专利名称：一种电子级高纯焦磷酸钾的制备方法
技术领域：
本发明属于化工生产领域，特别涉及一种以磷酸和氢氧化钾为原料，合成、浓縮结
晶得三水合磷酸氢二钾，将三水合磷酸氢二钾高温煅烧得到电子级高纯焦磷酸钾的方法。
背景技术：
焦磷酸钾是一种重要的化工产品，工业上用于无氰电镀、表面处理、高档洗涤剂、 油漆涂料、清洁剂、分散剂、缓冲剂等；食品级用于食品加工的乳化剂、组织改进剂、螯合剂、 品质改良剂等。焦磷酸钾在洗涤行业，皮革，电镀等工业用途很广，现在用作食品添加剂因 水溶液碱性强，有抑制食品腐败、发酵的作用。主要用作乳化剂、组织改进剂、整合剂。用于 汤羹、午餐肉、速冻鱼虾、熟猪肉和肉末等，还可用作肉类粘结齐U、洗涤剂，清罐齐U、面制品碱 水原料等。电镀级焦磷酸钾用于无氰电镀，作为电镀的络合剂，也用于表面处理，即用作电 镀的前处理剂和焦磷酸电镀液。焦磷酸钾具有优异的络合能力，能与硬水中的Ca2+、Mg2+形 成稳定的络合物从而软化硬水、提高洗涤能力、清除污垢。焦磷酸钾还能在铁、铅、锌等金属 表面形成一层保护膜，防止铁、铅、锌等金属表面腐蚀。焦磷酸钾对于微细分散的固体具有 很强的分散能力，能促进细微、微量物质的均一混合。焦磷酸钾具有稳定的PH缓冲能力，能 长期保持溶液的pH值。焦磷酸钾产品易溶于水，具有优良的络合能力。焦磷酸钾的主要制 造工艺是酸碱中和制备磷酸氢二钾溶液，干燥制得无水磷酸氢二钾，再在高温下聚合生成 产物焦磷酸钾。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种电子级高 纯焦磷酸钾的制备方法；该方法回收率高，无环境污染，操作简单。 本发明的目的通过下述技术方案实现一种电子级高纯焦磷酸钾的制备方法，包 括以下操作步骤 (1)将质量百分比浓度为40% 60%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为 70% 90%的磷酸溶液混合，加热至85 IO(TC ，在搅拌条件下反应0. 8 1小时，调节pH 值至8 12，得到固含物质量百分比浓度为47 50%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧 化钾和磷酸溶液中的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤出固相产物，所 述固相产物的体积为浆料体积的24 26%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结晶，干燥， 得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在300 60(TC高温条件下，进行聚合反应
1 3h，得到电子级高纯焦磷酸钾。 步骤(1)所述磷酸为食品级磷酸。 步骤(2)所述高温浓縮是加热至120 16(TC进行浓縮。
步骤(2)所述干燥是采用15(TC烘箱烘干。
—种根据上述方法制备的一种电子级高纯焦磷酸钾。 上述的电子级高纯焦磷酸钾可应用于无氰电镀，作为电镀的络合剂，也用于表面 处理，即用作电镀的前处理剂和焦磷酸电镀液。 本发明的原理为从工艺技术考虑，选取氢氧化钾与磷酸反应，采用中和与聚合两 步法生产；具体做法是将氢氧化钾与磷酸按一定的比例中和，通过酸度计控制反应液的pH 值在一定范围内，经脱色、过滤、浓縮、干燥形成磷酸氢二钾结晶，置入马弗炉内，经高温聚 合制成焦磷酸钾产品。在焦磷酸钾制备过程中，中和反应的pH范围、聚合反应的温度和时 间都会影响产品的质量；提高焦磷酸钾的纯度，首先是要生成纯净的磷酸氢二钾；若有磷 酸二氢钾混进磷酸氢二钾中，在聚合时将有一部分玻璃状的(KP0》n生成；若有1(3 04混进 磷酸氢二钾中，即使在高温下也不聚合；另外，在电镀行业中，对电镀液的要求极其严格，配 制时KH2P03和K3P04进入溶液，将大大破坏电镀液的电化学性质，影响电镀效果；因此，优选 最佳制备工艺参数，是提高焦磷酸钾产品质量的关键。 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(l)本发明制备方法回收率 高，无环境污染，操作简单；(2)本发明方法中所采用的参数，包括pH范围、聚合反应温度和 聚合反应时间，确切保证了所得焦磷酸钾产品的高品质；所得产品杂质少，纯度以质量百分 比计达到了 99. 0%以上，Cu、Mn、Co、Cr、Cd等金属杂质含量均低于2ppm。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1 : (1)将质量百分比浓度为50%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为90%的磷酸 溶液在不断搅拌条件下混合，加热至85t:，在搅拌条件下反应0. 8小时，调节pH值至8，得 到固含物质量百分比浓度为47%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中 的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在12(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤 出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的26%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在40(TC高温条件下，进行聚合反应lh，得到 电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. 0X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例2: (1)将质量百分比浓度为40%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为70%的磷酸 溶液在不断搅拌条件下混合，加热至IO(TC ，在搅拌条件下反应0. 8小时，调节pH值至9，得 到固含物质量百分比浓度为50%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中 的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在14(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤 出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的25%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾；
