次磷酸一般含量为50%,属于无机二元酸,具有较强的酸性,在电镀液,树脂减色,医药中间体生产等行业具有一定的用途,受到环保政策的影响,目前国内生产厂家已经很少。工业上制备次磷酸的方法有很多,通常有离子交换法、黄磷合成分解法和电渗析法等。
1,离子交换法
离子交换树脂制取次磷酸是一种研究较多的方法,也就是以次磷酸钠为原料,采用强酸性阳离子交换树脂除钠,而得到稀次磷酸溶液。此法所需树脂量大,而且树脂的再生和清洗步骤烦琐,比较适合于小批量生产。所得次磷酸稀溶液的浓度与钡盐法的浓度相差不大,但产品纯度高些。
此法一般采用含有磺酸基(-SO3H)的强酸性阳离子交换树脂(结构简式:R-SO3H,其中R代表树脂母体)生产次磷酸。生产分两步。
交换制酸,将次磷酸钠溶液通过树脂得到次磷酸溶液,反应式:
R-SO3H+NaH2PO2=H3PO2+R-SO3Na
树脂再生,以盐酸通过树脂再生,反应式为:
R-SO3Na+HCl=R-SO3H+NaCl
交换得到的次磷酸为稀溶液,经浓缩得到商品次磷酸。树脂再生后,树脂中有大量的氯化钠溶液,用去离子水清洗后再交换制酸。
2,黄磷合成分解法
将浓的氢氧化钡(或石灰)溶液与黄磷共热合成次磷酸钡(或次磷酸钙),再用硫酸分解、过滤、减压浓缩可制得次磷酸,其反应式为:
P4+2Ba(OH)2+4H2O=2Ba)H2PO2)2+2H2
Ba(H2PO2)2+H2SO4=BaSO4+2H2PO2
3,电渗析法
电渗析法的原理是:电渗析槽通以直流电后,正极室和负极室产生如下反应。
正极室:H2O=H++OH-,4OH=O2+2H2O+4e,H++H2PO2=H3PO2
负极室:H2O=H++OH,2H++2e=H2,Na++OH=NaOH
正极室与负极室之间以阴离子膜和阳离子膜隔开,通以直流电后正、负离子分别向负极和正极移动。阴离子膜只允许负离子通过,阳离子膜只允许正离子通过。与此同时正极电解水放出氧气,并释放氢离子,从而与渗析过来的次磷酸根结合成次磷酸。负极放出氢气,释放氢氧根,与渗析过来的钠离子结合成氢氧化钠。电渗析法方法简单,适合于大规模生产,无废水、废渣产生,但产品的提纯很困难。
4,磷高温反应
磷在高温下直接与氧反应生成亚磷酸酐或次磷酸酐,水解得相应的酸。分离后得次磷酸和亚磷酸,该法生产效率高,总磷收率高,但需要较为复杂的分离工序,较少采用。
次磷酸产生的废水较多,目前工业化生产中还是以次磷酸钠为原料,所以次磷酸钠品质,生产设备,生产工艺对次磷酸具有很大影响。