磷酸缩原磷酸工业磷酸水处理制药磷酸盐工业电镀抛光工业制糖工业

磷酸 广州
CAS登录号 7664-38-2 EINECS登录号 231-633-2 化学式 H3PO4 分子量 98
熔点 42℃ 沸点 261℃（分解） 水溶性:可与水以任意比互溶
密度 1.874g/mL（液态） 外观:白色固体，大于42℃时为无色粘稠液体
别称：正磷酸;食用磷酸;乙烯利水剂;磷酸(食品级);一缩原磷酸;工业磷酸;磷酸85%工业级
应用：主要用于水处理、制药、磷酸盐工业、电镀、抛光工业、制糖工业、肥料等工业，也可用作化学试剂。在食品工业中作为酸味剂、酵母营养剂等
磷酸或正磷酸，是一种常见的无机酸，是中强酸。由五氧化二磷溶于热水中即可得到。正磷酸工业上用硫酸处理磷灰石即得。磷酸在空气中容易潮解。加热会失水得到焦磷酸，再进一步失水得到偏磷酸。磷酸主要用于制药、食品、肥料等工业，包括作为防锈剂，食品添加剂，牙科和矫形外科，EDIC腐蚀剂，电解质，助焊剂，分散剂，工业腐蚀剂，肥料的原料和组件家居清洁产品。也可用作化学试剂，磷酸盐是所有生命形式的营养。
物质结构
正磷酸是由一个单一的磷氧四面体构成的磷酸。在磷酸分子中P原子是sp3杂化的，3个杂化轨道与氧原子间形成3个σ键，另一个P—O键是由一个从磷到氧的σ配键和两个由氧到磷的d-pπ键组成的。σ配键是磷原子上的一对孤对电子向氧原子的空轨道配位而形成。d←p配键是氧原子的py、pz轨道上的两对孤对电子和磷原子的dxz、dyz空轨道重叠而成。由于磷原子3d能级比氧原子的2p能级能量高很多，组成的分子轨道不是很有效的，所以P—O键从数目上来看是三重键，但从键能和键长来看是介于单键和双键之间。纯H3PO4和它的晶体水合物中都有氢键存在，这可能是磷酸浓溶液之所以粘稠的原因。
物理性质
市售磷酸是含85%H3PO4的粘稠状浓溶液。从浓溶液中结晶，则形成半水合物2H3PO4·H2O（熔点302.3K）。
结（冰）晶点：
磷酸属于中强酸，其结晶点（冰点）为21℃，当低于此温度时会析出半水物结（冰）晶。当然，通常磷酸在10℃以上甚至更低温度下也不结（冰）晶，这是由于磷酸具有过冷的特性，也就是实际上市售的磷酸在低于21℃时会偏离其结（冰）晶点，不会立即结（冰）晶的现象存在。但这样的低温只要维持一段时间，在静止的状态下，磷酸很容易产生结（冰）晶。
磷酸结晶就像其他液体结晶一样属于物理变化而非化学变化。其化学性质不会因结晶而改变，也即磷酸的质量是不会因结晶而受影响的，只要给予温度熔化或加热水稀释溶化，仍可以正常使用。
　　结晶特性：磷酸浓度高、纯度高，结晶性高。根据经验，当气温在4摄氏度上下，浓度大于85%时，其结晶性增大，若不慎混入结（冰）晶磷酸，会造成原本没有结（冰）晶的磷酸立即感染而结（冰）晶，而且磷酸结（冰）晶异常迅速，直致磷酸储存容器大部结（冰）晶。磷酸结（冰）晶后，上部磷酸边稀，下部沉积针状结（冰）晶体纯磷酸。根据经验，75%磷酸在较低（4℃附近）的温度下也较难结（冰）晶，因此在较低的气温条件下，建议使用75%磷酸比较妥当。
　　磷酸结（冰）晶好比水结冰，是其本身的物理性能，固有属性，不能改变，只有妥善保存处理才能防止结（冰）晶。
化学性质
磷酸是三元中强酸，分三步电离，不易挥发，不易分解，有一定氧化性。具有酸的通性。
（1）浓磷酸可以和氯化钠共热生成氯.化.氢气体（与碘化钾、溴化钠等也有类似反应），属于高沸点酸制低沸点酸
（2）磷酸根离子具有很强的配合能力，能与许多金属离子生成可溶性的配合物。
（3）磷酸受强热时脱水，依次生成焦磷酸、三磷酸和多聚的偏磷酸。三磷酸是链状结构，多聚的偏磷酸是环状结构。
