度為3.5m/s和相對濕度為70％的熱風，干燥至水分的質(zhì)量百分含量﹤2％，冷卻即得食品級磷酸氫二鈉產(chǎn)品0.97kg。
經(jīng)測定，所得的食品級磷酸氫二鈉，為白色晶狀粉末或顆粒；磷酸氫二鈉含量(Na2HPO4)(以干基計，質(zhì)量百分含量,％)≧98.0，水不溶物≤0.2，砷(As，mg/kg)≤3，重金屬(以Pb計，mg/kg)≤10，鉛(Pb，mg/kg)≤4，氟化物(以F計，mg/kg)≤50，pH(10g/L)為8.8～9.2，干燥減重(質(zhì)量百分含量,％)≤2.0。各項理化指標均達到或超過食品安全國家標準GB25568-2010《食品添加劑磷酸氫二鈉》的要求。
報道二、
一種利用濕法稀磷酸制造食品級磷酸氫二鈉的方法，其步驟是：
⑴膜過濾：取主要成分為磷酸含量為40％(質(zhì)量分數(shù))、硫酸根含量1.5％(質(zhì)量分數(shù))和氟離子含量為0.5％(質(zhì)量分數(shù))的濕法稀磷酸(水溶液)1.85kg于耐酸容器中，用膜材料為碳化硅、膜孔為0.04μm和膜組件形式為蜂窩煤型內(nèi)管式膜的微孔膜設備對其精密過濾，分離色素顆粒、懸浮物和固體微粒等，得精密過濾的濕法稀磷酸備用。
⑵中和反應與同時脫氟脫硫：取步驟⑴所得精密過濾的濕法稀磷酸于耐酸容器中，在不斷攪拌的情況下，加入其質(zhì)量分數(shù)4.1％的碳酸鋇作為脫氟脫硫劑，繼續(xù)攪拌4.5小時，直到無氣泡(二氧化碳)產(chǎn)生，使碳酸鋇充分溶解和充分與精密過濾的濕法稀磷酸中的氟離子及硫酸根反應，得反應混合物；維持攪拌，用質(zhì)量百分濃度為45％的氫氧化鈉溶液中和反應混合物至pH為4.2，繼續(xù)攪拌7小時，得中和液；控制中和液的溫度30℃，用膜材料為碳化硅、膜孔為0.04μm和膜組件形式為蜂窩煤型內(nèi)管式膜的微孔膜設備對其精密過濾，分離硫酸鋇、氟硅酸鋇和其他固體顆粒，得精密過濾的中和液備用。控制本步驟整個過程中，攪拌速度為145rpm。
⑶氧化脫砷、微堿性脫重金屬與膜過濾：在不斷攪拌的情況下，用質(zhì)量百分濃度為45％的氫氧化鈉溶液，將步驟⑵所得精密過濾的中和液的pH調(diào)節(jié)至7.5，加入中和液質(zhì)量分數(shù)4％的雙氧水作為氧化劑，將混合物的溫度加熱到85℃并維持85℃，在攪拌的情況下回流保溫氧化4.5小時之后，打開冷卻水將氧化液溫度降低至40℃，繼續(xù)攪拌5小時，用膜材料為碳化硅、膜孔為0.04μm和膜組件形式為蜂窩煤型內(nèi)管式膜的微孔膜設備對其精密過濾，分離砷酸鋇、砷酸鈉、氧化鉛和氧化鎘等不溶物，得精密過濾的微堿性脫重金屬和氧化脫砷液備用。控制本步驟整個過程中，攪拌速度為115rpm。
⑷pH調(diào)節(jié)與濃縮：在不斷攪拌的條件下，用質(zhì)量百分濃度為45％的氫氧化鈉溶液，將步驟⑶所得微堿性脫重金屬和氧化脫砷液的pH調(diào)節(jié)至9.3，得磷酸氫二鈉溶液；用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)真空濃縮法在真空度為0.95MPa和溫度為95℃的條件下，將磷酸氫二鈉溶液濃縮至磷酸氫二鈉的質(zhì)量百分濃度為50.5％，得磷酸氫二鈉濃縮液備用?？刂票静襟E的攪拌速度為145rpm。
⑸降溫結(jié)晶：將步驟⑷所得磷酸氫二鈉濃縮液轉(zhuǎn)入結(jié)晶設備內(nèi)，降溫至30℃結(jié)晶磷酸氫二鈉10小時之后，以1.5℃/小時的降溫速度，將其溫度降低至5℃，繼續(xù)結(jié)晶30小時，直到無結(jié)晶生成為止；結(jié)晶混合物經(jīng)固液分離得磷酸氫二鈉濕結(jié)晶和磷酸氫二鈉的結(jié)晶母液(磷酸氫二鈉的結(jié)晶母液經(jīng)濃縮-結(jié)晶或者濃縮-噴霧干燥可得農(nóng)用級的磷酸氫二鈉，作農(nóng)用鈉磷肥使用)，取磷酸氫二鈉濕結(jié)晶備用。
⑹結(jié)晶干燥：將步驟⑸所得磷酸二氫鈉濕結(jié)晶，用溫度為105℃、速度為3.5m/s和相對濕度為70％的熱風，干燥至水分的質(zhì)量百分含量﹤2％，冷卻即得食品級磷酸氫二鈉產(chǎn)品0.97kg。
經(jīng)測定，所得的食品級磷酸氫二鈉，為白色晶狀粉末或顆粒；磷酸氫二鈉含量(Na2HPO4)(以干基計，質(zhì)量百分含量,％)≧98.0，水不溶物≤0.2，砷(As，mg/kg)≤3，重金屬(以Pb計，mg/kg)≤10，鉛(Pb，mg/kg)≤4，氟化物(以F計，mg/kg)≤50，pH(10g/L)為8.8～9.2，干燥減重(質(zhì)量百分含量,％)≤2.0。各項理化指標均達到或超過食品安全國家標準GB25568-2010《食品添加劑磷酸氫二鈉》的要求。
報道三、
將質(zhì)量濃度為10％的碳酸鈉溶液緩慢加入到比重為1.13的稀釋磷酸200mL中，進行中和反應，控制中和反應的反應溫度為40℃，當中和液的pH值達到8.32時停止反應；將此溶液進行蒸發(fā)濃縮后，得到磷酸氫二鈉晶體。經(jīng)分析檢測，產(chǎn)品符合食品添加劑十二水磷酸氫二鈉國家標準GB1909-1987的指標要求。
參考文獻
[1][中國發(fā)明]CN201810906999.4一種利用工業(yè)濕法凈化磷酸制造食品級磷酸氫二鈉的方法
[2][中國發(fā)明]CN201810902758.2一種利用濕法稀磷酸制造食品級磷酸氫二鈉的方法
[3][中國發(fā)明]CN200910102800.3一種食品級磷酸氫二鈉的制備方法