專利名稱：一種電子級高純焦磷酸鉀的制備方法
技術領域：
本發明屬于化工生產領域，特別涉及一種以磷酸和氫氧化鉀為原料，合成、濃縮結
晶得三水合磷酸氫二鉀，將三水合磷酸氫二鉀高溫煅燒得到電子級高純焦磷酸鉀的方法。
背景技術：
焦磷酸鉀是一種重要的化工產品，工業上用于無氰電鍍、表面處理、高檔洗滌劑、 油漆涂料、清潔劑、分散劑、緩沖劑等；食品級用于食品加工的乳化劑、組織改進劑、螯合劑、 品質改良劑等。焦磷酸鉀在洗滌行業，皮革，電鍍等工業用途很廣，現在用作食品添加劑因 水溶液堿性強，有抑制食品腐敗、發酵的作用。主要用作乳化劑、組織改進劑、整合劑。用于 湯羹、午餐肉、速凍魚蝦、熟豬肉和肉末等，還可用作肉類粘結齊U、洗滌劑，清罐齊U、面制品堿 水原料等。電鍍級焦磷酸鉀用于無氰電鍍，作為電鍍的絡合劑，也用于表面處理，即用作電 鍍的前處理劑和焦磷酸電鍍液。焦磷酸鉀具有優異的絡合能力，能與硬水中的Ca2+、Mg2+形 成穩定的絡合物從而軟化硬水、提高洗滌能力、清除污垢。焦磷酸鉀還能在鐵、鉛、鋅等金屬 表面形成一層保護膜，防止鐵、鉛、鋅等金屬表面腐蝕。焦磷酸鉀對于微細分散的固體具有 很強的分散能力，能促進細微、微量物質的均一混合。焦磷酸鉀具有穩定的PH緩沖能力，能 長期保持溶液的pH值。焦磷酸鉀產品易溶于水，具有優良的絡合能力。焦磷酸鉀的主要制 造工藝是酸堿中和制備磷酸氫二鉀溶液，干燥制得無水磷酸氫二鉀，再在高溫下聚合生成 產物焦磷酸鉀。
發明內容
為了解決上述現有技術中存在的不足之處，本發明的目的在于提供一種電子級高 純焦磷酸鉀的制備方法；該方法回收率高，無環境污染，操作簡單。 本發明的目的通過下述技術方案實現一種電子級高純焦磷酸鉀的制備方法，包 括以下操作步驟 (1)將質量百分比濃度為40% 60%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為 70% 90%的磷酸溶液混合，加熱至85 IO(TC ，在攪拌條件下反應0. 8 1小時，調節pH 值至8 12，得到固含物質量百分比濃度為47 50%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧 化鉀和磷酸溶液中的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾出固相產物，所 述固相產物的體積為漿料體積的24 26%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結晶，干燥， 得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在300 60(TC高溫條件下，進行聚合反應
1 3h，得到電子級高純焦磷酸鉀。 步驟(1)所述磷酸為食品級磷酸。 步驟(2)所述高溫濃縮是加熱至120 16(TC進行濃縮。
步驟(2)所述干燥是采用15(TC烘箱烘干。
—種根據上述方法制備的一種電子級高純焦磷酸鉀。 上述的電子級高純焦磷酸鉀可應用于無氰電鍍，作為電鍍的絡合劑，也用于表面 處理，即用作電鍍的前處理劑和焦磷酸電鍍液。 本發明的原理為從工藝技術考慮，選取氫氧化鉀與磷酸反應，采用中和與聚合兩 步法生產；具體做法是將氫氧化鉀與磷酸按一定的比例中和，通過酸度計控制反應液的pH 值在一定范圍內，經脫色、過濾、濃縮、干燥形成磷酸氫二鉀結晶，置入馬弗爐內，經高溫聚 合制成焦磷酸鉀產品。在焦磷酸鉀制備過程中，中和反應的pH范圍、聚合反應的溫度和時 間都會影響產品的質量；提高焦磷酸鉀的純度，首先是要生成純凈的磷酸氫二鉀；若有磷 酸二氫鉀混進磷酸氫二鉀中，在聚合時將有一部分玻璃狀的(KP0》n生成；若有1(3 04混進 磷酸氫二鉀中，即使在高溫下也不聚合；另外，在電鍍行業中，對電鍍液的要求極其嚴格，配 制時KH2P03和K3P04進入溶液，將大大破壞電鍍液的電化學性質，影響電鍍效果；因此，優選 最佳制備工藝參數，是提高焦磷酸鉀產品質量的關鍵。 本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果(l)本發明制備方法回收率 高，無環境污染，操作簡單；(2)本發明方法中所采用的參數，包括pH范圍、聚合反應溫度和 聚合反應時間，確切保證了所得焦磷酸鉀產品的高品質；所得產品雜質少，純度以質量百分 比計達到了 99. 0%以上，Cu、Mn、Co、Cr、Cd等金屬雜質含量均低于2ppm。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
實施例1 : (1)將質量百分比濃度為50%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為90%的磷酸 溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至85t:，在攪拌條件下反應0. 8小時，調節pH值至8，得 到固含物質量百分比濃度為47%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中 的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在12(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾 出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的26%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在40(TC高溫條件下，進行聚合反應lh，得到 電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. 0X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例2: (1)將質量百分比濃度為40%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為70%的磷酸 溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至IO(TC ，在攪拌條件下反應0. 8小時，調節pH值至9，得 到固含物質量百分比濃度為50%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中 的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在14(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾 出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的25%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀；
