Поверхность, контактирующая с горячими фосфорными кислотами

[Thorny]

Стоит задача сделать метафосфорную кислоту из ортофосфорной.
В методах используют посуду из золота и платины, т.к. нагретая ортофосфорная кислота разъедает стекло, в том числе кварцевое, фарфор, эмаль, серебро и т.п.
Вопрос такой: возможно ли хим. способом пассивировать поверхность стальной посуды, чтобы она противостояла разрушающему действию фосфорной кислоты.
Например воспользоваться фосфатированием: скажем нагревать ортофосфорную кислоту в этой посуде присутствии порошка цинка. Ну или как значительно замедлить процесс разъедания, а то кварцевого стакана хватает только на один раз.

[chemik]

Стальную посуду так не защитишь... В технологии получения экстракционной фосфорной кислоты ее концентрируют упаркой от 33 до 52 % Р2О5 в вакуумных аппаратах, в которых нагревательные элементы выполнены либо из графита, либо из специальной фирменной нержавейки (Саникро 28, хастеллои). А выход готового продукта важен или не очень? А то есть ведь способы концентрирования помимо упарки...

[Iskander]

Пара вариантов.

1 - Насыпать P2O5. Предварительно точно узнать концентрацию кислоты и связать лишнюю воду P2O5. Есть риск получения полифосфорных кислот.

2 - Проводить упаривание в вакууме. При этом точно получается кристаллическая ортофосфорная кислота, а возможно и мета.

Насчёт посуды - только полёт фантазии, например использовать плавленую окись алюминия, графит, полимерные материалы (типа тефлона). Ещё способы - жертвенный анод для стали или керамика на основе фосфатов

[Thorny]

Дело в том, что требуется это сделать без использования Р2О5. Еслиб был Р2О5 то проще былоб просто растворить его в ледяной воде и получить искомый продукт.
Выход особой роли не играет, как впрочем и чистота конечного продукта (Ну в разумных пределах, конечно).
Примесь полифосфорных кислот не помешает.
Упаривать в ваккуме или нет это не имеет значения - нужна температура минимум порядка
300С и тоже несколько часов, так что без специальной посуды все равно не обойтись.
Есть информация, что метафосфорную кислоту можно получить нагревая фосфат аммония вместо ортофосфорной к-ты.
Может ли этот процесс быть лучшим в плане большей стойкости посуды?
Еще вопрос, стекло при высокой температуре разъедает только ортофосфорная кислота, или в этом
участвуют еще и образующиеся пирофосфорная, полифосфорные и метафосфорная к-ты?

[chemik]

Думаю, что для устойчивости материала гораздо большую роль играет температура процесса, которая растет с упариванием раствора, чем форма кислот (орто-, мета- или поли). Фосфат аммония при нагреве по-моему, просто будет частично отщеплять аммиак, превращаясь в мета-, пиро-, триполи- и проч. фосфат аммония.

[Iskander]

Есть такое соединение - фосфат кремния. Образуется при реакции не только стекла и не только с фосфорной кислотой, но и оксидом фосфора и проч.
Так что как редьку не кусай всё равно горько. Стекло (силикатное) и оксиды фосфора при нагревании несовместимы.

Фосфат аммония ничего не даст, так как при нагреве получим ту же фосфорную кислоту

Вариант - попробовать футеровку, например из оксида бора

[Тим]

Есть ли новые способы концентрирования фосфорной кислоты в промышленных масштабах? Самый свежий, что я знаю - это полем СВЧ. При этом кислота не загрязняется топочными газами или продуктами коррозии теплообменника.
В нашем случае необходимо выпаривать фосфорную кислоту с 20% Н3РО4 до 73% по 200кг/час готовой продукции.
Посоветуйте как дешевле?

[alchemist2006]

Есть такое соединение - фосфат кремния. Образуется при реакции не только стекла и не только с фосфорной кислотой, но и оксидом фосфора и проч.
Так что как редьку не кусай всё равно горько. Стекло (силикатное) и оксиды фосфора при нагревании несовместимы.

Фосфат аммония ничего не даст, так как при нагреве получим ту же фосфорную кислоту

Вариант - попробовать футеровку, например из оксида бора

Интересно. А что за состав, какие свойства?

[Тим]

Самый экономичный и чистый способ концентрирования фосфорной кислоты - вымораживание. Практически нет коррозии. Происходит дополнительная очистка. Низкие энергозатраты.

[chemik]

Таким образом метафосфорную кислоту не получишь - по диаграмме растворимости ясно, что кристаллизоваться будет гидрат ортофосфорной кислоты, 2Н3РО4*Н2О. В случае уж больно концентрированного раствора (более 94 %) можно получить чистую Н3РО4, но никак ни НРО3.

[Iskander]

alchemist2006 спрашивал (а):

---- Интересно. А что за состав, какие свойства? ----

Извиняюсь, что долго не отвечал.
Где-то была заметка, что состав этого вещества соответствует SiO2*P2O5
Его даже предлагали использовать для количественного определения фосфора при сжигании.
Скорее всего это не совсем точно.
Дело в том, что фосфор, кремний, алюминий и бор относятся к так назвываемым стеклообразующим элементам. То есть их оксиды легко образуют стёкла, как при сплавлении с оксидами щелочных металлов, так и между собой. Вряд-ли стеклу можно приписать какой-то определённый состав.

----Вариант - попробовать футеровку, например из оксида бора -----

По здравом размышлении, подкреплённом литературой, - скорее всего тоже не получится.

[Alex_v_1981]

В сварочном деле есть хороший способ нанесения различных покрытий. Суть в следующем: в пламя автогена (или плазмотрона) вводят порошок нужного вещества и направляют на холодное изделие. Можно поэкспериментировать с порошком алюминия, карбидом кремния.
Можно конечно заказать посудину из графита или стеклоуглерода. Лично мне известны только два предприятия, производящие такие штуки по размерам заказчика: НИИ "Графит" и ОАО "Технографит", который находится в г. Вязьма смоленской области. Все остальные российские предприятия производят стандартные изделия (электроды, щётки) и не работают с подобными заказами. По крайней мере, лет восемь назад было именно так.

[Alex_v_1981]

А если провести электролиз этого раствора, что-нибудь путное выйдет? По крайней мере кипятить не придётся...