背景及概述[1][2]
磷酸鹽是目前世界各國(guó)應(yīng)用最廣泛的食品品質(zhì)改良劑，在食品生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，磷酸鹽對(duì)食品品質(zhì)的提高和改善有著不可替代的作用，尤其在肉類工業(yè)中有顯著提高肉品品質(zhì)的作用。磷酸氫二鈉，無(wú)色透明單斜系棱形晶體，一般以12個(gè)結(jié)晶水的形式存在，密度1.52g/cm3，熔點(diǎn)34.6℃，在空氣中易風(fēng)化，極易失去五分子結(jié)晶水而形成七水物(Na2HPO4·7H2O)。可溶于水、不溶于醇，水溶液呈微堿性反應(yīng)(0.1-1N溶液的PH約為 9.0)，在100℃失去結(jié)晶水而成無(wú)水物，250℃時(shí)分解成焦磷酸鈉，高純度的磷酸氫二鈉產(chǎn)品在功能材料、生物科技、農(nóng)業(yè)科技等方面的需求也越來(lái)越多，因此高純度的磷酸氫二鈉具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。由于受原料的產(chǎn)地、品位、價(jià)格等因素的影響，不同廠家的采用的生產(chǎn)工藝也有所不同，其產(chǎn)品的純度差別也很大，磷酸氫二鈉的生產(chǎn)方法主要有中和法、萃取法、離子交換法、復(fù)分解法、直接法、結(jié)晶法和電解法等，純度較高的磷酸氫二鈉制備主要采用直接法。磷酸氫二鈉作為焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉等產(chǎn)品制備時(shí)所需的前體物質(zhì)，因此對(duì)磷酸氫二鈉進(jìn)行制備方面的研究具有重要意義。
應(yīng)用[1,3-4]
磷酸氫二鈉(disodium hydrogenphosphate)是制備焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉時(shí)所需的前體物質(zhì)，同時(shí)磷酸氫二鈉也可用作食品添加劑、醫(yī)用試劑、水處理劑等，在紡織、皮革、油漆等領(lǐng)域內(nèi)也有其使用價(jià)值，
1.磷酸氫二鈉對(duì)水玻璃改性作用。水玻璃是一種鑄型無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒，價(jià)格低廉，鑄造過(guò)程中無(wú)煙氣、無(wú)刺激性或有害物質(zhì)產(chǎn)生，例如不產(chǎn)生樹(shù)脂砂和濕型砂澆注時(shí)的二堊英、呋喃，無(wú)黑色污染，是一種無(wú)公害、清潔的鑄型粘結(jié)劑，系目前廣泛應(yīng)用于鑄鋼件生產(chǎn)、較符合環(huán)境保護(hù)要求的主要鑄型粘結(jié)劑之一。但水玻璃砂的潰散性(出砂性)較差、再生和回用困難限制了其進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用的可能。
研究發(fā)現(xiàn)，磷酸氫二鈉可以提高水玻璃的粘結(jié)強(qiáng)度，降低高溫殘留強(qiáng)度，是改善水玻璃(砂)潰散性的常用改性劑之一，磷酸氫二鈉可以提高水玻璃砂吹CO2 后的硬化強(qiáng)度；磷酸氫二鈉與水玻璃可形成〔PO4、〔SiO4〕復(fù)合玻璃網(wǎng)絡(luò)；在冷卻過(guò)程中，由于從〔PO4、〔SiO4〕復(fù)合玻璃網(wǎng)絡(luò)析出β-Na2Si2O5、γ-Na3PO4 和5Na2O·P2O5·4SiO2 等晶體，破壞了水玻璃粘結(jié)膜的完整性，以及因磷酸鹽玻璃與硅酸鹽玻璃收縮性相差極大而導(dǎo)致粘結(jié)膜開(kāi)裂，使水玻璃(砂) 高溫潰散性得以改善。
2. 生產(chǎn)磷酸鈉鹽。包括以下制備步驟：
(1)加 熱磷酸氫二鈉至融熔；
(2)向融熔的磷酸氫二鈉中加入氧化劑形成混合物，磷酸氫二鈉與氧 化劑的質(zhì)量比為1：0.005-0.03；
(3)向混合物中加入活性炭，混合物與活性炭的質(zhì)量比為 1000：1-3，過(guò)濾得到磷酸鈉鹽溶液；
(4)調(diào)節(jié)磷酸鈉鹽溶液的pH值為3.5-13.5。