(3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在40(TC高溫條件下，進行聚合反應lh，得到 電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. lX以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例3 : (1)將質量百分比濃度為50%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為85%的磷酸 溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至90°C ，在攪拌條件下反應0. 8小時，調節pH值至10，得 到固含物質量百分比濃度為50%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中 的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在15(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾 出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的26%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在60(TC高溫條件下，進行聚合反應1 3h， 得到電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. 5X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例4: (1)將質量百分比濃度為50%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為70%的磷酸 溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至10(TC，在攪拌條件下反應0.9小時，調節pH值至11， 得到固含物質量百分比濃度為49%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液 中的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在16(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾 出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的24 26% ;將固相產物加熱到12(TC繼續 濃縮結晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在50(TC高溫條件下，進行聚合反應2h，得到 電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. 2X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例5 : (1)將質量百分比濃度為60%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為90%的磷酸 溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至95°C ，在攪拌條件下反應1小時，調節pH值至12，得到 固含物質量百分比濃度為50%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中的 磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在14(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾 出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的25%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在40(TC高溫條件下，進行聚合反應lh，得到 電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. 5X以上，Cu、
5Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例6: (1)將質量百分比濃度為60%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為70%的磷酸 溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至85t:，在攪拌條件下反應0. 8小時，調節pH值至9，得 到固含物質量百分比濃度為48%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中 的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在12(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾 出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的26%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在30(TC高溫條件下，進行聚合反應3h，得到 電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. OX以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例7 : (1)將質量百分比濃度為45%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為75%的磷酸 溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至8『C，在攪拌條件下反應0. 9小時，調節pH值至9，得 到固含物質量百分比濃度為49%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中 的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在15(TC高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾出固相 產物，所述固相產物的體積為漿料體積的25% ;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結晶，用 15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在50(TC高溫條件下，進行聚合反應2h，得到 電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. 8X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例8: (1)將質量百分比濃度為55%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為85%的磷酸 溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至90°C ，在攪拌條件下反應0. 85小時，調節pH值至9，得 到固含物質量百分比濃度為47%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中 的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在12(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾 出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的24%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在60(TC高溫條件下，進行聚合反應lh，得到 電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. 