专利名称：一种磷酸氨镁的分解方法
技术领域：
本发明涉及一种磷酸氨镁的分解方法，特别是一种在低温下热解磷酸氨镁的 方法。
背景技术：
自1939年在消化液输送管线中发现鸟粪石(MgNH4P04.6H20，又称磷酸氨 镁，简称MAP)以来，有关鸟粪石的形成机制及其应用得到了广泛的关注。鸟 粪石的制备方法具有工艺简单、稳定可靠的特点，在垃圾渗滤液、养殖场废水、 屠宰场废水等含高氨氮的废水处理中受到了很大的重视。
去除废水中氨氮工艺的原理是废水中的氨氮与投加的磷酸根和镁离子反应 形成鸟粪石晶体而被除去。MAP的形成过程可以用下面方程式表示
Mg2+ + P043- + NH4++6H20 —MgNH4P04.6H2CU,pKa=12.6(25°C) (1 )
不同的化学药剂作为MAP化学沉淀法去除氨氮的药剂，其反应方式不一样 而且效率也不同，MgCl2.6H20、 MgO、磷灰石作为MAP法药剂的反应如下
MgCl2.6H20 + Na2HP04.12H20 + NH4+ —MgNH4P04.6H2CH+ NaCl (2)
MgO + H3P04 + NH4+ —MgNH4P04.6H20|+ H20 (3)
Ca(H2P04)2.H20 + MgS04.7H20 + NH4+ —MgNH4P04.6H2CU+ CaSCM (4) 虽然MAP法具有工艺简单、运行稳定的特点，但其昂贵的药剂费用是该方 法推广应用的一个很大的障碍。为了降低化学沉淀法中购买药剂的高额费用，有 人尝试着将化学沉淀法产成的沉淀物——磷酸铵镁作为肥料加以回收利用，或通 过热解释放氨氮后对热解产物磷酸氢铵进行循环利用。
将磷酸氨镁沉淀作为肥料回收是降低运行费用的主要方法之一。鸟粪石法工 艺所产生的鸟粪石沉淀中含有丰富的氮、磷，具有较高的农用价值，但是将磷酸 氨镁加工为肥料的销售收益远不足以支付去除废水中的氨氮所需的化学药剂费用，而且受不同地区的市场影响很大。同时，由于某些地区对肥料的特殊要求， 需要在沉淀物中添加钾元素，这样也增加了将磷酸氨镁加工成肥料的成本。因此， 将磷酸氨镁加工成肥料具有一定的局限性。
MAP受热易分解，在300'C左右，MAP被有效的分解，MAP的分解反应如 下式
MgNH4P04.6H20—MgHP04+NH3 t +6H20 (5) 但循环利用该条件下的MAP热解产物去除氨氮效率仅仅在60%左右，并且
热解MAP需要的温度高，对于能量的消耗以及热解系统的操作运行都带来了不
利的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在低温下热解磷酸氨镁的方法，该方法可以有效 降低磷酸氨镁的热解能耗。
本发明提供了一种磷酸氨镁的分解方法，该方法的步骤包括在常压下将碱 溶液与磷酸氨镁混合并加热到4(TC-12(TC进行热解，热解时间2-4小时，其中， 所述碱溶液中OH—与所述磷酸氨镁中NH4+的化学当量比为0.5-1.25。
所述热解温度优选90-120°C，所述热解时间优选2-3小时，所述碱溶液中 OH—与所述磷酸氨镁中NH4+的化学当量比优选0.75-1.0。
所述的碱优选NaOH、 KOH等易溶性碱或者它们的混合物。
本发明的优点在于
1. 将MAP与适量碱混合，在较低温度下，就可以促进MAP有效分解， 从而有效降低了 MAP热解能耗；
2. 分解后的MAP剩余物一MgHP04、 MgNaP04以及Mg3(P04)2还可以 有效地回收，并再次用来去除废水中的氨氮，有效地节约了废水处 理中的药剂费用。
具体实施例方式
本发明的磷酸氨镁分解方法，当碱溶液中OH—与所述磷酸氨镁中NH4+的化 学当量比低于0.75时，其分解的主要产物以MgHP04为主，反应式为<formula>formula see original document page 5</formula>
当碱溶液中OH.与所述磷酸氨镁中NH4+的化学当量比高于0.75时，其分解
的主要产物为MgAP04，反应式为
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中，A表示Na或K。
实施例l
首先称取3. 3 g的NaOH和23. 2 g磷酸氨镁一起加入到盛有少量水的反应 器中，混合搅拌得到混合物，其中NaOH中的OH—与磷酸氨镁中NH4+的摩尔比为 0.5:1.0，将所述混合物在120 T下热解3h，这一反应温度下，MAP的热解按照 上述反应式(6)进行；本实施例中MAP的热解率为50% 。
实施例2
