背景及概述[1,2] [3]
五氧化二磷白色無定形粉末或六方晶體。極易吸濕，能溶于水，放出大量的熱，先形成偏磷酸，后變成正磷酸。五氧化二磷用作氣體和液體的干燥劑;有機合成的脫水劑、滌綸樹脂的防靜電劑、藥品和糖的精制劑。是制取高純度磷酸、磷酸鹽、磷化物及磷酸酯的母體原料。五氧化二磷又稱作磷酸酐極易吸收水分并與水發(fā)生激烈反應(yīng)，每摩爾五氧化二磷反應(yīng)放出68千卡熱量。五氧化二磷是化學(xué)工業(yè)中常見的原料和試劑，其廣泛用于醫(yī)藥，涂料助劑，印染助劑，抗靜電劑，化工等行業(yè)，主要用于制造高純度磷酸，氣體和液體干燥劑，有機合成的脫水劑，以及有機磷酸酷的制備等。迄今為止，在常溫常壓下發(fā)現(xiàn)的五氧化二磷共有正方、斜方、正交四方種晶型，它們的物化性質(zhì)列于圖一。
圖1五氧化二磷各種晶型的物性
五氧化二磷和水的反應(yīng)[2]
五氧化二磷在空氣中很容易吸潮，極易吸收水分，具有很強的脫水性，甚至可以把濃硫酸中的水脫出來，使其變成三氧化硫。五氧化二磷與水反應(yīng)激烈，同時放出熱量和白煙。根據(jù)按加入的水量的多少，五氧化二磷與水的反應(yīng)生成不同的磷的含氧酸，如超碟酸、偏磷酸、焦磷酸、正礎(chǔ)酸以及聚磷酸等等。
圖2五氧化二磷和水反應(yīng)
合成生產(chǎn)工藝路線 [2][4]
五氧化二磷的生產(chǎn)工藝為氧化法。將黃磷加熱溶融后，送入氧化燃燒爐，和經(jīng)過脫水干燥后的空氣進行氧化燃燒反應(yīng)，生成的五氧化二磷在爐頂遇冷而落入氧化燃燒爐底部的沉降室內(nèi)，制得五氧化二磷成品，反應(yīng)原理及工藝流程框圖如圖所示。而以試劑級五氧化二磷為原料，在充分干燥的氧氣氣流中灼燒升華提純，經(jīng)冷凝器捕集升華物，制得高純五氧化二磷成品。此五氧化二隣均為無定型。
圖3五氧化二磷生產(chǎn)工藝路線
目前，國內(nèi)五氧化二磷的生產(chǎn)主要在東部地區(qū)，工業(yè)化的生產(chǎn)規(guī)模（單套） 一般在100噸年，國外五氧化二憐生產(chǎn)技術(shù)主要為德國所有，其生產(chǎn)規(guī)模（單 套）一般在5000-10000噸年；五氧化二磷產(chǎn)品的生產(chǎn)，其質(zhì)量是核心。由于受 裝備技術(shù)水平的限制，目前只有少數(shù)企業(yè)能夠較為穩(wěn)定地生產(chǎn)高品質(zhì)五氧化二憐 產(chǎn)品（主含量大于而國外的五氧化二磷產(chǎn)品除了要求主含量大于99，還要求產(chǎn)品低砷和具有高反應(yīng)活性。同時高純度、高反應(yīng)活性和低砷五氧化二磷產(chǎn)品，在國內(nèi)外具有較好和穩(wěn)定的市場，其產(chǎn)品價格比一般產(chǎn)品高。我國五氧化二憐產(chǎn)品大部分主要依靠出口，近年來隨著國內(nèi)外五氧化二磷產(chǎn) 品在新領(lǐng)域的有效利用，其市場逐年呈增長趨勢。
我國已建立起較為完善的磷化工生產(chǎn)體系，從資源的開采到基礎(chǔ)原料的生產(chǎn)，從各種大宗磷化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，再到精細的無機、有機磷化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，都己經(jīng)基本滿足國內(nèi)各行業(yè)的需求，并且也有大量的產(chǎn)品出口。其中出口量較大的有黃隣、磷酸、三聚碟酸鈉、詞料和牙膏級碟酸氧韓、次隣酸納等，在世界貿(mào)易中占有重要的地位。我國黃磷的產(chǎn)能和產(chǎn)量占世界以上；磷酸、三聚磷酸鈉和飼料磷酸鹽等產(chǎn)量居世界。磷化工的發(fā)展已從黃磷為主的初級磷礦加工發(fā)展成為以黃磷深加工和隣酸精細加工為主的精細化工產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品的精細化和專用化更加豐富。我國黃磷主要用于生產(chǎn)磷酸，而磷酸的生產(chǎn)有濕法生產(chǎn)和熱法生產(chǎn)兩種工藝，其中則以熱法磷酸為主。用熱法生成出來的磷酸產(chǎn)品具有雜質(zhì)少、純度高的優(yōu)點，主要用于電子化學(xué)品、阻燃材料、精細磷酸鹽等產(chǎn)品的加工，但熱法同時也存在著能源消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重的缺點。近年來我國相繼出臺了一系列促進高能耗企業(yè)節(jié)能降耗的宏觀政策。國家發(fā)改委出臺《黃磷行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系》、《黃隣單位產(chǎn)品能源消耗限額》等一系列政策法規(guī)來規(guī)范管理黃磷行業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。這些政策的出臺，無疑將增加各種磷產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，尤其相對于熱法磷酸這種高能耗的產(chǎn)品，成本的提高必然導(dǎo)致產(chǎn)品在市場上的競爭力下降。為了提高熱法磷酸在市場的競爭力，則要在節(jié)能降耗方面下大力氣以降低產(chǎn)品的成本。
測定空氣中五氧化二磷[1,5]
目前國內(nèi)空氣中五氧化二磷的測定方法是用鉬酸銨分光光度法，但是在運用化學(xué)方法測定過程中，往往出現(xiàn)校準(zhǔn)曲線線性較差，存在空白值偏高的現(xiàn)象，從而影響其準(zhǔn)確度，影響測定結(jié)果。出現(xiàn)這些問題的原因主要是儀器問題、操作過程中的污染等偶然因素以及試驗中使用的試劑的純度、試驗用水等系統(tǒng)因素，而且需要在分析過程中使用化學(xué)試劑會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。本文采用過氯乙烯濾膜采集空氣中五氧化二磷，用去離子水浸泡生成正磷酸后進入離子色譜儀器進行分析，從而測得室內(nèi)空氣中五氧化二磷，該方法具有靈敏度高，迅速、選擇性好，干擾少的優(yōu)點。
用過氯乙烯濾膜采集空氣中五氧化二磷氣溶膠。用樣后，加水與五氧化二磷作用生成正磷酸。以離子色譜儀測定磷酸的峰高，以保留時間定性，峰高定量，間接測定五氧化二磷濃度。應(yīng)用過氯乙烯濾膜采集空氣和工業(yè)廢氣中的五氧化二磷，用水浸泡作用生成正磷酸，離子色譜法測定其質(zhì)量濃度，操作簡單方便，且回收率高，精密度好，對儀器設(shè)備要求較低。使用本方法測定五氧化二磷，避免在分析過程中大量使用化學(xué)試劑，減輕了對環(huán)境和人體健康的危害，減少二次環(huán)境污染。經(jīng)實際操作證明，該法能滿足對大氣中的五氧化二磷的監(jiān)測要求。
參考文獻
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