有机溶剂法萃取湿法磷酸过程中萃取相磷酸反萃的方法

摘要

本发明涉及有机溶剂法萃取湿法磷酸过程中萃取相磷酸反萃的方法，是在湿法磷酸净化、沉降、萃取、洗涤、反萃和浓缩过程中，以表面活性剂作为反萃剂，将表面活性剂加入到有机溶剂萃取磷酸的萃取相中得到混合溶液，搅拌下进行反萃，在30℃-100℃的温度范围内水浴恒温加热，转速为100-200r/min，反应时间为20-40min，静止，分层。本发明得到的磷酸的反萃率远远高于不加非离子表面活性剂的磷酸的反萃率，不加非离子表面活性剂，用去离子水一次反萃其反萃率仅在50-70％，一般要进行3-5次的反萃。减少了浓缩用蒸汽消耗量，比仅以水作为反萃剂的传统工艺节能30％以上，同时简化了工艺过程，减少了反萃操作时间。

权利要求

1.有机溶剂法萃取湿法磷酸过程中萃取相磷酸反萃的方法，其特征是在湿法磷酸净化、沉降、萃取、洗涤、反萃和浓缩过程中，以表面活性剂作为反萃剂，将表面活性剂加入到有机溶剂萃取磷酸的萃取相中得到混合溶液，所述的表面活性剂包括Tween-20、TritonX-100或TritonX-114，其用量为混合溶液的1-3wt％，在加表面活性剂的之前，加入用量为有机溶剂萃取相的15-30wt％的去离子水，搅拌下进行反萃，在30℃-100℃的温度范围内水浴恒温加热，转速为100-200r/min，反应时间为20-40min，静止，分层。