(3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在40(TC高温条件下，进行聚合反应lh，得到 电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. lX以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例3 : (1)将质量百分比浓度为50%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为85%的磷酸 溶液在不断搅拌条件下混合，加热至90°C ，在搅拌条件下反应0. 8小时，调节pH值至10，得 到固含物质量百分比浓度为50%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中 的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在15(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤 出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的26%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在60(TC高温条件下，进行聚合反应1 3h， 得到电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. 5X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例4: (1)将质量百分比浓度为50%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为70%的磷酸 溶液在不断搅拌条件下混合，加热至10(TC，在搅拌条件下反应0.9小时，调节pH值至11， 得到固含物质量百分比浓度为49%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液 中的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在16(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤 出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的24 26% ;将固相产物加热到12(TC继续 浓縮结晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在50(TC高温条件下，进行聚合反应2h，得到 电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. 2X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例5 : (1)将质量百分比浓度为60%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为90%的磷酸 溶液在不断搅拌条件下混合，加热至95°C ，在搅拌条件下反应1小时，调节pH值至12，得到 固含物质量百分比浓度为50%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中的 磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在14(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤 出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的25%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在40(TC高温条件下，进行聚合反应lh，得到 电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. 5X以上，Cu、
5Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例6: (1)将质量百分比浓度为60%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为70%的磷酸 溶液在不断搅拌条件下混合，加热至85t:，在搅拌条件下反应0. 8小时，调节pH值至9，得 到固含物质量百分比浓度为48%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中 的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在12(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤 出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的26%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在30(TC高温条件下，进行聚合反应3h，得到 电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. OX以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例7 : (1)将质量百分比浓度为45%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为75%的磷酸 溶液在不断搅拌条件下混合，加热至8『C，在搅拌条件下反应0. 9小时，调节pH值至9，得 到固含物质量百分比浓度为49%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中 的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在15(TC高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤出固相 产物，所述固相产物的体积为浆料体积的25% ;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结晶，用 15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在50(TC高温条件下，进行聚合反应2h，得到 电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. 8X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例8: (1)将质量百分比浓度为55%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为85%的磷酸 溶液在不断搅拌条件下混合，加热至90°C ，在搅拌条件下反应0. 85小时，调节pH值至9，得 到固含物质量百分比浓度为47%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中 的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在12(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤 出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的24%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在60(TC高温条件下，进行聚合反应lh，得到 电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. 