9X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例9 : (1)將質量百分比濃度為50 的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為75%的磷酸溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至IO(TC，在攪拌條件下反應0. 8 1小時，調節pH值至8 12，得到固含物質量百分比濃度為47 50%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在12(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的24%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在50(TC高溫條件下，進行聚合反應1. 5h，得到電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. 6X以上，Cu、Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例10 : (1)將質量百分比濃度為49%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為88%的磷酸溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至IO(TC ，在攪拌條件下反應0. 8小時，調節pH值至9，得到固含物質量百分比濃度為50%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在12(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的25%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在50(TC高溫條件下，進行聚合反應2h，得到電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. 2X以上，Cu、Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例11 : (1)將質量百分比濃度為50%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為76%的磷酸溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至88°C ，在攪拌條件下反應0. 8小時，調節pH值至9，得到固含物質量百分比濃度為47%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中的磷酸的物質的量之比為1:1; (2)將步驟(1)所得料漿在12(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的26%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在50(TC高溫條件下，進行聚合反應3h，得到電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. 8X以上，Cu、Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。
實施例12 : (1)將質量百分比濃度為50%的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為88%的磷酸溶液在不斷攪拌條件下混合，加熱至85 IO(TC ，在攪拌條件下反應0. 8小時，調節pH值至9，得到固含物質量百分比濃度為47%的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中的磷酸的物質的量之比為1:1;
(2)將步驟(1)所得料漿在16(TC條件下高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾 出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的26%;將固相產物加熱到12(TC繼續濃縮結 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氫二鉀； (3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在50(TC高溫條件下，進行聚合反應3h，得到 電子級高純焦磷酸鉀。 經檢測，所得電子級高純焦磷酸鉀產品的純度以質量百分比計為99. 9X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金屬雜質含量均《2ppm。 上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其它的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種電子級高純焦磷酸鉀的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟(1)將質量百分比濃度為40％～60％的氫氧化鉀溶液和質量百分比濃度為70％～90％的磷酸溶液混合，加熱至85～100℃，在攪拌條件下反應0.8～1小時，調節pH值至8～12，得到固含物質量百分比濃度為47～50％的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中的磷酸的物質的量之比為1∶1；(2)將步驟(1)所得料漿高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，過濾出固相產物，所述固相產物的體積為漿料體積的24～26％；將固相產物加熱到120℃繼續濃縮結晶，干燥，得到三水磷酸氫二鉀；(3)將步驟(2)所得三水磷酸氫二鉀在300～600℃高溫條件下，進行聚合反應1～3h，得到電子級高純焦磷酸鉀。
2. 根據權利要求l所述的一種電子級高純焦磷酸鉀的制備方法，其特征在于步驟(1) 所述磷酸為食品級磷酸。
3. 根據權利要求l所述的一種電子級高純焦磷酸鉀的制備方法，其特征在于步驟(2) 所述高溫濃縮是加熱至120 16(TC進行濃縮。
4. 根據權利要求l所述的一種電子級高純焦磷酸鉀的制備方法，其特征在于步驟(2) 所述干燥是采用15(TC烘箱烘干。
5. —種根據權利要求1 4任一項所述方法制備的一種電子級高純焦磷酸鉀。
全文摘要
本發明公開了一種用磷酸和氫氧化鉀為原料制備電子級高純焦磷酸鉀的方法。該方法包括步驟(1)將氫氧化鉀溶液和磷酸溶液混合，加熱至85～100℃，在攪拌條件下反應，調節pH值至8～12，得到料漿濃度為47～50％的料漿；所述氫氧化鉀溶液中的氫氧化鉀和磷酸溶液中的磷酸的物質的量之比為1∶1；(2)將料漿高溫濃縮后脫色，再進行分離純化，將分離純化產物繼續濃縮結晶，干燥，得到三水磷酸氫二鉀；(3)將三水磷酸氫二鉀在300～600℃高溫條件下，進行聚合反應1～3h，得到電子級高純焦磷酸鉀。本發明方法回收率高，無環境污染，操作簡單；本發明所采用的參數，確切保證了所得焦磷酸鉀產品的高品質。
文檔編號C01B25/00GK101723342SQ200910193400
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月28日 優先權日2009年10月28日
發明者周一朗, 李春花, 譚澤, 陳旭波 申請人:廣東光華化學廠有限公司