（4）需要特别注意的是，浓热的磷酸能腐蚀二氧化硅，生成杂多酸。但由于反应原理过于复杂，因此中学课程将其简化为氢氟酸是能与二氧化硅反应的酸。浓热磷酸还能分解绝大部分矿物，如铬铁矿、金红石、钛铁矿等。
制备方法
磷酸的原料主要是磷矿（主要成分为氟磷酸钙Ca10F2(PO4)6）和以硫酸为主的无机酸。
实验室制法：实验室可用强酸+磷酸盐制备磷酸。　　
3H+ + PO43- ==== H3PO4 （原理：强酸制弱酸）
湿法：工业上常用浓硫酸跟磷酸钙、磷矿石反应制取磷酸，滤去微溶于水的硫酸钙沉淀，所得滤液就是磷酸溶液。或让白磷与硝酸作用，可得到纯的磷酸溶 液。
3P4 + 20HNO3 + 8H2O ==== 12H3PO4 + 20NO↑
热法：白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，再经水化制成。注意用热水，因为五氧化二磷会和冷水反应生成剧毒的偏磷酸。
多磷酸的生产：多磷酸的生产主要由正磷酸在适当条件下脱水而成。
重结晶法：将工业磷酸用蒸馏水溶解后，把溶液提纯，除去砷和重金属等杂质，经过滤，使滤液符合食品级要求时，浓缩，制得食用磷酸成品。
应用领域
一、农业：
1、磷酸是生产重要的磷肥（过磷酸钙、磷.酸.二.氢.钾等）的原料
2、生产饲料营养剂（磷酸二氢钙）的原料。
3、高纯磷酸可用于制作无氟饲料，复合肥料等。
4、生产杀虫剂的原料磷酸酯
二、工业：磷酸是一种重要的化工原料，主要作用如下：
1、金属表面处理中用作防锈剂；处理金属表面，在金属表面生成难溶的磷酸盐薄膜，以保护金属免受腐蚀。金属表面钢管磷化处理，配制电解抛光液和化学抛光液
2、在电镀工业中用作抛光剂。和硝酸混合作为化学抛光剂，用以提高金属表面的光洁度。如铝制品的抛光
3、日化工业中用作洗涤剂助剂，生产洗涤用品的原料磷酸酯。
4、生产含磷阻燃剂的原料
5、制造各种磷酸盐、酸式磷酸锰、焦磷酸钾；湿法磷酸主要用于制造各种磷酸盐，如磷酸铵、磷.酸.二..氢.钾、磷酸氢二钠，磷酸三钠等和缩合磷酸盐类
6、塑料用于酚醛树脂缩合的催化剂
7、染料及中间体生产用的干燥剂
8、印刷用于配制揩去胶印彩印版上污点的清洗剂、去污剂
9、用于安全火柴的制造。火柴用于浸渍火柴梗，能使燃烧过的火柴梗不成灰而成炭状，使用时较为安全
10、冶金工业中用于生产耐酸、耐火泥；可提高冶金炉的寿命。磷酸盐能在水泥颗粒表面形成“不溶性”的磷酸钙作为缓凝剂。
11、橡胶用于浆料的凝固剂及生产无机粘结剂的原料
12、涂料用于金属防锈漆
13、工业中用作凝结剂
14、纺织印染业中用作印染媒染剂，丝绸的光泽剂
15、制糖业中用作澄清剂
16、分析化学中用作分析试剂，如分解样品，作配合掩蔽剂、沉淀剂
17、用于电子工业，用作酸性清洗腐蚀剂，在硅平面管和集成电路生产中，普遍以铝膜作电极引线，需要对铝膜进行光刻，用磷酸作酸性清洗腐蚀剂，可与乙酸配制使用。
18在水处理领域主要用作软水剂、水垢清洗剂，以及用作磷系水处理剂的生产原料等；
19、化工生产中的催化剂、干燥剂及软水剂
20、乙烯合成与过氧化氢的精制过程中用作酸化剂
21、助焊剂：磷酸2份,苯胺2分(重量)充分混合后使用，成功地对不锈钢进行了锡焊。无机型水熔性助焊剂，磷酸及其盐，在采用磷酸作为活化剂时，可以在120℃温度下使用，磷酸二氢铵等磷酸盐出有用于水熔性无机助焊剂。
不锈钢字、钛金字的焊接助焊剂。强腐蚀性的钎剂就是磷酸50水50。还有一种钎剂就是氯化锌25，盐酸25，水50 焊接温度在180~320 这两种都适用于洛钢和不锈钢，镍洛合金、铁洛铝丝
三、食品：
