磷钨杂多酸的制备
酸化-乙醚萃取法是制备12磷钨酸的经典方法。通常杂多酸是将杂原子含氧酸与配位原子含氧酸或配位原子氧化物按一定比例混合,长时间加热回流,酸化得到。杂多酸在酸性条件下与醚形成油,醚挥发后得到固体杂多酸。使用这种方法时,我们必须注意:
(a)在不同的反应温度下,杂多酸的结构不同。在各自适宜的pH下,低温主要生成1:12系列杂多酸,回流沸腾生成2:18系列杂多酸。
(二)杂多化合物对pH非常敏感,在多元酸的制备中,酸化程度至关重要,有时相差0.05438+0时产物结构完全不同。
(c)杂原子的引入顺序不同,制备的杂多酸中杂原子与配位原子的比例会发生变化,产物结构也会发生变化。
(d)乙醚的沸点很低,极易挥发、有毒且易燃,因此必须格外小心处理。
20世纪六七十年代,英、美等国公布了大量12-磷钨酸的制备专利,US 3425794、US 3446575和US 3428415公开了基于钨酸钠酸化-乙醚萃取的改进工艺,但收率不超过75%。传统的酸化-乙醚萃取法存在诸多不利因素,在此基础上发展了离子交换法。对于那些不易用离子交换法提取的杂多酸,可以先得到相应的胺盐,再用氢离子交换树脂得到杂多酸。离子交换法避免了乙醚的使用,提高了生产安全性,但生产周期长、产能有限成为工业化生产的瓶颈。
US 2503991、US 3288562和US 3361518先后使用H型阳离子交换树脂制备磷钨酸,避免了使用乙醚,但工艺复杂,需要蒸发大量溶剂,能耗极高。CN101417793也公开了一种用离子交换树脂制备12-磷钨酸的方法,同样生产效率低,能耗大,不适合工业化生产。秦玉南提到,磷钨酸是用电渗析法制备的。钨酸盐和磷酸被用作起始材料,并且直流电被施加到两极。含有配位原子和杂原子的化合物在阳极室中相互作用生成杂多酸。该方法杂多酸的收率接近100%,且无废弃物产生。
近年来,国内外许多专利公开了12-磷钨酸的制备工艺。Cn1978327和CN1990387公开了一种磷钨酸的制备方法。该方法以钨酸钠为起始原料,通过酸化钨酸钠制备活性钨酸中间体,再与磷酸反应得到磷钨酸。最后加入无机酸沉淀磷钨酸,产率约78%。该方法避免了使用易燃的醚类萃取剂,而是使用大量强酸作为酸沉淀剂。CN 1301592公开了一种制备磷钨酸的方法。该方法以钨酸钠为原料,在钨酸钠溶液中加入氧化剂和无机酸,在-5 ~ 30℃反应后加入还原剂,得到活性钨酸,活性钨酸与稀磷酸反应制得磷钨酸溶液。该方法制备过程复杂,所得磷钨酸含有大量磷酸根。Cn154483A使用有机溶剂C2-C20醚进行络合萃取来还原磷钨酸中的磷酸盐,但有机溶剂用量大,降低了大规模工业生产的安全性。
美国专利。446,577公开了以六氯化钨为原料制备Keggin磷钨酸。六氯化钨价格昂贵,大大增加了制备成本,不适合工业化生产。GB 1311849公开了一种合成磷钨酸的方法。该方法是将钨酸钙和磷酸溶液按化学计量混合,然后加入无机酸,长时间加热反应生成磷钨酸钙。分离磷钨酸钙后,加入硫酸制备磷钨酸。该方法使用大量浓硫酸,腐蚀设备,磷钨酸中杂质含量高。