[发明专利]五室电渗析法制备次磷酸的工艺

说明书

技术领域

本发明属于精细化学品生产领域，具体的是一种五室电渗析法制备次磷酸的工艺。

背景技术

次磷酸是一种应用广泛的化工原料，主要作为还原剂用于化学镀，阻止磷酸树脂的变色，还用于酯化反应的催化剂和制冷剂，高纯次磷酸钠的生产。在电容器的生产中对化学试剂的品质要求极高，其中影响次磷酸品质的主要杂质离子有SO₄²⁺、Cl^—和重金属离子等。

在传统的次磷酸生产中，一般以黄磷和氢氧化钡为原料，再加硫酸除钡制得。但钡盐的溶解度较小，制得的次磷酸浓度较低，工业品还要多次重结晶提纯，从而使该工艺的广泛应用受到限制。而采用离子交换树脂制取次磷酸，采用强酸型阳离子交换树脂吸附除去次磷酸钠溶液中的钠离子制得稀酸溶液，但离子交换树脂难于再生。随着膜电解技术的发展，制酸和制碱工业也取得了突破性进展。

国内外已有采用膜电解的方法制取硫酸、盐酸和氢氧化钠的成功报导。尤其是在膜电解的应用领域，国内大量的做法是将膜电解法代替离子交换法，可有效节约生产费用，缩短运行时间，提高经济效益。

现国内生产次磷酸的方法主要是离子交换树脂法和膜电解法，但所制得的次磷酸中杂质离子的含量较高，因此国内次磷酸工业品和试剂的指标要低于电容器试剂要求，质量上难以满足电容器生产的需要。

1、离子交换树脂法

离子交换树脂来制取次磷酸，以次磷酸钠为原料，采用强酸型阳离子交换树脂吸附去除次磷酸钠溶液中的钠而得到稀酸溶液。此种方法由于完全以次磷酸钠为原料，所需树脂量很大，并且树脂的再生和清洗步骤烦琐，成本很高，从而此方法仅适合小批量生产，并不能大规模工业应用。单纯的离子交换树脂法所制得的次磷酸中杂质离子的含量也较高。

2、膜电解法

离子膜电解是利用阳离子交换膜将单元电解槽分隔为阳极室和阴极室，通过电解水为相邻的产品室提供氢离子和氢氧根离子。离子膜电解法是在离子交换树脂的基础上发展起来的一项新技术。利用离子交换膜对阴阳离子具有选择透过的特性，容许带同一种电荷的离子通过而限制相反电荷的离子通过，以达到电化合成的目的。但膜电解有其自身的缺点，如能耗高、效率较低等。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对现有技术而提供一种以次磷酸盐为原料制取次磷酸的新工艺，该工艺采用五室电渗析装置，使得工艺流程简单、能耗低、生产成本低，对环境污染小且效率更高。

本发明为解决上述提出的问题所采取的解决方案为：五室电渗析法制备次磷酸的工艺，其以次磷酸盐和无机酸为原料，钛板镀钌作为电极，应用五室电渗析槽电场的作用以进行离子交换；其中，五室电渗析槽的两个原料室中的浓度分别为40-200g/L的次磷酸盐水溶液和20-100g/L的硫酸水溶液，投入的原料硫酸与次磷酸盐晶体的质量比为0.4-0.6:1，五室电渗析槽的电极室中为初始浓度为5-10g/L的硫酸水溶液，五室电渗析槽的两个产品室中均为蒸馏水或纯净水或去离子水。

按上述方案，所述的五室电渗析槽由七个膜对构成的五室电渗析槽。

按上述方案，所述的五室电渗析装置的具体组装步骤是：1）取长20-500cm、宽10-300cm、厚度0.8-7mm的隔板，隔板内切割成宽2-10cm的流道及引流通道，并在其上下边缘处分别钻4个间距相同的圆形导流孔；2）取阴离子交换膜28张，阳离子交换膜29张，分别剪成长20-500cm、宽10-300cm，并在阴离子交换膜和阳离子交换膜的上下边缘处分别钻有与聚丙烯隔板上的圆孔相对应的导流孔；3）取长30-600cm、宽10-300cm、高2-5cm的带有电极板的聚丙烯极板，其边缘处钻有4个与聚丙烯隔板上的圆孔相对应的用于溶液进出的圆孔，其四个边角处还各设有一个用于连通螺栓的通孔；4）取长20-500cm、宽10-300cm的聚氯乙烯垫片2个；5）然后依次按照：聚丙烯极板-聚氯乙烯垫片-阳离子交换膜-聚丙烯隔板-阴离子交换膜-聚丙烯隔板-阳离子交换膜-聚丙烯隔板-阴离子交换膜-······-聚丙烯隔板-阳离子交换膜-聚氯乙烯垫片-聚丙烯极板的顺序组装，通过4个螺栓分别贯通聚丙烯极板边角处的4个通孔并均匀地压紧成一个整体，以组成7个膜对同时运行的五室电渗析装置，并保证其气密性良好，正常压力下无渗漏，阳离子交换膜、阴离子交换膜和聚丙烯隔板靠近边缘处相对应的圆孔相互连接形成液体进出的通道，所述的五室电渗析装置形成五个贮室：次磷酸室、次磷酸盐室、硫酸盐室、硫酸室和电极室，其各自连接一个转子流量计和磁力循环泵接通各回路。