焦磷酸钾是一种化学物质,也称为无水焦磷酸钾或焦磷酸四钾。它的分子式为K4P2O7,分子量为330.34。它具有优异的络合能力,可以软化硬水、提高洗涤能力、清除污垢。此外,焦磷酸钾还能在金属表面形成保护膜,防止金属腐蚀。它对微细分散的固体也具有很强的分散能力,能促进物质的均一混合。此外,焦磷酸钾还具有稳定的pH缓冲能力,能长期保持溶液的pH值。
现有两种工艺可以用于焦磷酸钾的生产。一种是“一步法”工艺,即将磷酸氢二钾溶液通过喷嘴雾化喷入转炉内,与炉头燃烧室来的热气混合,通过蒸发和聚合得到焦磷酸钾。这种工艺设备紧凑、工艺成熟,但产品质量不稳定,且环保排放要求难以达到。
另一种是“两步法”工艺,先将磷酸氢二钾溶液用刮片干燥机干燥成片状或颗粒状,再将物料入聚合转炉,通过热风加热聚合得到焦磷酸钾,最后经过冷却粉碎包装制得成品。这种工艺不产生粉尘,产品主含量稳定,环保排放压力较小。
焦磷酸钾是一种多功能化合物,广泛应用于各个领域。在无氰电镀中,它可以替代氰化钠作为电镀络合剂。此外,焦磷酸钾还可以用于制备清洗剂、洗涤剂和漂染中的除铁离子试剂。在食品工业中,焦磷酸钾被用作乳化剂、螯合剂和组织改进剂等。它含有的磷和钾元素是植物生长所需的营养元素,因此对农田土壤环境非常友好。
加拿大卫生部于2019年3月5日发布了NOM/ADM-0128号文件,批准在非标准化食品中使用焦磷酸钾作为食品添加剂。经过评估,加拿大卫生部认为焦磷酸钾作为食品添加剂是安全的,并允许其在非标准化食品中用作乳化剂、胶凝剂、稳定剂、增稠剂、pH调节剂、酸反应材料和水校正剂以及螯合剂。
湖北兴发化工集团股份有限公司的研究人员利用线性扫描伏安法和计时电位法对焦磷酸钾进行了快速评价。他们测量了阴极极化曲线和恒电流电位-时间曲线,研究了焦磷酸钾在铜电极上的电化学行为。研究结果表明,焦磷酸钾镀液的组成、pH和温度对铜电极的电镀过程有影响。在特定的条件下,可以得到结晶质量较好的铜镀层。阴极极化曲线和恒电流电位-时间曲线可以用于快速评价焦磷酸钾的品质。
焦磷酸钾是一种对农田土壤环境友好的物质。广东工业大学环境科学与工程学院的研究人员通过实验研究了焦磷酸钾对铜污染土壤的修复效果。他们研究了焦磷酸钾淋洗液对模拟污染土壤中铜的淋洗特性,并探讨了淋洗时间、淋洗液pH和焦磷酸钾浓度对淋洗效果的影响。研究结果表明,淋洗时间越长、淋洗液浓度越大,淋洗效果越好。最佳实验条件下,焦磷酸钾淋洗液对土壤中的铜有较好的淋洗效果。焦磷酸钾淋洗液对土壤中的铜主要以酸提取态和可还原态为主。这项研究为焦磷酸钾在土壤修复中的应用提供了参考。
[1]范佳利,郑国伟,屈云,李维.电镀级焦磷酸钾品质快速评价的电化学方法研究[J].精细与专用化学品,2019,27(01):23-27.
[2]加拿大批准在非标准化食品中使用焦磷酸钾[J].食品与生物技术学报,2019,38(03):151.
[3]王蒙蒙,吕文英,姚琨,丁玲,王雅辉,王盼盼.焦磷酸钾对铜污染土壤的淋洗修复[J].环境工程学报,2017,11(02):1211-1216.
