專(zhuān)利名稱(chēng)：一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種除砷工藝，尤其涉及一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝。
背景技術(shù)：
羥基亞乙基二膦酸又名羥基乙叉二膦酸，分子式為C2H807P2，其英文縮寫(xiě)為 HEDP。羥基亞乙基二膦酸是一種有機(jī)膦酸類(lèi)阻垢緩蝕劑，能與鐵、銅、鋅等多種金屬離子形 成穩(wěn)定的絡(luò)合物，溶解金屬表面的氧化物，在250°C下仍能起到良好的緩蝕阻垢作用，在高 PH下仍很穩(wěn)定，不易水解，一般光熱條件下不易分解，耐酸堿性、耐氯氧化性能較其它有機(jī) 膦酸(鹽)好?？膳c水中金屬離子、尤其是鈣離子形成六元環(huán)螯合物，因而具較好的阻垢效 果并具明顯的溶限效應(yīng)，當(dāng)和其它水處理劑復(fù)合使用時(shí)，具有較好的協(xié)同效應(yīng)。HEDP除了用作水處理劑外，還在醫(yī)藥、紡織、造紙等行業(yè)使用，特別適用于電子行 業(yè)的清洗劑和日用化學(xué)品添加劑。HEDP廣泛應(yīng)用于電力、化工、冶金、化肥等工業(yè)循環(huán)冷卻 水系統(tǒng)及中、低壓鍋爐、油田注水及輸油管線的阻垢和緩蝕；在輕紡工業(yè)中，可以作為金屬 和非金屬的清洗劑，還能用作漂染工業(yè)的過(guò)氧化物穩(wěn)定劑和固色劑、無(wú)氰電鍍工業(yè)的絡(luò)合 劑，醫(yī)藥行業(yè)作放射性元素的攜帶劑。HEDP的生產(chǎn)原料中使用了三氯化磷，它是以磷礦為初始原料進(jìn)行生產(chǎn)的，由于磷 礦石中不可避免含有砷，所以HEDP中經(jīng)常有砷存在，隨著HEDP應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，在 化妝品、洗滌用品等領(lǐng)域中很多終端用戶都要求盡可能降低重金屬砷的含量，所以低砷的 HEDP市場(chǎng)就越來(lái)越大，HEDP脫砷工藝就顯得十分重要。在現(xiàn)有技術(shù)中，沒(méi)有針對(duì)氨基三亞甲基膦酸脫砷處理的工藝，僅在專(zhuān)利號(hào)為 200810230638. 9的專(zhuān)利中公開(kāi)了一種砷含量彡3ppm的羥基亞乙基二膦酸及其制取工藝， 該工藝使用硫代乙酸銨作為羥基亞乙基二膦酸生產(chǎn)過(guò)程中的脫砷試劑，但是硫代乙酸銨價(jià) 格昂貴，難以購(gòu)買(mǎi)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家很少，基本靠進(jìn)口，而且該方法中使用的硫代乙酸銨用量 太大，大大提高了生產(chǎn)成本，不利于工業(yè)化生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)成本低的羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是包括下述操作步驟在反應(yīng)釜中加入400 1000重量份的未經(jīng)脫砷處理的羥基亞乙基二膦酸，反應(yīng)釜 夾套通入蒸汽調(diào)節(jié)釜內(nèi)物料溫度至20 70°C，然后加入0. 1 1重量份的除砷劑五硫化二 磷，再加入0. 2 2重量份的活性炭，加料完成后用0. 5 2重量份的純水沖洗加料口，然 后在20 70°C溫度范圍下保溫1 5小時(shí)；之后將羥基亞乙基二膦酸(即HEDP)過(guò)濾，將 過(guò)濾后干凈的羥基亞乙基二膦酸加熱至80°C，在負(fù)壓下外蒸1 3小時(shí)，外蒸結(jié)束前先分析 活性，根據(jù)活性結(jié)果加純水稀釋?zhuān)磻?yīng)釜夾套通冷卻水將釜內(nèi)物料降溫至40 50°C放料。本工藝通過(guò)加入脫砷劑五硫化二磷(P2S5)和活性炭除去羥基亞乙基二膦酸中的砷，所用脫砷劑(五硫化二磷)的用量少，每600重量份HEDP使用脫砷劑五硫化二磷 (P2S5)O. 15 0. 5重量份就可以達(dá)到脫砷效果，由于五硫化二磷價(jià)格便宜，因此整個(gè)除砷工 藝的成本低廉，有助該工藝工業(yè)化大規(guī)模使用。