1、在食品中作为酸味剂、酵母营养剂；
2、饮料生产中用作酸化剂和调味剂，可乐中就含有磷酸。
3、磷酸盐也是重要的食品添加剂，
4、可作为营养增强剂。
四、医学：
1、磷酸可用于制取含磷药物，例如甘油磷酸钠等。
2、制造甘油磷酸钠、磷酸铁、磷酸锌等
3、制造青霉素时调节酸碱度
4、制造磷酸锌作为牙科补牙时粘合剂，医院中作假牙(义齿)用的"磷酸锌粘固粉液"。
5、在去除因烧伤坏死的疤痕时的修饰剂
生产方法
1.工业生产方法有湿法和热法
（1）湿法：制得磷酸浓度较低，而且含杂质较多，需要进行净化；用酸分解磷矿石制得。此法分为硫酸法、盐酸法、硝酸法和硫酸氢铵法。常用为硫酸法；
硫酸法：
由于反应温度和制得磷酸浓度不同，在磷酸水溶液中硫酸钙晶体有三种不同形式，按其生产工艺分为“二水物”流程、“半水物”流程、“无水物”流程，近年还出现“半水-二水物”流程和“二水-半水物”流程等；
湿法(硫酸法)二水物：
流程将磷矿石粉碎至80～100目后，加入萃取槽，再加人淡磷酸和返酸以维持料浆的液固比为(2.5～3.5)：1(重量比)，并调节磷酸浓度。把硫酸按理论量的102%～104%加入萃取槽，与磷矿粉于75～85℃进行萃取反应4～8h。反应后的料浆经过滤，滤液即为磷酸，浓度一般在20%～25%P2O5，其中一部分返回萃取槽调节液固比，另一部分送去蒸发浓缩，制得磷酸成品。其化学反应方程式为：

Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5CaSO4?2H2O+HF↑
滤渣经多次洗涤后排出，其磷石膏用于制造硫酸的原料，洗液返回萃取槽用；
（2）热法：制得磷酸浓度和纯度都高，但耗电量大、投资和成本较高；
磷酸的生产有酸冷流程、水冷流程和喷射除雾流程，现分述如下：
酸冷流程：
将黄磷在熔磷槽内熔化成液体，经磷喷嘴送人燃烧水合塔，同时用压缩空气(一次空气)将磷雾化，使磷氧化燃烧生成五氧化二磷。为了使磷氧化完全，在塔顶还需补充二次空气。在塔顶沿塔壁淋洒30～40℃的循环磷酸，使五氧化二磷气体冷却，同时与水合成磷酸。排出的气体进入电除雾器以回收磷酸，再经冷却至30～40℃后，大部分作循环磷酸返回燃烧水合塔，小部分作磷酸成品。其反应方程式如下：
P4+5O2→2P2O5
P2O5+3H2O→2H3PO4
水冷流程：
将黄磷熔化后，用泵把液态磷送人燃烧室，同时用压缩空气使磷雾化，并补充二次空气，使磷在燃烧室内进行氧化。产生气体温度为800℃左右，在室外用水冷却，使壁温保持80～125℃。从燃烧室出来的气体进入石墨制的气体冷却器，气体经冷却至80℃时进入水合塔，在塔中分三层喷水冷却，并水合成磷酸成品。尾气冷却至100℃以下，经电除雾器排入大气；
喷射除雾流程：
将液态黄磷经磷喷嘴送入燃烧水合塔，同时用压缩空气使磷雾化，燃烧生成的五氧化二磷立即与水形成磷酸酸雾。将酸雾经热交换器冷却后被喷射除雾器吸人，酸雾在喷射器喉部碰撞，凝集成大颗粒后在旋风分离器内回收，配制成85%H3PO4，制得磷酸成品；
2.重结晶法
将工业磷酸用蒸馏水溶解后，把溶液提纯，除去砷和重金属等杂质，经过滤，使滤液符合食品级要求时，浓缩，制得食用磷酸成品；
3.三氯氧磷法
将工业级三氯氧磷经蒸馏提纯后与高纯水反应，调到所需浓度后便生成磷酸，再用冷冻结晶法提纯，并用微孔滤膜过滤除去尘埃颗粒，制得无色透明的BV-1级磷酸；
4.工业上用硫酸处理磷灰石即得磷酸；
精制提纯法：将工业磷酸用无离子水溶解后，进行提纯，除去砷和重金属等杂质，经过滤、浓缩，制得高纯工业磷酸成品；
5.将黄磷燃烧生成五氧化二磷，用水吸收制得磷酸；
P4+ 5O2→2P2O5
