次亞磷酸鈉性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
次磷酸鈉，亦稱“次磷酸二氫鈉”， “次亞磷酸鈉”，化學(xué)式NaH2PO2，無色結(jié)晶或有珍珠光澤的晶體或粒狀粉末。溶于水、醇和甘油，不溶于醚。易潮解。在干燥狀態(tài)下保存時較為穩(wěn)定，加熱超過200℃時則迅速分解，放出可自燃的有毒氣體磷化氫，遇強熱或與氯酸鉀等氧化劑混合會引起爆炸。次磷酸鈉是一種較理想的還原劑，主要用于化學(xué)鍍、電鍍、有機合成工業(yè)。隨著研究的深入和其衍生物的大量增加，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，已成為一種重要的無機鹽產(chǎn)品。本信息是由Chemicalbook丁紅編輯整理。
次磷酸鈉為無色結(jié)晶或有珍珠光澤的晶體或粒狀粉末，無臭，味咸；比重：1.49；相對密度：1.33；熔點：26.5℃；易溶于水、乙醇，溶于甘油，微溶于液氨、氨水，不溶于乙醚；在干燥空氣中風(fēng)化，在濕空氣中微有潮解。110℃以上緩緩分解，放出磷化氫并立即在空氣中著火；200℃分解失去結(jié)晶水；強還原劑，能還原金、銀、鉑、汞、鎳等金屬的鹽類成為金屬狀態(tài)；強熱或與氯酸鉀、其他氧化劑接觸能引起爆炸；毒性為2級，屬于實際無毒物質(zhì)。
次磷酸鈉亦稱“次磷酸二氫鈉”、“次亞磷酸鈉”?；瘜W(xué)式NaH2PO2·H2O。分子量105.99。無色針狀單斜系晶體或白色粒狀粉末。有珍珠光澤。味咸。在干燥空氣中風(fēng)化，在濕空氣中微有潮解。易溶于水、乙醇，溶于甘油，微溶于液氨、氨水，不溶于乙醚。110℃以上緩緩分解，析出膦PH3。能自發(fā)燃燒。200℃失去結(jié)晶水。次磷酸鈉為強還原劑。強熱或與氯酸鉀、其他氧化劑接觸能引起爆炸。無水物為白色結(jié)晶粉末，易潮解，易溶于甘油和熱乙醇，溶于水、冷乙醇，微溶于無水乙醇，不溶于乙醚。水溶液呈中性。
制法：可由次磷酸與純堿作用而得次磷酸鈉。
用途：用作氣體分析試劑、砷及碘酸鹽試劑、醫(yī)用神經(jīng)補劑等。無水物為測砷、銅的試劑，并用于醫(yī)藥和化學(xué)鍍鎳等。
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1.一步法
一步法指用黃磷與以下反應(yīng)物之一進行反應(yīng)而直接制得次磷酸鈉的方法：（l）NaOH，（2）堿土金屬氫氧化物和NaOH的混合物（以NaOH為主），（3）堿土金屬氫氧化物和Na2CO3的混合物。例如，黃磷在惰性氣氛下與石灰乳和Na2CO3溶液的混合物加熱反應(yīng)，放出磷化氫和氫氣，反應(yīng)結(jié)束后過濾分離反應(yīng)物，濾液為次磷酸鈉溶液，濾餅由未反應(yīng)完的石灰和亞磷酸鈣、磷酸鈣等組成。濾液通CO2以除去溶解在其中的氫氧化鈣，過濾，濾液減壓濃縮，最后即得NaH2PO2·H2O。
一步法工藝較簡單，可以制得較濃的溶液，能耗較低，產(chǎn)品收率較高。一步法已成為目前工業(yè)生產(chǎn)次磷酸鈉的主要方法。
2.兩步法（復(fù)分解法）
兩步法是首先用黃磷在惰性氣氛下與堿土金屬氫氧化物反應(yīng)，或與堿土金屬氫氧化物和NaOH 的混合物反應(yīng)（以堿土金屬氫化物為主），制得堿土金屬次磷酸鹽，然后使堿土金屬次磷酸鹽與碳酸鈉進行復(fù)分解而制得次磷酸鈉。常用氮氣作惰性氣體。最常用的堿土金屬氫 氧化物是Ca(OH)2。也可以用氫氧化鋇、氫氧化鎂等，但原料成本較高。
兩步法工藝流程較長，多一道過濾、洗滌工序，而且次磷酸鈣的溶解度低于次磷酸鈉，要想減少濾餅中殘留的次磷酸鹽量，必須增多洗滌水用量，并將洗滌液與濾液合并，這樣得到的溶液很稀，蒸發(fā)濃縮的耗能很多。
3.電化學(xué)法
用隔膜電解槽的陽極部份，在堿金屬氫氧化物中對磷進行電化學(xué)氧化而制得堿金屬次磷酸鹽，在電流強度 2~3 A下，進行電化學(xué)氧化作用，使生成有毒PH3的量減少，從而使工作條件到改善。