首先称取4. 9 g的NaOH和23. 2 g磷酸氨镁一起加入到盛有少量水的反应 器中，混合搅拌得到混合物，其中NaOH中的OH—与磷酸氨镁中NH4+的摩尔比为 0.75: 1.0，将上述混合物加热到120。C热解2.5h，在这一反应温度下，磷酸氨镁 的热解按照上述反应式(6)进行；本实施例中MAP的热解率为76% 。
实施例3
首先称取5. 6 g的NaOH和23. 2 g磷酸氨镁一起加入到盛有少量水的反应 器中，混合搅拌得到混合物，其中NaOH中的OH—与磷酸氨镁中NH4+的摩尔比为 0.85: 1.0，将上述混合物加热到120'C热解2.0h，在这一反应温度下，磷酸氨镁 的热解按照上述反应式(6)进行；本实施例中MAP的热解率为76。/。。
实施例4
首先称取6. 6 g NaOH，和23. 2 g磷酸氨镁一起加入到盛有少量水的反应器 中，混合搅拌得到混合物，其中NaOH中的OfT与磷酸氨镁中NH/的摩尔比为1.0: 1.0，将上述混合物加热到IO(TC反应2h，在这一反应温度下，磷酸氨镁的热解 按照反应式MgNH4P04+NaOH—MgNaP04 + H20+NH3T进行，反应2h后，反应完成；本实施例中磷酸氨镁的热解率为95%。 实施例5
首先称取7. 9 g NaOH，和23. 2 g磷酸氨镁一起加入到盛有少量水的反应器 中，混合搅拌得到混合物，其中NaOH中OtT与MAP中NH/的摩尔比为1.25: 1.0，将上述混合物加热到4CTC，在这一反应温度下，MAP的热解按照反应式 MgNH4P04+NaOH—MgNaP04 + H20+NH3T进行，4h后，反应完成；本实施 例中MAP的热解率为97%。
实施例6
首先称取9.2 g K0H，和23.2 g磷酸氨镁一起加入到盛有少量水的反应器 中，混合搅拌得到混合物，其中K0H中OH-与MAP中NH4+的摩尔比为1.0: 1.0， 将上述混合物加热到9(TC，在这一反应温度下，MAP的热解按照反应式 MgNH4P04+KOH—MgKP04 + H20+NH3T进行，2h后，反应完成；本实施例 中MAP的热解率为96%。
实施例7
首先称取4. 6 g K0H和3. 3 g NaOH与23. 2 g磷酸氨镁一起加入到盛有少 量水的反应器中，混合搅拌得到混合物，其中K0H中OH-与MAP中NH/的摩尔 比为1.0: 1.0，将上述混合物加热到100°C，在这一反应温度下，MAP的热解按 照反应式MgNH4P04+AOH—MgAP04 + H20+NH3T (A—Na或K)进行，2h 后，反应完成；本实施例中MAP的热解率为97.2%。
权利要求
1.一种磷酸氨镁的分解方法，该方法的步骤包括在常压下将碱溶液与磷酸氨镁混合并加热到40℃-120℃进行热解，热解时间2-4小时，其中，所述碱溶液中OH-与所述磷酸氨镁中NH4+的化学当量比为0.5-1.25。
2. 按照权利要求1所述的磷酸氨镁的分解方法，其特征在于，所述热解温度为 90-120'C。
3. 按照权利要求1所述的磷酸氨镁的分解方法，其特征在于，所述碱溶液中OH— 与所述磷酸氨镁中NH4+的化学当量比为0.75-1.0。
4. 按照权利要求1所述的磷酸氨镁的分解方法，其特征在于，所述的热解时间 为2-3小时。
5. 按照权利要求1所述的磷酸氨镁的分解方法，其特征在于，所述的碱选自 NaOH、 KOH及其混合物。
全文摘要
本发明提供了一种磷酸氨镁的分解方法，该方法的步骤包括在常压下将适量碱溶液与磷酸氨镁混合并加热到40℃-120℃进行热解，热解时间2-4h，其中，所述碱溶液中OH<sup>-</sup>与所述磷酸氨镁中NH<sub>4</sub><sup>+</sup>的化学当量比为0.5-1.25。本发明将MAP与适量碱混合，在较低温度下，就可以促进MAP有效分解，从而有效降低了MAP热解能耗；分解后的MAP剩余物-MgHPO<sub>4</sub>、MgAPO<sub>4</sub>以及Mg<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>还可以有效地回收，并再次用来去除废水中的氨氮，有效地节约了废水处理中的药剂费用。
文档编号C01B25/34GK101407317SQ20071017583
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月12日 优先权日2007年10月12日
发明者何士龙, 昱 张, 晶 张, 楠 曹, 敏 杨 申请人:中国科学院生态环境研究中心