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磷酸一铵作为一种重要的原料，广泛应用于农业、医药、饲料添加剂等多个行业。湿法磷酸中杂质含量较高，导致以其为原料所生产的磷酸一铵水溶液常出现浑浊，严重影响其品质和应用效果。

为此，李长英，何耀和袁宸三位研究者在《湿法磷酸制备低浊度磷酸一铵的试验研究》一文中，深入探讨了这一现象的成因，并尝试通过加入络合剂来有效降低溶液的浊度，为磷酸一铵的生产工艺优化提供了新的思路。

按行业标准《工业磷酸二氢铵》（HG/T 4133—2021）对自制磷酸一铵产品进行常规化学分析，检测主要成分N、P₂O₅、H₂O、SO₄^2-的含量；用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES)法分析产品中微量金属元素的含量；采用扫描电子显微镜和X射线荧光光谱仪结合的分析方法，先定位完整的磷酸一铵晶体的侧表面，再对该区域进行荧光分析，定性分析晶体表面的元素种类，同时半定量测定元素的含量。

在不同pH条件试验中，通过在蒸馏水中滴加磷酸得到不同酸化程度的蒸馏水，并以此控制反应的pH；未酸化条件pH(0)是指采用未酸化蒸馏水的试验结果；低酸化条件pH(1)是采用磷酸∶蒸馏水质量比为1.4 ∶950配制的酸化蒸馏水的试验结果；高酸化条件pH(2)是采用磷酸∶蒸馏水质量比为2.8 ∶950配制的酸化蒸馏水的试验结果。

自制磷酸一铵的成分分析

自制磷酸一铵的成分分析结果见表1。由表1可知：产品养分含量接近HG/T 4133—2021规定的Ⅰ类产品要求；少量的金属杂质(Fe、Al、Mg、K、Na等)被检出，表明湿法磷酸生产工艺中确实存在此类杂质进入产品的路径，与预期相吻合。

自制磷酸一铵的扫描电子显微镜照片见图1(a)。由图1(a)可见，湿法磷酸氨化净化工艺制备的磷酸一铵的晶体呈针状，不同于热法磷酸制备的柱状晶体。在晶体侧面选择干净的表面(方框部分)进行能量色散型X射线荧光光谱法分析，得到的X射线荧光光谱见图1(b)。由图1(b)可见，自制磷酸一铵的晶体侧面含有N、O、Al、P等4种元素(H元素由于原子序数小于10，不在检测范围内)。

根据X射线荧光光谱的出峰面积进行计算，得到磷酸一铵晶体局部表面的元素半定量结果见表2。

EDTA降浊度试验研究

试验考察了络合剂EDTA的用量和溶液pH对自制磷酸一铵溶液浊度的影响，结果见图2。

由图2可知：添加EDTA后，溶液浊度明显降低，且随着EDTA添加量的增加，浊度呈下降趋势；溶液的pH越小，浊度越低。

不同EDTA添加量和不同pH条件下，反应时间对溶液浊度的影响见图3。

由图3(a)可以看出，随着反应时间的延长(从0到48 h)，溶液浊度保持下降的趋势，但下降幅度有限。

由图3(b)可以看出，随着反应时间的延长(从0到67 h)，溶液浊度持续下降；在反应42 h内，浊度下降速率较快；反应时间在42~67 h时，浊度下降速率有所减缓。

由图3(c)可以看出，随着反应时间的延长(从0到45.5 h)，溶液浊度持续下降；在反应20 h内，溶液浊度下降速率较快；反应时间在20~45.5 h时，浊度下降速率有所减缓。

可见，随反应体系pH的降低，浊度快速降低的反应时间缩短。所以，延长反应时间对EDTA进一步络合磷酸一铵中的杂质以降低溶液浊度是非常有效的。但要取得较好的效果，通常需反应20~40 h，这不利于工业应用。另外要注意的是，持续推动络合反应进程虽然是导致浊度降低的主要原因，但试验中也发现磷酸一铵中的杂质在溶解过程中形成的悬浮颗粒物的自发絮凝对降低溶液浊度有一定的帮助。

控制络合剂n(EDTA)/n(Al)=50，溶液pH为pH(1)，考察了加热时间对溶液浊度的影响，结果见图4。

由图4可以看出：延长加热时间对降低溶液浊度有明显的促进作用。这表明EDTA参与的络合反应是一个吸热反应，加热时间的延长有助于推动络合反应尽快达到平衡状态，加热时间不充分则会导致反应进程缓慢和反应时间的大幅延长。

NaF降浊度试验研究

试验考察了络合剂NaF用量和溶液pH对自制磷酸一铵溶液浊度的影响，结果见图5。

由图5可以看出：添加NaF可以明显降低溶液浊度，且随着NaF添加量的增加，溶液浊度呈下降趋势；降低溶液的pH对于降低溶液浊度也是非常有利的。

在n(NaF)/n(Al)=200、溶液pH为pH(1)的条件下进行试验，由于反应速率非常快，试验未进行烘箱加热和水浴冷却处理，溶液配制完成后即进行浊度测试。由图6可以看出，反应时间为5 min时，溶液浊度从未添加NaF的93.9 NTU降低至27.1 NTU；反应时间为17 min时，溶液浊度降低至0。

在n(NaF)/n(Al)=50、溶液pH为pH(1)的条件下进行试验，由图7可以看出：加热时间为10 min时，溶液浊度从20.9 NTU大幅降至3.8 NTU；继续延长加热时间，溶液浊度的下降趋于缓和。这表明虽然NaF参与的络合反应是吸热反应，但在不加热条件下其反应活性已达到了较高的水平。

EDTA和NaF的降浊度效果对比

在pH(1)和pH(2)条件下，相同添加量的EDTA和NaF的降浊度效果见图8。由图8可以看出：在大部分情况下(尤其是在高添加量和酸化程度高的反应条件下)，NaF比EDTA具有更明显的降浊度优势；10组试验中有6组的溶液浊度降至10 NTU以下，满足了市场对高端水溶肥料的技术要求。

不同加热时间下EDTA和NaF的降浊度效果对比见图9。由图9可知，NaF比EDTA的降浊度效果好，并且在常温下反应活性也较高，在工业应用中具有反应时间较短的优势。

试验结果表明，由湿法磷酸制备的磷酸一铵中含有铁、铝、镁、硫等杂质元素，其中含铝杂质甚至会吸附在磷酸一铵的晶体表面或是存在于晶体的表层，增大了磷酸一铵产品净化的难度。这些杂质在磷酸一铵溶解过程中会导致溶液浊度升高，影响了产品的应用范围。

添加EDTA或NaF可以有效络合磷酸一铵中引发浑浊的杂质，这或许是今后辅助净化磷酸一铵产品的有效手段之一。通过对浊度降低效果的深入研究发现，增加络合剂添加量、降低反应溶液pH、延长反应时间和提高反应体系温度，都是有利于加速络合反应、降低溶液浊度的有效措施。对比EDTA和NaF两种添加剂的降浊度效果，发现NaF的络合性能明显优于EDTA的，在要求不高的反应条件下就能获得较好的降浊效果。