焦磷酸钾是一种无色晶体或白色粉末,具有吸湿性。它与焦磷酸钠相似,但溶解度更大,可溶于水但不溶于乙醇。
焦磷酸钾是一种易潮解的白色固体,非常容易溶于水。其三水合物在180°C下转变为单水合物,在330°C下转变为无水物。
焦磷酸钾可以通过在350-400°C下使磷酸氢二钾失水而制备得到。
它也可以通过碳酸钾和五氧化二磷的反应制备。
焦磷酸钾可用于无氰电镀中,替代氰化钠作为电镀的络合剂。它还可用于制备清洗剂、洗涤剂,作为粘土分散剂、颜料和染料的缓冲剂和分散剂,以及漂染中的除铁离子试剂。在食品工业中,它被用作乳化剂、螯合剂和组织改进剂等。
焦磷酸钾是一种缩合磷酸盐,具有多种性质。它的固态形式是K4P2O7•3H2O,在饱和溶液中平衡时存在。无水焦磷酸钾有两种构型,I型向II型转变温度为278℃。与焦磷酸钠相似,但溶解度较大,能与碱土金属和重金属离子发生螯合作用。它还能与硬水中的Ca2+、Mg2+形成稳定的络合物,从而软化硬水、提高洗涤能力和清除污垢。
焦磷酸钾的理化性质
焦磷酸钾又称为焦磷酸四钾,是通过磷酸氢二钾熔融失去水分子而制得的。它是白色结晶性粉末或颗粒,在空气中具有很强的吸湿性。它极易溶于水,但不溶于乙醇。水溶液呈碱性,具有抑制食品腐败和发酵的作用。在25℃时,100g水中的焦磷酸钾溶解度为187g。它在酸或碱溶液中会水解成磷酸钾,并与水混合形成粘性浆状体。它常与其他缩合磷酸盐合用,用于各种食品和工业应用。
焦磷酸钾的合成方法
焦磷酸钾可以通过中和煅烧法合成。以磷酸和氢氧化钾为原料,经过一系列反应得到焦磷酸钾。具体的反应式和步骤可以参考化学方程式。食品级焦磷酸钾需要使用食品级磷酸作为原料。
焦磷酸钾的主要用途
焦磷酸钾主要用于无氰电镀、工业和家用洗涤助剂。特别是作为液体洗涤剂,它具有广阔的市场前景。此外,它还用作陶瓷粘土、合成橡胶、染料、肥皂和颜料的分散剂和缓冲剂。在漂染工业中,它可以除去水中少量三价铁离子,提高染漂质量。在食品工业中,它被用作乳化剂、组织改进剂和鳌合剂。它还可以用作面制品用碱水的原料,常与其他缩合磷酸盐合用,用于防止水产罐头产生鸟粪石、防止水果罐头变色、提高冰淇淋膨胀度、火腿和香肠的得率,改善面类口味和提高得率,以及防止干酪老化等。在洗涤行业中,焦磷酸钾在控制泡沫的重垢型液体洗涤剂和金属表面清洗剂中起着重要作用。
这两种化学物质虽然不同,但都属于聚磷酸盐。它们都可以用于需要聚磷酸根起作用的化学反应,选择使用哪种取决于成本和下游副产物的要求。
焦磷酸钠的用途更广泛,常用于水处理、印染、漂白、清洗和脱脂等领域。而焦磷酸钾在电镀中比较常见。
焦磷酸钾具有其他聚合磷酸盐的性质,与焦磷酸钠相似,但溶解度更大,可以与碱土金属和重金属离子发生螯合作用。它能软化硬水、提高洗涤能力、清除污垢,还能在金属表面形成保护膜。焦磷酸根离子对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。高纯低铁型焦磷酸钾具有稳定的pH缓冲能力,能长期保持溶液的pH值。
食品级焦磷酸钾是一种广泛应用于食品、电镀、表面处理、水处理、洗涤等行业的化学物质。
食品级焦磷酸钾主要用于食品加工中的食品添加剂、乳化剂、组织改进剂、螯合剂、品质改良剂等。在食品工业中,焦磷酸钾被用作乳化剂、螯合剂,面制品用碱水剂的原料,防止水果罐头变色,提高冰淇淋膨胀度和火腿、香肠的得率,增强鱼肉持水性,改善面类口味、提高得率,防止干酪老化等。
焦磷酸钾广泛应用于食品、电镀、表面处理、水处理、洗涤等行业。
电镀级焦磷酸钾用于无氰电镀,代替氰化钠作为电镀的络合剂,也用于表面处理,即用作电镀的前处理剂和焦磷酸电镀液。在高端精密电镀中,高纯低铁型焦磷酸钾是最佳选择。
工业级焦磷酸钾被广泛应用于油漆涂料、洗涤用品、锅炉脱垢、油井钻探、纺织印染助剂等领域。它用作高档洗涤剂、清洁剂、分散剂、缓冲剂等,是配制衣料用洗涤剂组分、金属表面清洗剂和瓶子洗净剂组分、各种清洁剂的添加剂。在陶瓷工业中,焦磷酸钾用作粘土分散剂,颜料和染料的分散剂和缓冲剂。在漂染工业中,焦磷酸钾用于除去水中的少量三价铁离子,提高漂染质量。
以下是焦磷酸钾的一些产品质量标准参考:
指标项目 电镀级 工业级 食品级