圖1是本發(fā)明的工程流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述一種羥基亞乙基二膦酸的脫砷方法，包括下述操作步驟在反應(yīng)釜中加入400 1000重量份的未經(jīng)脫砷處理的羥基亞乙基二膦酸，反應(yīng)釜 夾套通入蒸汽調(diào)節(jié)釜內(nèi)物料溫度至20 70°C，然后加入0. 1 1重量份的除砷劑五硫化二 磷，再加入0. 2 2重量份的活性炭，加料完成后用0. 5 2重量份的純水沖洗加料口，然 后在20 70°C溫度范圍下保溫1 5小時(shí)；之后將羥基亞乙基二膦酸(即HEDP)過(guò)濾，將 過(guò)濾后干凈的羥基亞乙基二膦酸加熱至80°C，在負(fù)壓下外蒸1 3小時(shí)，外蒸結(jié)束前先分析 活性，根據(jù)HEDP活性結(jié)果加純水稀釋?zhuān)磻?yīng)釜夾套通冷卻水將釜內(nèi)物料降溫至40 50°C放 料。上述步驟中所述未經(jīng)脫砷處理的羥基亞乙基二膦酸中砷元素的含量?jī)?yōu)選為20 200ppm，更優(yōu)選為40 150ppm，尤其優(yōu)選為60 lOOppm，最優(yōu)選70 80ppm。上述步驟中所述未經(jīng)脫砷處理的羥基亞乙基二膦酸的加入量?jī)?yōu)選為450 900重 量份，更優(yōu)選為500 800重量份，最優(yōu)選為550 700重量份，最最優(yōu)選為600重量份。上述步驟中所述五硫化二磷的加入量?jī)?yōu)選為0. 15 0. 5重量份，更優(yōu)選為0. 2 0.4重量份。上述步驟中所述溫度范圍優(yōu)選為20 70°C，更優(yōu)選為22 55°C，最優(yōu)選為 25士2 50士2°C。上述步驟中所述沖洗加料口的純水用量?jī)?yōu)選為0. 5 2重量份，更優(yōu)選為1重量 份。上述步驟中所述保溫時(shí)間優(yōu)選為2 4小時(shí)，更優(yōu)選為2小時(shí)或4小時(shí)。上述步驟中所述活性炭的加入量?jī)?yōu)選為未經(jīng)脫砷處理的羥基亞乙基二膦酸加入 量的0. 5 2%0，更優(yōu)選為1%。。上述步驟中所述將過(guò)濾后干凈的羥基亞乙基二膦酸加熱的時(shí)間優(yōu)選為2 4小 時(shí)，更優(yōu)選為2小時(shí)或4小時(shí)。上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu) 思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本 發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明是一種低成本的除砷工藝，可以有效降低HEDP中的砷含量，得到砷含量小 于Ippm的HEDP，解決了常見(jiàn)HEDP產(chǎn)品中砷含量高而造成應(yīng)用范圍受限的難題，所得含砷量 極低的HEDP可以用于電子行業(yè)的清洗劑、日用化學(xué)品的添加劑、化妝品、醫(yī)藥等領(lǐng)域，擴(kuò)寬 了產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明所用的原料包括有HEDP(砷含量為70 80ppm)、工業(yè)品級(jí)別的硫化二磷 (P2S5)、活性炭和純水。本發(fā)明的工作原理是五硫化二磷在水中可以水解，緩慢釋放出硫化氫，硫化氫可以與三價(jià)砷或五價(jià)砷 發(fā)生反應(yīng)，得到的硫化砷可以被吸附除去，從而得到含砷量極低的HEDP。