回收磷化工废液中的氟制备氟化钠*

胡震

(四川理工学院材料与化学工程学院，四川自贡 643000)

回收磷化工废液中的氟制备氟化钠*

胡震

(四川理工学院材料与化学工程学院，四川自贡 643000)

以磷化工行业产生的含氟废液中的氟和磷酸三钠为原料制备氟化钠，考察了原料配比、反应温度、反应时间、搅拌速率对氟化钠生成量的影响。最佳工艺条件:磷酸三钠与氟化铵物质的量比为1.4，反应温度为95℃，反应时间为60 min，搅拌速率为350 r/min。在最佳条件下，用100 g废液可以制得4.02 g氟化钠，废液中氟的回收率达到85%。

磷化工废液;氟资源回收;氟化钠

由于生产技术等原因，中国磷化工行业产生的废弃物里的氟资源没有得到有效利用，而是直接排放到环境中，既浪费了氟资源，同时也污染环境。随着世界环境保护的日益加强、氟资源的短缺及氟化工业的快速发展［1－2］，将磷化工废液中的氟加工成为化工产品氟化钠，不仅可以解决磷肥行业的氟污染问题、缓解萤石资源的压力，还可为氟化工行业提供新的廉价的氟资源。目前，国内外回收和利用磷化工废液中氟的报道较少，几乎都停留在理论研究水平［3］。笔者采用磷酸三钠回收磷化工废液中的氟，并将其制成氟化钠。氟化钠是一种重要的氟化工产品，广泛应用于涂料、木材防腐剂、农业杀虫剂、酿造业杀菌剂、医药防腐剂、焊接助焊剂、碱性锌酸盐镀锌添加剂、移除铁锈的清洁剂;在牙膏中氟化钠作为添加剂能使牙膏具有防止蛀牙的功效［4－6］。笔者对工艺条件进行了详细考察。该工艺具有成本低、无污染和工艺操作简单等优点。

1 实验部分

1.1 原料、试剂与仪器

原料:磷化工废液经脱硅处理含有的成分及含量:w(F－)=2.14%、w()=9.03%、w(磷酸铵)= 12.15%，w()=2.79%。

试剂:磷酸三钠、氟化钠、冰醋酸、柠檬酸钠、溴甲酚绿、氯化钠，均为分析纯。

仪器:HH－2型数显恒温水浴锅;SHB－Ⅲ型循环水式真空泵;PF－1型氟离子选择性电极;217型甘汞电极。

1.2 实验原理

向磷化工废液中加入磷酸三钠，发生以下反应:

反应生成的氟化钠是溶解度很小的物质，而且溶解度随温度变化很小;而磷酸铵盐溶解度很大，温度升高溶解度也随着增大，故可以将反应后的溶液真空浓缩至氟化钠析出，然后趁热过滤，分离出氟化钠。

1.3 实验方法

将100 g磷化工废液装入三口烧瓶中，置于恒温水浴锅中，调节至需要的温度。向三口烧瓶中加入一定量的磷酸三钠，开启搅拌让其快速溶解，并反应一定的时间。反应完毕后将反应液冷却，在一定温度下抽真空浓缩至有沉淀析出，趁热抽滤，将滤饼置于干燥箱中烘干，得到氟化钠产品。用电化学分析法测定产品的氟含量，从而计算出氟化钠产量。

2 结果与讨论

2.1 原料配比和反应温度对氟化钠产量的影响

实验考察了原料配比(磷酸三钠与氟离子物质的量比)对氟化钠产量的影响，结果见图1。其他条件:反应温度为90℃，反应时间为40 min，搅拌速率为300 r/min。从图1看出，随着原料配比的增大，氟化钠产量呈先增加后不变的变化趋势。这是因为，随着原料配比的增加，有更多的Na+和F－结合形成晶体;当原料配比超过1.4以后，溶液中的F－已经消耗完全，Na+已过量。故原料配比应为1.4。