外观 白色粉末或颗粒 白色粉末或颗粒 白色粉末或颗粒
纯度(K4P2O7) % ≥98 ≥96 ≥96
总磷(P2O5) % 43 approx 43 approx 43 approx
氧化钾(K2O) % 56 approx 56 approx 56 approx
铁 (Fe) % ≤0.005 ≤0.01 /
砷 (As) % ≤0.0005 ≤0.001 ≤0.0003
铅 (Pb) % / / ≤0.0002
重金属(以铅计) % ≤0.001 ≤0.005 /
氟 (F) % / / ≤0.001
氯(Cl) % ≤0.01 ≤0.1 /
pH值(1%水溶液) 10.0~11.0 10.0~11.0 10.0~11.0
水不溶物 % ≤0.1 ≤0.1 ≤0.1
干燥失重 % ≤1.0 ≤1.0 ≤2.0
目前国内生产焦磷酸钾的厂家包括浙江勿忘农生物科技有限公司和杭州同和化工有限公司。
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焦磷酸钾主要用于无氰电镀,代替氰化钠作为电镀的络合剂。也用作电镀的前处理和焦磷酸电镀液。也可作为配置衣料用洗涤剂组分、金属表面洗涤剂和瓶子洗净剂组分、各种清洁剂的添加剂。另可用作陶瓷工业的黏土分散剂,颜料和染料的分散剂和缓冲剂。漂染工业中用于除去水中的少量三价铁离子,以提高漂染质量。在食品工业中用作乳化剂,组织改良剂,螯合剂等。
以85%的磷酸与48%的氢氧化钾为原材料,在中和反应釜中进行中和反应,控制料浆pH值在8.5~9.5,经精滤器过滤后,打入料浆储罐,维持储罐料浆温度在70℃~90℃;将储罐料浆打入蒸发浓缩装置进行浓缩,然后将浓缩液打入连续结晶装置进行连续结晶操作,经离心处理后,滤液返回到蒸发浓缩装置,磷酸氢二钾晶体进入真空干燥设备进行真空干燥处理,将干燥好的物料输送入间接加热动态聚合炉中聚合成焦磷酸钾,再经冷却破碎筛分后包装成成品。
经此方法得到的电镀级焦磷酸钾与目前市场上电镀级焦磷酸钾相比,具有更快的溶解速度、更高的纯度、更为优越的络合能力及赫尔槽试验效果。
[1] 一种电镀级焦磷酸钾的生产工艺及装置. CN105967165A
焦磷酸四钾是一种具有优异性能的化学物质,它能够与硬水中的Ca2+、Mg2+等离子形成稳定的络合物,从而软化硬水、提高洗涤能力、清除污垢。此外,它还能在金属表面形成保护膜,防止金属腐蚀。焦磷酸四钾对微细分散的固体具有很强的分散能力,能够促进物质的均一混合。它还具有稳定的pH缓冲能力,能够长期保持溶液的pH值。
电镀级焦磷酸四钾主要用于无氰电镀,作为电镀的络合剂,也可用于表面处理,即用作电镀的前处理剂和焦磷酸电镀液。
工业级焦磷酸四钾被广泛应用于油漆涂料、洗涤用品、锅炉脱垢、油井钻探、纺织印染助剂等领域。在工业上,它被用作高档洗涤剂、清洁剂、分散剂、缓冲剂等,是配制衣料用洗涤剂组分、金属表面清洗剂和瓶子洗净剂组分、各种清洁剂的添加剂。此外,它还可用作陶瓷工业的粘土分散剂,颜料和染料的分散剂和缓冲剂,漂染工业用于除去水中的少量三价铁离子,提高漂染质量。
食品级焦磷酸四钾用于食品加工的食品添加剂、乳化剂、组织改进剂、螯合剂、品质改良剂等。在食品工业中,它被用作乳化剂、螯合剂,面制品用碱水剂的原料,防止水果罐头变色,提高冰淇淋膨胀度和火腿、香肠的得率,增强鱼肉持水性,改善面类口味、提高得率,防止干酪老化等。
焦磷酸四钾对Cu2+、Sn2+、Ag+、Zn2+、Ni2+、Cr3+、Ca2+、Mg2+等多价阳离子具有优良的络合能力。在1%的焦磷酸四钾溶液中滴加1%的硝酸银溶液,所产生的白色沉淀能够迅速被络合成澄清溶液。此外,焦磷酸四钾具有优异的极化能力和电流分散能力,配制的镀液不需要经过电解过程即可直接进行电镀,镀层速度快、均匀、晶体结构规则、致密无孔隙。它还对微细分散的固体物质具有很强的分散能力,并具有稳定的pH缓冲能力。
取1.000g焦磷酸四钾溶解后定容至100ml,配成1%的溶液。向100ml溶液中滴加1%的硝酸银溶液,搅拌至产生的白色沉淀不能完全被络合止,记录滴加1%硝酸银溶液的量(ml),即可得到焦磷酸四钾的络合能力指数。