本發(fā)明中涉及的反應(yīng)方程式有P2S5+8H20 — 5H2S+2H3P043H2S+2As (III) — As2S3+6H+5H2S+2As (IV) ^ As2S5+10H+本發(fā)明的工藝特點(diǎn)有首先，在專(zhuān)利號(hào)為200810230638. 9的專(zhuān)利中所述的除砷工藝是在溫度50 60°C 下進(jìn)行，工藝適用的溫度范圍狹窄，不利于實(shí)際生產(chǎn)中的多樣化操作條件和生產(chǎn)環(huán)境。本發(fā) 明所述工藝對(duì)所用溫度的要求不高，工藝適用的溫度范圍寬，從20 70°C都可以反應(yīng)，尤 其可以在20°C左右的室溫下完成脫砷操作；其次，本工藝所用脫砷劑五硫化二磷的用量少，每600重量份HEDP使用脫砷劑五 硫化二磷(P2S5)O. 15 0. 5重量份就可以達(dá)到脫砷效果，由于五硫化二磷價(jià)格便宜，因此整 個(gè)除砷工藝的成本低廉，有助工業(yè)化大規(guī)模使用；(現(xiàn)有水處理行業(yè)脫砷都沒(méi)有用到五硫 化二磷，本發(fā)明首次在水處理劑脫砷過(guò)程中使用五硫化二磷，具有出乎意料的良好效果。)再次，本工藝中脫砷操作的反應(yīng)速度比較溫和，不會(huì)產(chǎn)生大量有害的劇毒氣體硫 化氫，生產(chǎn)工藝容易控制，對(duì)工人的健康危害完全可以預(yù)先消除和防范，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生 產(chǎn)和安全生產(chǎn)；最后，本工藝對(duì)環(huán)境的污染小，生成的硫化氫( 能夠被充分利用，多余的硫化 氫( 可以用堿液吸收，不排放廢氣，不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。本發(fā)明中，“外蒸”是本領(lǐng)域常用的術(shù)語(yǔ)，意思就是把物料里面的雜質(zhì)和水分混在 一起通過(guò)加熱的方式被蒸出來(lái)。如圖1所示，本發(fā)明包括以下幾個(gè)操作步驟1、前期準(zhǔn)備。2、投料取一定量的羥基亞乙基二膦酸、脫砷劑、活性碳于反應(yīng)釜中，并開(kāi)動(dòng)攪拌。3、在一定的溫度下脫砷。4、保溫2 4小時(shí)。5、升溫過(guò)濾。6、取樣檢測(cè)。7、放料、包裝。本發(fā)明的具體實(shí)施例有實(shí)施例1 投料量HEDP為600kg、脫砷劑五硫化二磷(P2SQ為0. 2kg,活性炭加入量為 0. Wig，保持溫度在50°C，保溫時(shí)間2小時(shí)。向釜內(nèi)加入600kgHEDP，加完后開(kāi)啟攪拌，反應(yīng)釜夾套通入蒸汽加熱使釜內(nèi)物料溫 度升到50士2°C，從專(zhuān)用加料口一次加入0. 2kg脫砷劑和0. 6kg活性炭，加入后用Ikg純水沖洗加料口，加完后保溫2小時(shí)，保溫溫度為50士2°C ；然后將HEDP用過(guò)濾器過(guò)濾到另一臺(tái) 釜內(nèi)，將過(guò)濾后的HEDP加熱到80°C，通過(guò)拉負(fù)壓外蒸2小時(shí)，外蒸結(jié)束前先分析活性，根據(jù) HEDP活性含量加純水稀釋?zhuān)禍刂?0°C放料。化驗(yàn)砷含量小于lmg/L。實(shí)施例2 投料量HEDP為600kg、脫砷劑五硫化二磷(P2SQ為0. 4kg、活性炭為0. 6kg,保持 溫度在25°C，時(shí)間4小時(shí)。向釜內(nèi)加入600kgHEDP，加完后開(kāi)啟攪拌，反應(yīng)釜夾套通入蒸汽加熱使釜內(nèi)物料溫 度升到25士2°C，從專(zhuān)用加料口一次加入0. 4kg脫砷劑和0. 