4.電子計算機控制的一步連續(xù)法
將元素磷、氫氧化鈉或氫氧化鈣進行一步法連續(xù)生產(chǎn)，純次磷酸鈉溶液送至連續(xù)結(jié)晶器，每個工序的蒸汽循環(huán)使用，可節(jié)約能量。廢水全部循環(huán)使用，付產(chǎn)氣體磷化氫和氫氣用一個連續(xù)燃燒室把它們轉(zhuǎn)變成磷酸，過濾除去亞磷酸鈣。全部過程由電子計算機控制，遇有危險，計算機可關(guān)上有關(guān)工序，消除操作者的錯誤指令。由于采用了計算機控制，所以生產(chǎn)的次磷酸鈉質(zhì)量好，純度超過99%。
5.三鹵化磷水解
由三鹵化磷水解生成次磷酸，再與氫氧化鈉反應(yīng)生成次磷酸鈉。此法生產(chǎn)原料較貴，且廢棄物(如鹵化氫氣體)若無適當(dāng)用途，處理起來也較麻煩。但該法生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品中微量元素雜質(zhì)較少，可滿足某些特殊行業(yè)對高質(zhì)量次磷酸鈉的要求。因而，也有一定的工業(yè)應(yīng)用價值。
6.磷高溫反應(yīng)制備次磷酸鈉
磷在高溫下直接與氧反應(yīng)，生成亞磷或次磷酸酐，水解獲得相應(yīng)的酸，分離后與氫氧化鈉反應(yīng)生成次磷酸鈉、亞磷酸鈉。該法生產(chǎn)效率高，總磷收率也高。但所獲得的是混合物，分離工序較為復(fù)雜，因而一般較少采用。
7.利用PH3制備次磷酸鈉
兩步法與一步法都產(chǎn)生PH3廢氣。該氣體有毒,遇空氣即燃燒，十分危險，通常處理方法是燃燒后用水吸收制成稀磷酸。更好的方法是將 PH3與過氧化物(如 H2O2)、NaClO、或鹵素(如I2、Br2等)進行反應(yīng)，嚴(yán)格控制反應(yīng)進程使其氧化成次磷酸，然后再與堿反應(yīng)生成次磷酸鈉。該法有兩大優(yōu)點：一是廢物利用, 二是產(chǎn)品質(zhì)量高，基本不含微量元素雜質(zhì)，可以滿足某些高技術(shù)行業(yè)的特殊需求，作為一步法的綜合利用，受到生產(chǎn)廠家重視。
我國生產(chǎn)次磷酸鈉的歷史較長，但長期以來是執(zhí)行的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，近年制定了專用標(biāo)準(zhǔn)ZBG1218-89，但仍作為一種工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，只規(guī)定了六項指標(biāo)。國外專用級指標(biāo)則規(guī)定了十一項指標(biāo)。
表1為次磷酸鈉的國內(nèi)外產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
表2為次磷酸鈉標(biāo)準(zhǔn)對比
從表中可以看出，國外由于應(yīng)用領(lǐng)域不同，對雜質(zhì)指標(biāo)要求很嚴(yán)。因而國內(nèi)企業(yè)也必須順應(yīng)市場要求，下大力氣提高產(chǎn)品質(zhì)量，使之滿足不同用途的需求。下面簡述主要雜質(zhì)處理工藝。
（1）HPO32-去除
①選擇合適的反應(yīng)催化劑和副反應(yīng)抑制劑，盡可能減少副反應(yīng)發(fā)生，從而減少HPO32-在系統(tǒng)中的總量，減少亞磷酸鹽的除雜難度。
②利用鈣化合物與亞磷酸鹽形成亞磷酸鈣沉淀，去除亞磷酸鹽。應(yīng)用此法，要注意鈣化合物的選擇并嚴(yán)格控制添加量，以防形成新的污染。
③選擇能富集亞磷酸鹽或能與亞磷酸鹽共沉淀的絡(luò)合物或螯合物，以去除亞磷酸鹽。注意選擇不產(chǎn)生二次污染的絡(luò)合物或螯合物。