实验考察了反应温度对氟化钠产量的影响，其他条件同上，结果见图2。由图2可以看出，随着反应温度的升高，氟化钠的产量逐渐增加，95℃时达到最大，之后略有降低。这是因为，Na+进入反应体系后，要和F－以离子键结合，这需要吸收一定的热量，故较高的温度有利于形成氟化钠结晶。由实验结果得出，反应温度以95℃为宜。

图1 原料配比对氟化钠产量的影响

图2 反应温度对氟化钠产量的影响

2.2 反应时间和搅拌速度对氟化钠产量的影响

实验考察了反应时间对氟化钠产量的影响，其他条件同2.1节，结果见图3。由图3可以看出，反应时间对氟化钠产量的影响不大，60 min就可以完成。故选择反应时间为60 min。

在磷酸三钠和氟化铵的反应过程中，由于反应液的黏度较大，需要通过外力搅拌使其混合均匀，加速反应的进行。实验考察了搅拌速率对氟化钠产量的影响，其他条件同2.1节，结果见图4。由图4可以看出:当搅拌速率较低时，氟化钠的产量较低，主要是由于磷酸三钠与氟化铵未达到充分接触，从而使得两者未反应完全，故产量较低;当搅拌速率达到350 r/min时，氟化钠的产量达到最大，再增大搅拌速率产量不再增加，主要是由于搅拌速率大，反应物能在较短的时间内达到充分接触和反应，从而产量较高。故选择搅拌速率为350 r/min。图3反应时间对氟化钠产量的影响图4 搅拌速率对氟化钠产量的影响

3 结论

以磷化工行业产生的含氟废液中的氟和磷酸三钠为原料制备氟化钠。最佳工艺条件:磷酸三钠与氟化铵物质的量比为1.4，反应时间为60 min，反应温度为95℃，搅拌速率为350 r/min。在此条件下，用100 g废液可以制得4.02 g氟化钠，废液中氟的回收率达到85%。

［1］朱建国，袁浩.磷矿伴生氟将是我国氟化工的重要原料［J］.贵州化工，2008，33(2):1－2，33.

［2］许宁.磷肥工业废气中氟资源的综合利用［J］.江苏化工，2006 (15):17－19.

［3］袁俊宏.我国萤石资源开发利用情况［J］.有机氟工业，2005 (2):27－29.

［4］许效天，孟俊峰，罗耀军.浅谈我国磷矿伴生氟资源的综合利用［J］.安徽化工，2007，33(5):12－13.

［5］王克功，佘顺利，孙克萍.磷矿资源的综合利用技术研讨［J］.现代机械，2009(1):90－91，93.

［6］王贺云，李建敏，刘晓红，等.磷肥副产氟硅酸的发展现状和展望［J］.江西化工，2005(1):27－29.

Preparation of sodium fluoride by recovering fluorine from waste liquid in phosphate chemical industry

Hu Zhen
(School of Materials and Chemical Engineering，Sichuan University of Science＆Engineering，Zigong643000，China)

Sodium fluoride was prepared with trisodium phosphate and fluorine in the waste liquid from phosphate chemical industry as raw materials.Influences of various factors，such as mix ratio of raw materials(amount－of－substance ratio of trisodium phosphate to ammonium fluoride)，reaction temperature，reaction time，and stirring speed，on yield of sodium fluoride were investigated.Optimum conditions were as follows:amount－of－substance ratio of trisodium phosphate to ammonium fluoride was 1.4，reaction time was 60 min，reaction temperature was 95℃，and stirring speed was 350 r/min.Under the optimum conditions，yield of sodium fluoride was 4.02 g per 100 g waste liquid，and the recovery rate of fluorine in waste liquid reached 85%.

waste liquid in phosphate chemical industry;fluorine resource recovery;sodium fluoride

TQ442;124.3

A

1006－4990(2011)06－0053－02

四川理工学院院级科研基金项目(2009xjkpL002);四川理工学院大学生创新基金项目。

2011－01－16

胡震(1980— )，男，硕士，讲师，主要从事功能材料、油品及其添加剂的研究。

联系方式：huz88888@126.com