9X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例9 : (1)将质量百分比浓度为50 的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为75%的磷酸溶液在不断搅拌条件下混合，加热至IO(TC，在搅拌条件下反应0. 8 1小时，调节pH值至8 12，得到固含物质量百分比浓度为47 50%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在12(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的24%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在50(TC高温条件下，进行聚合反应1. 5h，得到电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. 6X以上，Cu、Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例10 : (1)将质量百分比浓度为49%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为88%的磷酸溶液在不断搅拌条件下混合，加热至IO(TC ，在搅拌条件下反应0. 8小时，调节pH值至9，得到固含物质量百分比浓度为50%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在12(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的25%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在50(TC高温条件下，进行聚合反应2h，得到电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. 2X以上，Cu、Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例11 : (1)将质量百分比浓度为50%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为76%的磷酸溶液在不断搅拌条件下混合，加热至88°C ，在搅拌条件下反应0. 8小时，调节pH值至9，得到固含物质量百分比浓度为47%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中的磷酸的物质的量之比为1:1; (2)将步骤(1)所得料浆在12(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的26%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在50(TC高温条件下，进行聚合反应3h，得到电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. 8X以上，Cu、Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。
实施例12 : (1)将质量百分比浓度为50%的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为88%的磷酸溶液在不断搅拌条件下混合，加热至85 IO(TC ，在搅拌条件下反应0. 8小时，调节pH值至9，得到固含物质量百分比浓度为47%的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中的磷酸的物质的量之比为1:1;
(2)将步骤(1)所得料浆在16(TC条件下高温浓縮后脱色，再进行分离纯化，过滤 出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的26%;将固相产物加热到12(TC继续浓縮结 晶，用15(TC烘箱烘干，得到三水磷酸氢二钾； (3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在50(TC高温条件下，进行聚合反应3h，得到 电子级高纯焦磷酸钾。 经检测，所得电子级高纯焦磷酸钾产品的纯度以质量百分比计为99. 9X以上，Cu、 Mn、 Co、 Cr、 Cd等金属杂质含量均《2ppm。 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种电子级高纯焦磷酸钾的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤(1)将质量百分比浓度为40％～60％的氢氧化钾溶液和质量百分比浓度为70％～90％的磷酸溶液混合，加热至85～100℃，在搅拌条件下反应0.8～1小时，调节pH值至8～12，得到固含物质量百分比浓度为47～50％的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中的磷酸的物质的量之比为1∶1；(2)将步骤(1)所得料浆高温浓缩后脱色，再进行分离纯化，过滤出固相产物，所述固相产物的体积为浆料体积的24～26％；将固相产物加热到120℃继续浓缩结晶，干燥，得到三水磷酸氢二钾；(3)将步骤(2)所得三水磷酸氢二钾在300～600℃高温条件下，进行聚合反应1～3h，得到电子级高纯焦磷酸钾。
2. 根据权利要求l所述的一种电子级高纯焦磷酸钾的制备方法，其特征在于步骤(1) 所述磷酸为食品级磷酸。
3. 根据权利要求l所述的一种电子级高纯焦磷酸钾的制备方法，其特征在于步骤(2) 所述高温浓縮是加热至120 16(TC进行浓縮。
4. 根据权利要求l所述的一种电子级高纯焦磷酸钾的制备方法，其特征在于步骤(2) 所述干燥是采用15(TC烘箱烘干。
5. —种根据权利要求1 4任一项所述方法制备的一种电子级高纯焦磷酸钾。
全文摘要
本发明公开了一种用磷酸和氢氧化钾为原料制备电子级高纯焦磷酸钾的方法。该方法包括步骤(1)将氢氧化钾溶液和磷酸溶液混合，加热至85～100℃，在搅拌条件下反应，调节pH值至8～12，得到料浆浓度为47～50％的料浆；所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾和磷酸溶液中的磷酸的物质的量之比为1∶1；(2)将料浆高温浓缩后脱色，再进行分离纯化，将分离纯化产物继续浓缩结晶，干燥，得到三水磷酸氢二钾；(3)将三水磷酸氢二钾在300～600℃高温条件下，进行聚合反应1～3h，得到电子级高纯焦磷酸钾。本发明方法回收率高，无环境污染，操作简单；本发明所采用的参数，确切保证了所得焦磷酸钾产品的高品质。
文档编号C01B25/00GK101723342SQ200910193400
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者周一朗, 李春花, 谭泽, 陈旭波 申请人:广东光华化学厂有限公司