Фосфор қышқылымен электрохимиялық тазалау

Шоғырланған фосфор қышқылының жоғары тұтқырлығы сульфиттерді бөлуді қиындататындықтан оны алдын-ала сұйылту, фосфор қышқылын тазалаудың химиялық әдісінің кемшілігі болып табылады. Кристалдау жолымен тазалауды қышқылды сұйылтпай-ақ жүргізеді, бірақ тазаланған қышқылдың шығымы аз болады. Фосфор қышқылынан қорғасын мен мышьякты бөлу үшін электролиз қолданылуы мүмкін, бұл кезде Pb және As катодта бөлінеді. Бір уақытта анодта бөлінетін газ тәрізді оттегі фосфорды ортофосфор қышқылына тотықтырады. Фосфор қышқылының кез-келген концентрациясы сұйылтусыз электрохимиялық тазалауға ұшырауы мүмкін (39). Егер фосфор қышқылына ерігіш мыс тұзының біраз мөлшерін қоссақ, мышьяктың бөлінуі оңайлайды. Фосфор қышқылын мышьяктан электрохимиялық тазалау кезінде, мысты катодтағы токтың тығыздығы 0,01-0,015 А/см2 мыс иондарының қатысында, катод потенциалы 0,42 В болғанда мышьяк толық бөлініп болғаннан кейін қорғасын тұнбаға түсе бастайды. Платиналық анодтағы токтың тығыздығы 1А/см2 жетеді.
Жұмыста ортофосфор қышқылын тазалаудың электрохимиялық әдісі ұсынылған, тазалауды графитті және мысты электродтарда ион алмасу мембраналарын пайдалану арқылы 55ºС температурада, ток тығыздығы 0,075 А/см2 жүргізеді. Бұл әдіс Fe-0,01%, Al-0,01%, Cu-0,8%, хлоридтер -0,15% құрамды фосфор қышқылын алуға мүмкіндік береді.
Фосфор қышқылын тазалауды, сонымен қатар платиналы электродты диафрагмалы электролизерде жүргізеді, ток тығыздығы 0,2-0,3 А/см2, температура 45-55ºС, диафрагма ретінде алюминий тотығы қолданылады. Бұл әдіспен алынған фосфор қышқылының құрамында (%): Fe-5*10-5, Al-5*10-3, Cu-5*10-4, хлоридтер -1*10-4.

Кристалдану

Барлық ластаушы қоспаларынан арылған фосфор қышқылын алудың теориялық тиімді әдісі оның кристалдануы болып табылады. Термиялық фосфор қышқылын сұйылту немесе булау арқылы оның меншікті салмағын 1,85 жеткізеді, қышқылды 130ºС жоғары қыздырудан сақтану керек. Сосын 20ºС дейін салқындатады, Н3РО4 кристалдарын қосады, бұдан кейін барлық масса кристалданады. Кристалданған массаны центрифугалайды және аналық ерітіндіден бөліп алынған кристалдарды кептіреді. Кептірілген кристалдар ластаушы қоспалардан таза болады. Егер ары қарай тазалау қажет болған жағдайда аз ғана су қосып кристалдауды қайта қайталауға болады. Аналық ерітінділерді циклде қайта пайдалануға болады.
Росс (54) кристалдау, тазалаудың химиялық әдістеріне қарағанда таза қышқыл беретінін көрсетті. Бірақ қышқылды кристалдау температураға тәуелді болады, 130 ºС және одан жоғары қыздырылған қышқыл ұзақ уақыт кристалданбайды.
РФ және ҚР фосфор қышқылын кристалдау арқылы тазалау ЧПО «Фосфор» және НИУНФ жүргізілді (55). Реактивті фосфор қышқылын «хт» кристалдап тазалау жолымен төмен квалификациялы реактивті фосфор қышқылынан алды. «ттү» және «хт» қышқылдарының қоспасын салқындатады, кристалдайды және аналық ерітіндіден кристалдарды центрифугалау арқылы бөледі. Реактивті қышқылдың «хт» кристалдарын балқытады, ал аналық ерітінділерді реактивті фосфор құрамды натрий және калий тұздарының өндірісінде қолданады.