制備 [1-2,5-6]
方法1：在反應(yīng)裝置中加入一定量食品級(jí)磷酸，在攪拌狀態(tài)下，將一定濃度的碳酸鈉溶液通過(guò)蠕動(dòng)泵滴加到反應(yīng)容器里，和磷酸發(fā)生中和反應(yīng)，通過(guò)精密酸度計(jì)控制pH值，同時(shí)保證該反應(yīng)在一定的恒溫溫度下進(jìn)行，當(dāng)達(dá)到pH=8.34時(shí)，為反應(yīng)終點(diǎn)。將反應(yīng)完畢的液體進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，然后置于烘箱內(nèi)烘干，待稱重。上述制備磷酸氫二鈉的工藝條件是：選擇溶液濃度為25%，溫度為25℃，加料速度為20mL/min。在此工藝條件下生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)率高為93.3%，并且能夠達(dá)到食品級(jí)添加劑的標(biāo)準(zhǔn)。
方法2：一種高純磷酸氫二鈉制備方法，包括以下步驟：
A、將碳酸氫鈉(NaHCO3)緩慢加入到磷酸(H3PO4)溶液中，進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在80～100℃，2h，pH值控制在8.7-9.2 之間，然后自然降溫，得到磷酸氫二鈉溶液?；瘜W(xué)反應(yīng)式：
B、將所得磷酸氫二鈉溶液進(jìn)行離心脫水，蒸發(fā)濃縮，再用去離 子水對(duì)產(chǎn)品快速淋洗一次，去掉沉淀表面的吸附雜質(zhì)分子，再離心脫水，得磷酸氫二鈉晶體。
C、將所得磷酸氫二鈉晶體送入耙式干燥機(jī)進(jìn)行干燥，干燥條件是進(jìn)氣溫度120℃，流化氣流速0.3m3/s，干燥時(shí)間15分鐘，最后穩(wěn)定:工藝條件后得磷酸二氫鉀純度為99.6％。
方法3：一種超低鐵無(wú)水磷酸氫二鈉的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：
1）十二水磷酸氫二鈉與純水?dāng)嚢杓訜嶂?em>60-90℃，完全溶解，過(guò)濾；
2）上述濾液冷卻到30-60℃，攪拌加入氯化鈣水溶液，充分?jǐn)嚢?0-20分鐘，pH8.8-9.2；
3）40℃靜置陳化1小時(shí)；
4）熱濾，濾液濃縮，室溫結(jié)晶；
5）抽濾得結(jié)晶，用少量純水沖洗2-5次，抽干；
6）結(jié)晶、空氣干燥，然后在120-140℃干燥，得無(wú)水磷酸氫二鈉成品。
方法4：一種食品級(jí)無(wú)水磷酸氫二鈉的制備方法，其步驟是：原料磷酸液堿過(guò)濾后調(diào)溫、濃度；向中和釜中加入磷酸、液堿，控制液堿加料速度，液堿完全加完后，控制反應(yīng)溫度和控制反應(yīng)終點(diǎn)，熟化。中和清液濃縮；脫水；采用流化床干燥，制得食品級(jí)無(wú)水磷酸氫二鈉。上述方法首先通過(guò)控制原料的處理、中和工藝與參數(shù)，有效地保證了合成產(chǎn)品收率及純度，然后通過(guò)流化床工藝實(shí)現(xiàn)了從濃縮到結(jié)晶到一步干燥實(shí)現(xiàn)，從而解決了普通二步法制備無(wú)水磷酸氫二鈉的問(wèn)題。有效地節(jié)約了人力資源，節(jié)約了能源消耗，有效地提高了產(chǎn)量和穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。
主要參考資料
[1] 李寶升, 王修俊, 邱樹(shù)毅, 等. 食品添加劑磷酸氫二鈉制備的工藝研究[J]. 中國(guó)食品添加劑, 2009 (6).
[2] CN201210526009.7 一種高純磷酸氫二鈉制備方法
[3] 屈銀虎, 邢建東, 高義民. 磷酸氫二鈉對(duì)水玻璃改性作用的研究[J]. 鑄造, 2003, 52(9): 668-671.
[4] CN201710587631.1一種以草甘膦副產(chǎn)物磷酸氫二鈉生產(chǎn)磷酸鈉鹽的方法
[5] CN201310446174.6 一種超低鐵無(wú)水磷酸氫二鈉的生產(chǎn)方法
[6] CN201810333000.1一種食品級(jí)無(wú)水磷酸氫二鈉的制備方法