P2O5+3H2O→2H3PO4
6.将沉淀剂氢氧化钡缓慢加入装有粗磷酸的降硫罐，搅拌加热至95℃，并维持20min后放人陈化罐，陈化 26d左右。下层浊液经过滤回收磷酸，上层清液加热至85℃泵人除砷填充塔的塔顶，从塔底通入H2S气体。过剩的尾气从塔顶导入NaOH溶液中和槽，带有悬浮块的磷酸液浆从塔底出料，进入凝聚罐，并加热至90℃，后经过滤罐、调节罐(维持温度80℃)，再入吸附罐。吸附罐的温度控制在80℃，加入活性炭、硅藻土进行搅拌吸附1h。后进入滤浆罐，维持55℃过滤后即得食品级磷酸；
磷酸质量标准
参考标准
指标名称 指标
BV-l级 MOS级 低尘高纯级
磷酸(H3PO4)/%≥ 85 85 85
挥发性酸/10-6≤ 10 10 10
氯化物(以Cl-计)/10-6≤ 1 1 3
硫酸盐(以SO42-计)/l0-6≤ 10 - -
硝酸盐(以NO3计)/10-6≤ - 5 5
钠(Na)/10-6≤ 0.1 10 15
钾(K)/10-6≤ 0.1 5 10
铁(Fe)/10-6≤ 0.05 10 20
镍(Ni)/10-6≤ 0.05 5 5
铜(Cu)/10-6≤ 0.02 5 10
砷(As)/10-6≤ 0.05 0.5 1
铅(Pb)/10-6≤ 0.2 5 5
锰(Mn)/10-6≤ 0.01 5 5
锌(Zn)/10-6≤ - 10 -
锑(Sb)/10-6≤ - 1 2
镉(Cd)/10-6≤ - 5 -
钙(Ca)/10-6≤ - 20 30
镁(Mg)/10-6≤ - 10 20
高.锰.酸.钾还原物质 合格 合格 -
高.锰.酸.钾还原物质(以H3PO4计)/10-6≤ - - 100

国家标准GB 3149—92
指标名称 指标
外观 无色透明或略带浅色稠状液体
色度/黑曾≤ 20
磷酸(H3PO4)/%≥ 85.0
砷(以As计)/%≤ 0.0001
氟(以F计)/%≤ 0.001
重金属(以Pb计)/%≤ 0.001
氯化物(以Cl-计)/%≤ 0.0005
硫酸盐(以SO42-计)/%≤ 0.005
易氧化物(以H3PO3计)/%≤ 0.012

国家标准GB 2091—92
指标名称 指标
85% 75%
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
外观 无色透明或略带浅色稠状液体
色度/黑曾≤ 20 30 40 20 30 40
磷酸(H3PO4)/%≥ 85.0 85.0 85.0 75.0 75.0 75.0
氯化物(以Cl-计)/%≤ 0.0005 0.0005 0.001 0.0005 0.0005 0.001
硫酸盐(以SO42-计)/%≤ 0.003 0.005 0.01 0.003 0.005 0.01
铁(Fe)/%≤ 0.002 0.002 0.005 0.002 0.002 0.005
砷(As)/%≤ 0.0001 0.005 0.01 0.0001 0.005 0.01
重金属(以Ph计)/%≤ 0.001 0.001 0.05 0.001 0.001 0.05

企业标准辽Q/HG 1890一84
指标名称 指标
外观 无悬浮物，无色透明油状物
磷酸(H3PO4)/% 70.0～75.0
砷(As)/%≤ 0.0005
铅(Pb)/%≤ 0.0003
铜(Cu)/%≤ 0.0001
铁(Fe)/%≤ 0.002
镍(Ni)/%≤ 0.001
铬(Cr)/%≤ 0.0001
氟(F)/%≤ 0.002
三氧化硫(S03)/%≤ 0.005
氯(C1)/%≤ 0.0015