6kg活性炭，加入后用Ikg純水 沖洗加料口，加完后保溫4小時(shí)，保溫溫度為25士2°C ；然后將HEDP用過(guò)濾器過(guò)濾到另一臺(tái) 釜內(nèi)，將過(guò)濾后干凈的HEDP加熱到80°C，通過(guò)拉負(fù)壓外蒸2小時(shí)，外蒸結(jié)束前先分析活性， 根據(jù)HEDP活性加純水稀釋?zhuān)禍刂?0°C放料?；?yàn)砷含量小于lmg/L。實(shí)施例3 投料量HEDP為600kg、脫砷劑五硫化二磷(P2SQ為0. ^g、活性炭為0. 6kg,保持 溫度在25°C，時(shí)間2小時(shí)。向釜內(nèi)加入600kgHEDP，加完后開(kāi)啟攪拌，反應(yīng)釜夾套通入蒸汽加熱使釜內(nèi)物料溫 度升到25士2°C，從專(zhuān)用加料口一次加入0. 4kg脫砷劑和0. 6kg活性炭，加入后用Ikg純水 沖洗加料口，加完后保溫2小時(shí)，保溫溫度為25士2°C ；然后將HEDP用過(guò)濾器過(guò)濾到另一臺(tái) 釜內(nèi)，將過(guò)濾后干凈的HEDP加熱到80°C，通過(guò)拉負(fù)壓外蒸2小時(shí)，外蒸結(jié)束前先分析活性， 根據(jù)HEDP活性加純水稀釋?zhuān)禍刂?5°C放料。化驗(yàn)砷含量小于lmg/L。實(shí)施例4 投料量HEDP為600kg、脫砷劑五硫化二磷(P2SQ為0. !3kg、活性炭為0. 6kg,保持 溫度在35°C，時(shí)間4小時(shí)。向釜內(nèi)加入600kgHEDP，加完后開(kāi)啟攪拌，反應(yīng)釜夾套通入蒸汽加熱使釜內(nèi)物料溫 度升到35士2°C，從專(zhuān)用加料口一次加入0. 3kg脫砷劑和0. 6kg活性炭，加入后用Ikg純水 沖洗加料口，加完后保溫3小時(shí)，保溫溫度為35士2°C ；然后將HEDP用過(guò)濾器過(guò)濾到另一臺(tái) 釜內(nèi)，將過(guò)濾后干凈的HEDP加熱到80°C，通過(guò)拉負(fù)壓外蒸2小時(shí)，外蒸結(jié)束前先分析活性， 根據(jù)HEDP活性加純水稀釋?zhuān)禍刂?5°C放料?；?yàn)砷含量0. 5mg/L。實(shí)施例5 投料量HEDP為600kg、脫砷劑五硫化二磷(P2SQ為0. !3kg、活性炭為0. 6kg,保持 溫度在40°C，時(shí)間3小時(shí)。向釜內(nèi)加入600kgHEDP，加完后開(kāi)啟攪拌，反應(yīng)釜夾套通入蒸汽加熱使釜內(nèi)物料溫 度升到40士2°C，從專(zhuān)用加料口一次加入0. 3kg脫砷劑和0. 6kg活性炭，加入后用Ikg純水 沖洗加料口，加完后保溫3小時(shí)，保溫溫度為40士2°C ；然后將HEDP用過(guò)濾器過(guò)濾到另一臺(tái) 釜內(nèi)，將過(guò)濾后干凈的HEDP加熱到80°C，通過(guò)拉負(fù)壓外蒸2小時(shí)，外蒸結(jié)束前先分析活性， 根據(jù)HEDP活性加純水稀釋?zhuān)禍刂?0°C放料。化驗(yàn)砷含量小于0. 3 0. 6mg/L。實(shí)施例6 投料量HEDP為5000kg、脫砷劑五硫化二磷(P2SQ為2. 7kg,活性炭為5. 0kg,保持 溫度在30°C，時(shí)間3小時(shí)。向釜內(nèi)加入5000kgHEDP，加完后開(kāi)啟攪拌，反應(yīng)釜夾套通入蒸汽加熱使釜內(nèi)物料溫度升到40士2°C，從專(zhuān)用加料口一次加入0. 3kg脫砷劑和0. 6kg活性炭，加入后用Ikg純 水沖洗加料口，加完后保溫3小時(shí)，保溫溫度為40士2°C ；然后將HEDP用過(guò)濾器過(guò)濾到另一 臺(tái)釜內(nèi)，將過(guò)濾后干凈的HEDP加熱到80°C，通過(guò)拉負(fù)壓外蒸2小時(shí)，外蒸結(jié)束先分析活性， 根據(jù)HEDP活性加純水稀釋?zhuān)禍刂?0°C放料?；?yàn)砷含量小于0. 5mg/L。
