萃取法制备工业级磷酸二氢铵-萃取剂的反萃取研究*

罗建洪，李 军，金 央，马春磊

（四川大学 化工学院，四川 成都 610065）

用湿法磷酸生产工业级MAP时，溶液一般中和到pH值为4～4.5左右。在此pH值下，绝大部份金属阳离子已被除去。但由于Mg2+水解pH值较高的缘故，中和液中仍含有一定量的Mg2+，会在后续的浓缩、冷却结晶过程中形成水不溶物，造成产品水不溶物超标。因此，在结晶之前需要采取其它方法把Mg2+脱除。

本课题以D2EHPA为萃取剂，采用溶剂萃取法来提取MAP溶液中的Mg2+杂质，从而实现生产工业级MAP的目的；但是实现其产业化的难点之一，就是反萃取剂的选择，而在选择反萃取剂时关键是实现络合物D2EHPA-Fe3+的有效分离，因为络合物D2EHPA-Fe3+是非常稳定的，而且Fe3+的富集能使萃取剂老化。因此，选择有效的反萃取剂来实现D2EHPA的循环回收利用是非常有必要的。

载Fe3+-D2EHPA一般是用浓度较高的HCl[1，2]、HNO3[3]或 H2SO4[4，5]对载 Fe3+有机相进行反萃，或是对有机相还原反萃[6]。这些研究表明高浓度的HCl为反萃取剂效果虽然良好，但是在工业化生产中对材质的要求很苛刻，因此，本课题提出以H2SO4+添加剂A为反萃取剂，来萃取金属有机载体D2EHPAFe3+溶液中的Fe3+进行研究，研究内容是系统地考察了各个影响因素，包括反萃取剂H2SO4浓度，相比（水相∶有机相），反应温度，反应时间，搅拌速度等对反萃取率的影响，以求得适宜反萃工艺条件，从而实现萃取剂D2EHPA的循环利用，对实现工业级的MAP的产业化目标具有重要意义。

1 实验部分

1.1 原料、试剂及仪器

萃取剂：D2EHPA（A.R.河南中达化工有限公司）；

稀释剂：磺化煤油（成都科龙化工有限公司）；

反萃取剂：H2SO4，（A.R.成都科龙化工有限公司）；

MgSO4·7H2O,（A.R.天津科密欧化学试剂有限责任公司）；Fe2（SO4）3（C.P.天津耀华化学试剂有限责任公司）；H3PO4（A.R.成都科龙化工有限公司）；NH3（工业级）；实验采用二次蒸馏水。

HH-S型水浴锅（北京市中兴伟业仪器有限公司）；JJ-2型搅拌器（江苏省金坛市医疗仪器厂）。

1.2 分析方法

铁的测定方法——邻菲啰啉比色法。

2 结果与讨论

反萃取过程的分离效果，用反萃取率（E）来表征，定义如下：

2.1 反萃取剂浓度的影响

研究发现，添加剂A不变的情况下，反萃取率随反萃取剂H2SO4浓度的增加而增加，这是因为，H2SO4的浓度增加，参加反萃取反应的活性溶剂的量提高。但是到一定的浓度后，萃取率变化不明显，这是由于反萃取反应已经达到平衡的缘故。同时考虑到H2SO4的浓度过高可能引起酸化，因此，H2SO4的浓度以4mol·L-1为较佳。实验结果见图1。

图1 反萃取剂浓度对反萃取率的影响Fig.1 Effect of the concentration of H2SO4onstripping efficiency（E）versus

2.2 反应时间的影响

实验条件为：相比为1∶1，搅拌速度550r·min-1，反应温度为 40℃，反萃取剂浓度为 4mol·L-1。

反应时间对反萃取过程的影响见图2。

图2 反应时间对反萃取率的影响Fig.2 Effect of the reaction time on stripping efficiency（E）versus

由图2可见，Fe3+的反萃取率随搅拌时间的增加而增加。但当反应时间到0.5h时，Fe3+的反萃取率随时间变化并不明显。考虑到生产能耗等因素，反应时间以0.5h为较佳。

2.3 相比的影响

实验条件为：搅拌时间为0.5h，搅拌速度550r·min-1，反应温度 40℃，反萃取剂浓度为 4mol·L-。

相比（水相/有机相）的影响，实验结果见图3。

由图3可见，发现了随着相比（R）的增加，反萃取率（E）渐渐增加。这是因为，相比的增加，反萃取剂H2SO4中的反萃取剂的含量也增加，因此，萃取率也随着增加。

图3 相比对反萃取率的影响Fig.3 Effect of the phase ratio（R）on stripping efficiency（E）versus

2.4 反应温度的影响

实验条件为：相比 1∶1，搅拌速度 550r·min-1，反萃取剂浓度为4mol·L-1，搅拌时间为0.5h。

反应温度的影响，实验结果见图4。

图4 反应温度对反萃取率的影响Fig.4 Effect of the reaction temperature on stripping efficiency（E）versus

由图4可见，随着温度的增加，Fe3+的反萃取率增加，说明该反应体系是吸热反应。但是温度若过高，增加能耗，同时也可能引起酸化。

2.5 搅拌速度的影响

实验条件为：相1∶1，反萃取剂浓度为4mol·L-1，搅拌时间为 0.5h。

搅拌速度对Fe3+的反萃取率的影响见图5。

图5 搅拌速度对反萃取率的影响Fig.5 Effect of the stirring speed on eextraction ratio（E）versus

随着搅拌速度的增加，Fe3+的反萃取率增加，但是当搅拌速度增加到450r·min-1后，搅拌速度对Fe3+的萃取率影响并不明显，说明搅拌速度很大时，搅拌速度对反应体系的相接触面积增加并不明显，因此搅拌速度以550r·min-1为宜。

3 结论

基于用H2SO4+添加剂A的为反萃取剂来萃取金属有机载体D2EHPA-Fe3+溶液中的Fe3+进行研究，实验结果，可以得到以下结论：

（1）H2SO4+添加剂A可以作为有效的反萃取剂来脱除金属有机载体D2EHPA-Fe3+溶液中的Fe3+，实现萃取剂D2EHPA的循环利用。

（2）反萃取过程的适宜工艺参数为：H2SO4浓度4mol·L-1，反应温度 45℃，相比为 1∶1，搅拌速度550r·min-1，搅拌时间 0.5h。

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