Фосфор қышқылын ионалмасу шайырларында тазалау

Соңғы жылдары минералды тыңайтқыштар өндірісінде қоспаларынан таза концентрленген фосфор қышқылын алу үшін көбінесе ионалмасу материалдары қолданылады. Ионалмасу әдісінің негізгі артықшылығы оның әмбебаптылығы және қажетсіз қоспаларды толық жою мүмкіндігі болып табылады. Қоспаларды бөліп алу үшін иониттерді таңдау олардың фосфор қышқылы ерітіндісіндегі күйіне негізделген. Ca2+, Mg2+ және тағы басқа екі валентті иондар берік фосфатты комплекстер түзбейтіні анықталды және 10-30% фосфор қышқылды ерітіндіден күшті қышқылды катиондармен жақсы сіңіріледі. Темір, алюминий сияқты үш валентті металдар катионды немесе бейтарап типті берік комплекстер түзуі мүмкін. Мұнымен байланысты темір қосылыстарынан фосфор қышқылын ионалмасу арқылы тазалау аниониттермен сіңірілетін анионды комплекстер түзетін (HCl мен NH4CNS) реагенттер қосуды қарастырады.(56).
Кейбір жұмыстарда фосфор қышқылын фосфорланған целлюлозамен (темір мен алюминийден тазалау үшін) және сульфокатионмен (2 валентті металдан тазалау) сіңіру арқылы тазалау ұсынылады. Авторлар фосфорқұрамды ионалмастырғыш ретінде микрокезекті құрылымды КФ-11 және СФ-5 катиониттерді, ал сульфокатиониттер ретінде КУ-2 ұсынады. Жұмыс үшін 10-30% ортофосфор қышқылының ерітіндісі қолданылады (57). 3 валентті металлдар қоспаларын шайырларымен КФ-11 және СФ-5 сіңірудің кинетикасы сульфокатионды сіңіру жылдамдығымен салыстырғанда айтарлықтай жай жүреді: негізгі қоспалардың (Al, Fe, Mg, Ca) мөлшері тазаланған қышқылда 2 ретке дейін төмендеді және 1*10-5 -1*10-7% құрады.(58)
Авторлық куәлікте (59) фосфор қышқылын магний иондарынан КУ-2*8 Н+ формалы катионитте тазалау әдісі сипатталған. Шрабман мен Кочетов (60) фосфор қышқылын тазалау үшін ионидтерді қолдану мүмкіндігін зерттеді: АВ-17-8, АВ-18, КУ-1, СГ-1, КФ. Қышқылды Ғ- иондарынан 94%, Al3--76%, Fe3+-58% тазалады.Фосфор қышқылын Ca2+, Mg2+,Fe3+ тазалауды КУ-2х8 компонентте Н+-формада және тұзды формада, леватитте КР-120 және вофатитте жүргізді (61-64). Жұмыста ваннадий, молибден және бордың микроқосылыстарын экстракциялық қышқылдан бөліп алу мүмкіндіктері зерттелді (65). Авторлар АВ-17х8 РО4- - формалы, ЭДЭ-10П РО4- пен Cl- формалы аниониттерді, сонымен қатар КУ-2х8 және КУ-23 катионидтерді Н+- формалы пайдаланды. Жұмыста молибден бірдей жағдайда анионитте жақсы сіңірілетіні көрсетілген. Бірақ фосфор қышқылын ионалмасу арқылы тазалаудағы барлық жұмыстар қышқылдың сұйылтылған ерітіндісінде жүргізілген. Ионалмасу арқылы тазалау әдістерінің тиімділігі фосфор қышқылының концентрленген ерітіндісіне өткен кезде бірден төмендейді.