本發(fā)明并不限于所公開(kāi)實(shí)施例的范圍，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明各個(gè)方面的簡(jiǎn)單示 例，任何具有同等功能的實(shí)施例均在本發(fā)明適用范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是包括下述操作步驟在反應(yīng)釜中加入400 1000重量份的未經(jīng)脫砷處理的羥基亞乙基二膦酸，反應(yīng)釜夾套 通入蒸汽調(diào)節(jié)釜內(nèi)物料溫度至20 70°C，然后加入0. 1 1重量份的除砷劑五硫化二磷， 再加入0. 2 2重量份的活性炭，加料完成后用0. 5 2重量份的純水沖洗加料口，然后在 20 70°C溫度范圍下保溫1 5小時(shí)；之后將羥基亞乙基二膦酸濾，將過(guò)濾后干凈的羥基 亞乙基二膦酸加熱至80°C，在負(fù)壓下外蒸1 3小時(shí)，外蒸結(jié)束前先分析活性，根據(jù)活性結(jié) 果加純水稀釋?zhuān)磻?yīng)釜夾套通冷卻水將釜內(nèi)物料降溫至40 50°C放料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是所述未經(jīng)脫 砷處理的羥基亞乙基二膦酸中砷元素的含量為20 200ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是所述未經(jīng)脫 砷處理的羥基亞乙基二膦酸中砷元素的含量為40 150ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是所述未經(jīng)脫 砷處理的羥基亞乙基二膦酸的加入量是450 900重量份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是所述除砷劑 五硫化二磷的加入量是0. 15 0. 5重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是所述反應(yīng)的 溫度范圍是22 55°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是所述沖洗加 料口的純水用量為1重量份。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是所述保溫時(shí) 間為2 4小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是所述活性炭 的加入量是未經(jīng)脫砷處理的羥基亞乙基二膦酸加入量的1%。。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，其特征是所述將過(guò)濾 后干凈的羥基亞乙基二膦酸加熱的時(shí)間為2 4小時(shí)。
全文摘要
一種生產(chǎn)成本低的羥基亞乙基二膦酸的除砷工藝，包括下述操作步驟在反應(yīng)釜中加入400～1000重量份的未經(jīng)脫砷處理的羥基亞乙基二膦酸，反應(yīng)釜夾套通入蒸汽調(diào)節(jié)釜內(nèi)物料溫度至20～70℃，然后加入0.1～1重量份的除砷劑五硫化二磷，再加入0.2～2重量份的活性炭，加料完成后用0.5～2重量份的純水沖洗加料口，然后在20～70℃溫度范圍下保溫1～5小時(shí)；之后將羥基亞乙基二膦酸(即HEDP)過(guò)濾，將過(guò)濾后干凈的羥基亞乙基二膦酸加熱至80℃，在負(fù)壓下外蒸1～3小時(shí)，外蒸結(jié)束前先分析活性，根據(jù)活性結(jié)果加純水稀釋?zhuān)磻?yīng)釜夾套通冷卻水將釜內(nèi)物料降溫至40～50℃放料。
文檔編號(hào)C07F9/38GK102070665SQ20111000603
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月4日
發(fā)明者孫寶季, 王東海, 王忠英, 王燕平, 程終發(fā), 齊曉靚 申請(qǐng)人:山東省泰和水處理有限公司