碳酸钠脱除湿法磷酸中氟的反应动力学研究

采用碳酸钠为脱氟剂,研究了湿法磷酸的脱氟反应动力学,研究结果显示碳酸钠脱氟反应为二级反应,反应速率常数与温度的关系为k=0.248 7exp(-3 455.8/T),反应活化能为28.73kJ/mol。动力学方程可靠性较好,25℃及30℃下动力学方程计算值与实验值的相对误差小于2%,40℃下动力学方程计算值与实验值的相对误差小于7%。

科研开发

S N&E N O化 EC UR C C T H L Y科 MAI: 3 I E C OGI H2,3SY E C,2(3 2 N I2)￣工技0L DT 10 0 N

碳酸钠脱除湿法磷酸中氟的反应动力学研究 *蒋丽红，纳海英，陈雪萍(明理工大学化学工程学院，昆云南昆明 6 0 0 ) 5 5 0

摘

要：用碳酸钠为脱氟剂，究了湿法磷酸的脱氟反应动力学，究结果显示碳酸钠脱氟反应采研研

为二级反应，应速率常数与温度的关系为 k . 4 e p - 3 5./ )反应活化能为 2 . 3 Jto。反=0 2 87x ( 5 8 T, 4 8 7/ l k o

动力学方程可靠性较好，5及 3下动力学方程计算值与实验值的相对误差小于 2,O℃下动力 2℃ O℃ 4学方程计算值与实验值的相对误差小于 7。

关键词：碳酸钠；湿法磷酸；氟；力学脱动中图分类号： TQ 1 6 3 2 . 5文献标识码： A文章编号 i 0 80 1 (0 2 0—0 00 0—5 1 2 1 ) 30 3 3 1

磷酸是生产磷酸盐、细磷酸盐重要的中间精体，据生产方法的不同分为热法磷酸和湿法磷根酸。热法磷酸曾因其质纯、浓度高而广泛应用于各种精细磷酸盐的生产，但热法磷酸能耗高、环境污染严重、资与生产成本高_,投 1近年来由于能源 J

瑞化工有限公司生产；碳酸钠：京化工厂；北盐酸：

成都欣海兴化工试剂厂；檬酸、檬酸三钠：柠柠天津市博迪化工有限公司；酸：硝四川省德阳市化学试剂厂；化钠、醇：津化学试剂厂；甲酚氟乙天溴绿：海化学试剂厂，上氢氧化铝、二氧化硅：重庆东方试剂厂；以上试剂均为分析纯。分析天平： G3 8上海天平仪器厂； T 2A,电热恒温水浴锅： Z W- -, D K D 4北京市永光明医疗仪器厂； 电动搅拌器： 2—F杭州仪表电机厂；空干燥 1 52, 3真

价格不断上涨，之磷矿资源日趋贫化，加热法磷酸的生产与发展受到严重限制，在客观上促进了这湿法磷酸的发展。湿法磷酸设备简单、电量小、耗 便于操作管理、产成本低 l,由于磷矿及生产生 2但]方法所限，所得湿法磷酸浓度低、杂质多，获得为

箱： Z -

00北京市永光明医疗仪器厂；环水真 D F65,循空泵：HB型，州长城科工贸有限公司；光光 S郑分度仪：2, 71上海精密科学仪器有限公司；氟离子选择性电极：F1上海精密科学仪器有限公司；比 P _,参电极：2, 2 2上海精密科学仪器有限公司；恒温磁力搅拌器：52常州澳华仪器有限公司。 8—,12方法 .

可用于精细磷酸盐生产的湿法磷酸，须对湿法必磷酸进行净化[。在湿法磷酸的深度净化过程 3]中，多数净化方法均有一共同的缺点，即对阳离子净化效果较好，阴离子则难以除去，对因此往往需先对其中的阴离子杂质进行预脱除L]湿法磷 6,酸中氟离子的存在将直接影响其在精细磷酸盐生

产中的应用。作者以碳酸钠为脱氟剂研究湿法磷酸的脱氟反应动力学，为湿法磷酸氟净化模拟、放大、优化应用提供理论基础。

取一定量经陈化、清、色、硫后的预处澄脱脱理酸于 2 0mL烧杯中，于恒温水浴中进行搅 5置

1实验 1 1试剂与仪器 .

拌，恒温之后加入一定量的脱氟剂，经反应、置、静 过滤分离后得净化酸，化酸取样分析 _。净 6]13动力学模型推导 .

碳酸钠与氟硅酸的化学反应式为：Na CO3 H2 i 6= 2+ SF==Na S F+ CO2 H 2 2 i6+ O

湿法磷酸： ( 2 一2 . 9, S￣ ) z P O ) 6 8 w( O一一 e 3 9, F ) 1 3%, A1 3一 2 1, . 7 w(一 . 4叫( 2 ) . 7 O

其速率方程的一般形式为：r一一一 () 1

w( eO ) 1 2 5 w( i ) 0 5, F 2 3一 . 4/, SO2一 . 7云南富 9收稿日期：0 20—0 2 1—13作者简介：丽红 (9 8 )女，蒋 1 6一，云南昆明人，明理工大昆

学化学工程学院教授，士，博硕士生导师，事精细化工从品及相关研究。 *云南省重点学科建设项目。

式中：A C一氟硅酸的浓度；B C一碳酸钠的浓度。 取 A和 B的初始浓度与反应计量系数成比

例， C0c=1则每一瞬间两者的浓度比保持即 A/B=, o=

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