④利用次磷酸鈉與亞磷酸鹽結(jié)晶的不同特性，以及次磷酸鈉和亞磷酸鹽在水中溶解度的差異，在結(jié)晶、離心、干燥等不同工序進行綜合調(diào)控，可使產(chǎn)品中亞磷酸鹽含量小于0.1%。該法不用加處理劑，但對系統(tǒng)操作、控制要求很高，一般工廠很難達到。
⑤利用反應(yīng)副產(chǎn)物(其中含有多余的鈣離子)處理次磷酸鈉溶液去除亞磷酸鹽。以廢去雜，不增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，沒有二次污染的危險。
（2）Ca2+去除
①用H3PO4調(diào)節(jié)次磷酸鈉溶液的pH值，使之與鈣離子生成磷酸鈣沉淀。此法處理可以達到較理想的結(jié)果，鈣離子去除率可達99.6 %, 溶液含鈣量為0.01g/L。
②用離子交換樹脂處理溶液中的鈣離子，可以得到含鈣量為0.0055%的溶液。此法設(shè)備投資較大，樹脂再生也較麻煩。
③往次磷酸鈉溶液里通入二氧化碳?xì)怏w，使之與鈣離子形成碳酸鈣沉淀。此法對以Ca(OH)2形式存在的鈣離子簡單、有效、不會產(chǎn)生二次污染。但若系統(tǒng)中鈣離子以Ca(H2PO2)2、CaHPO3等形式存在則無法去除。
④用H3PO3調(diào)節(jié)次磷酸鈉溶液的pH值,使鈣離子與H3PO3生成CaHPO3沉淀而去除。
⑤H3PO3和離子交換樹脂聯(lián)用。先用H3PO3除去大部分鈣離子再用離子交換樹脂去除微量的鈣離子。
（3）SO42-去除
SO42-由反應(yīng)原料帶入系統(tǒng)，因此，選擇適當(dāng)?shù)脑鲜亲詈唵蔚霓k法。一旦系統(tǒng)中出現(xiàn)SO42-時通常的辦法是加鋇鹽，使之與SO42-生成硫酸鋇沉淀而去除。
（4）Cl-去除
由于次磷酸鈉溶液里Cl-含量在0.01 %～1 %之間，去除Cl-通常選用離子交換樹脂法。
（5）Fe 去除
原始Fe是由反應(yīng)原料帶入系統(tǒng)的，在強堿性介質(zhì)里，絕大部分Fe都會變成Fe(OH)3，沉淀而去除。去除Fe的簡單的辦法是提高次磷酸鈉溶液的pH值，待Fe沉淀完全后、再進入下一工序。
（6）A s 、Pb 及重金屬去除
用Na2S、H2S 或聚砜類化合物和As、Pb等生成難溶性的鹽類，或選擇適當(dāng)?shù)慕j(luò)合物、螯合物使之與As、Pb 等形成絡(luò)合沉淀。
1.在電子計算機硬盤的制作中，用于電磁屏蔽的處理；
2.作為金屬和非金屬材料表面金屬化的還原劑，用于化學(xué)鍍層，如化學(xué)鍍鎳；
3.工程塑料穩(wěn)定劑，如用作聚氯乙烯光和顏色穩(wěn)定劑、工程塑料聚碳酸酯熱穩(wěn)定劑、聚乙烯基丁基醚穩(wěn)定劑；
4.食品添加劑，用于制作熏肉、腌肉；
5.營養(yǎng)增強劑；
6.使脂肪酸穩(wěn)定并漂白；
7.可使硫酸鹽紙漿的收率、質(zhì)量提高；
8.酸性廢水脫砷；
9.植物的全株或局部用殺菌劑；
10.用作普通鋼材不銹鋼化主要原料；
11.有機合成還原劑，如有些硝基化合物的還原。
在干燥狀態(tài)下保存時較為穩(wěn)定，遇強熱會爆炸，與氧化劑混合也會爆炸，加熱超過200℃，它迅速分解并放出可自燃，有毒的磷化氫，次磷酸鈉溶液在某些金屬粉末存在下可分解放出氫氣。在常壓下加熱蒸發(fā)會發(fā)生爆炸。
次磷酸鈉生產(chǎn)過程中, 從原料到中間產(chǎn)物以及副產(chǎn)物都不同程度具有毒性和危險性。黃磷自燃, 蒸汽有毒, 中間產(chǎn)物磷化氫則為易燃、易爆、劇毒氣體。原料燒堿液則有腐蝕, 因此要求密閉化、管道化生產(chǎn)。轉(zhuǎn)動軸部分要有良好的密封。次磷酸鈉生產(chǎn)的副產(chǎn)品主要為亞磷酸鈣和稀磷酸，其毒性相對較小，但仍需注意回收。
用途
用作分析試劑，也用于臨床檢驗
用途
還原劑、活化劑、分子量調(diào)節(jié)劑和熱穩(wěn)定劑；砷和碘酸鹽試劑
次亞磷酸鈉
上下游產(chǎn)品信息
上游原料
下游產(chǎn)品