2.根据权利要求1所述的有机溶剂法萃取湿法磷酸过程中萃取相磷酸反萃的方法，其特征是去离子水的用量为有机溶剂萃取相的20％。

3.根据权利要求1所述的有机溶剂法萃取湿法磷酸过程中萃取相磷酸反萃的方法，其特征是表面活性剂的用量为浓度为混合溶液的1wt％。

4.根据权利要求1所述的有机溶剂法萃取湿法磷酸过程中萃取相磷酸反萃的方法，其特征是反萃温度为50℃。

说明书

技术领域

本发明涉及有机溶剂法萃取湿法磷酸过程中萃取相磷酸反萃的方法。

背景技术

磷酸在磷化工中作为一种重要的中间品，除用于磷铵、重过磷酸钙、复合肥料、各种磷酸盐等的生产外，还用于石油、冶金、化工、电子、医药、食品等行业，是这些行业不可缺少的原料。磷酸的最终用途取决于它的纯度，而磷酸的纯度一般又取决于它的生产方法。目前磷酸生产方法主要有热法和湿法两种。热法磷酸系用电炉法制取黄磷，再经过氧化、吸收而得到较纯的工业磷酸；湿法磷酸是由硫酸或盐酸等分解磷矿，经过液固分离后所得的含有多种杂质的磷酸。故湿法磷酸一般用于制造磷肥，如要制取优质的磷酸，则还需进一步加以净化。
工业化的湿法磷酸的净化方法主要是采用有机溶剂萃取得到工业磷酸或食品级磷酸，净化工艺是通过溶剂萃取经预处理(化学沉淀)的湿法磷酸，将有机溶剂萃取相用酸洗涤，脱除萃取相中的少量杂质，经洗涤后的萃取相，再通过反萃得到稀磷酸。其中现有的反萃工艺主要是采用了水洗得到稀磷酸溶液，但必须要经过3-5次的水洗，才能得到85％以上的反萃率，这样不仅得到的磷酸浓度很低，并且还需要大量的去离子水，得到的稀磷酸溶液必须要进行浓缩才能得到高浓度的磷酸，这样还需要消耗大量的蒸汽。
浊点萃取法是近年来出现的一种新兴的液-液萃取技术，它不使用挥发性有机溶剂，不影响环境。它以中性表面活性剂胶束水溶液的溶解性和浊点现象为基础，改变实验参数引发相分离，一为表面活性剂相，另一为水相。疏水性物质被萃取进表面活性剂相，亲水性物质留在水相。目前该法已成功地应用于金属螯合物、生物大分子的分离与纯化及环境样品的前处理中。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述现有技术而提供一种简便有效的、无污染、节能、提高反萃率的生产的方法，并克服现有技术的工艺复杂、产品收率低、耗能大等不足。
本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：有机溶剂法萃取湿法磷酸过程中萃取相磷酸反萃的方法，其特征是在湿法磷酸净化、沉降、萃取、洗涤、反萃和浓缩过程中，以表面活性剂作为反萃剂，将表面活性剂加入到有机溶剂萃取磷酸的萃取相中得到混合溶液，搅拌下进行反萃，在30℃-100℃的温度范围内水浴恒温加热，转速为100-200r/min，反应时间为20-40min，静止，分层。
按上述方案，在加表面活性剂的之前，加入用量为有机溶剂萃取相的15-30wt％的去离子水；
按上述方案，优选的去离子水的用量为有机溶剂萃取相的20％；
按上述方案，以表面活性剂作为反萃剂，包括Tween-20(聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯)、TritonX-100(聚乙二醇对辛基苯基醚)或TritonX-114(聚乙二醇叔辛基苯基醚)，其用量为混合溶液的1-3wt％。
按上述方案，优选的表面活性剂的用量为浓度为混合溶液的1wt％。
按上述方案，优选的反萃温度为50℃。
本发明有益效果体现在：本发明利用浊点萃取的原理，非表面活性剂在加热到一定温度(浊点温度)以上变浑浊并出现分相，一相是表面活性剂富集相，另一相是水相，在此过程中，有机溶剂萃取相中含有的磷酸被反萃到水相，从而实现有机溶剂萃取相中磷酸有效的分离。
本发明采用向有机溶剂萃取相中添加非表面活性剂分离有机溶剂和磷酸，得到的磷酸水溶液浓度是仅水洗得到的磷酸的浓度的3-4倍，仅一次反萃操作后的水相磷酸的浓度达3.0-4.5wt％，反萃率为78-98％。
本发明得到的磷酸的反萃率远远高于不加非离子表面活性剂的磷酸的反萃率，不加非离子表面活性剂，用去离子水一次反萃其反萃率仅在50-70％，一般要进行3-5次的反萃。这样得到的溶液中磷酸浓度很低，必须进行浓缩得到一定浓度的磷酸。本发明由于得到的稀磷酸浓度增加，减少了浓缩用蒸汽消耗量，比仅以水作为反萃剂的传统工艺节能30％以上，同时简化了工艺过程，减少了反萃操作时间。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明，但是实施例不会构成对本发明的限制。
实施例1
将磷矿进行硫酸分解处理，得到的粗磷酸进行预处理，在预处理时，碳酸钙的质量按粗磷酸中的硫酸根离子的90％-150％，碳酸钠的质量按粗磷酸中的氟离子的80％-120％以及二氧化硅的质量按粗磷酸的0.1％-1％加入，在温度为60℃水浴加热，转速为300r/min下，反应时间为4h，静止，过滤。
将得到的滤液取100ml装入三口烧瓶中，加300ml的萃取剂(煤油∶磷酸三丁酯＝3∶1，体积比)，盖上瓶塞，将三口烧瓶置入恒温的水浴槽中，温度为60℃，转速为100r/min，萃取时间为15min，静止，分层。
将上述有机相直接加入三口烧瓶中进行洗涤，洗涤液为稀磷酸，加入浓度为10％(H3PO4计，wt％)的稀磷酸，加入量为有机相的20wt％。盖上瓶塞，将三口烧瓶置入恒温的水浴槽中，温度为60℃，转速为100r/min，反应时间为10min，静止，分层。
洗涤后的有机溶剂萃取相即为反萃用原料。以TritonX-100为萃取剂，取有机溶剂萃取相200g，加入50g去离子水，加2.6g的TritonX-100(浓度为1.0％)，再按上述步骤于50℃下，转速为100r/min加热20分钟，静止，分层。有机溶剂萃取相中磷酸的含量为0.93％，浊点萃取后反萃水相中磷酸的含量为3.14％，磷酸的反萃率为78.12％。
实施例2：
预处理、萃取和洗涤步骤同实施例1，不同在于以TritonX-114为萃取剂，取有机溶剂萃取相200g，加入50g去离子水，加4.8g的TritonX-114(浓度为1.9％)，再按上述步骤于50℃下，转速为180r/min加热30分钟，静止，分层。有机溶剂萃取相中磷酸的含量为0.93％，浊点萃取后反萃水相中磷酸的含量为3.31％，磷酸的反萃率为81.41％。
实施例3：
预处理、萃取和洗涤步骤同实施例1，不同在于以Tween-20为萃取剂，取有机溶剂萃取相200g，加入50g去离子水，加2.6g的Tween-20(浓度为1.0％)，再按上述步骤于50℃下，转速为100r/min加热20分钟，静止，分层。有机溶剂萃取相中磷酸的含量为0.93％，浊点萃取后反萃水相中磷酸的含量为3.54％，磷酸的反萃率为91.56％。
实施例4：
预处理、萃取和洗涤步骤同实施例1，不同在于以Tween-20为萃取剂，取试样100g，加入20g去离子水，加1.26g的Tween-20(浓度为1.0％)，再按上述步骤于50℃下，转速为100r/min加热20分钟，静止，分层。有机溶剂萃取相中磷酸的含量为0.82％，浊点萃取后反萃水相中磷酸的含量为4.27％，磷酸的反萃率为97.42％。
实施例5：
预处理、萃取和洗涤步骤同实施例1，不同在于以Tween-20为萃取剂，取试样400g，加入60g去离子水，加5.0g的Tween-20(浓度为1.1％)，再按上述步骤于50℃下，转速为100r/min加热20分钟，静止，分层。有机溶剂萃取相中磷酸的含量为0.80％，浊点萃取后反萃水相中磷酸的含量为4.30％，磷酸的反萃率为97.51％。
本发明所列举的各原料都能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明；在此不一一列举实施例。本发明的工艺参数(如温度、时间等)的上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。