一种磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的过滤除杂方法与流程

1.本发明涉及电池材料领域，尤其涉及一种磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的过滤除杂方法。


背景技术：

2.磷酸一氢铵广泛用于印刷制版、医药、防火、电子管等，是一种广泛适用于蔬菜、水果、水稻和小麦的高效肥料，工业上也用作饲料添加剂、阻燃剂和灭火剂的配料等。磷酸二氢铵是一种重要的化工原材料，又被称为磷酸一铵(map)，常用作肥料、防火剂，也用于制药和饲料添加剂等。
3.近年来，随着新能源行业的发展，磷酸一氢铵或磷酸二氢铵作为电池正极材料磷酸铁的主要原料之一，其需求量正逐年递增。但二者在制备过程中会引入大量杂质，进而影响了磷酸铁的品质。
4.为了提高磷酸铁的品质，必须对原材料磷酸一氢铵或磷酸二氢铵中的杂质进行去除。通常使用板框式压滤机对磷酸一氢铵或磷酸二氢铵溶液进行过滤除杂，但该方法中溶解后的磷酸一氢铵或磷酸二氢铵过滤速度较慢，因为溶液中不溶性杂质颗粒极易堵塞滤布直至无法过滤，这大大增加了生产成本。通过对不溶性杂质进行元素分析，结果表明不溶性杂质的主要成分是磷酸盐、硅酸盐及钙盐等。为提高除杂效率，专利cn104548754b和专利cn114712941a均采用配置化学药剂清洗滤布的方式解决磷酸二氢铵溶液过滤除杂堵塞滤布的问题，虽然短期内快速提高了过滤效率，但并未从根本上解决磷酸二氢铵过滤困难的问题。因此，研究开发出一种简单高效的磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的过滤除杂方法，进而提高电池正极材料磷酸铁的品质至关重要。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的过滤除杂方法。本发明所述的过滤除杂方法，大大缩短了过滤时间，提高了磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的除杂效率和品质。
6.为达到以上目的，本发明采用的技术方案如下：
7.本发明提供了一种磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的过滤除杂方法，包括以下步骤：
8.1)将磷酸一氢铵溶液或磷酸二氢铵溶液的酸碱度调节至中性；
9.2)将硫酸亚铁溶液与上述调节至中性的磷酸一氢铵溶液或磷酸二氢铵溶液混合，硫酸亚铁和部分磷酸一氢铵或磷酸二氢铵进行反应得到磷酸亚铁铵絮体，所述磷酸亚铁铵絮体吸附磷酸一氢铵溶液或磷酸二氢铵溶液中的不溶性颗粒，得到体系s1；
10.3)对体系s1进行抽滤，得到除杂后的磷酸一氢铵或磷酸二氢铵溶液。
11.优选的，所述磷酸一氢铵或磷酸二氢铵溶液和硫酸亚铁溶液的溶剂分别选自去离子水、蒸汽冷凝水、洗涤母液中的一种或多种。
12.本发明具体实施例中配制磷酸一氢铵或磷酸二氢铵溶液和硫酸亚铁溶液时为了
尽量不引入或者少引入杂质而选择去离子水作为溶剂。
13.优选的，所述步骤1)中，采用氨水、液碱、碳酸氢铵溶液中的一种或多种调节溶液的酸碱度。
14.本发明在磷酸一氢铵或磷酸二氢铵溶液中加入硫酸亚铁，使其和部分磷酸一氢铵或磷酸二氢铵反应生成磷酸亚铁铵，所述磷酸亚铁铵可以很好的吸附和包裹磷酸一氢铵溶液或磷酸二氢铵溶液中的不溶性颗粒，使得溶液中杂质颗粒的粒径变大，过滤时不易堵塞滤布孔隙，从而缩短过滤时间提高除杂效率。
15.优选的，所述步骤2)中硫酸亚铁溶液的质量浓度为10％～20％；更优选为20％。
16.优选的，所述步骤2)中硫酸亚铁的质量为磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的3.5
‰
～7
‰
；更优选为3.5
‰
。
17.优选的，所述步骤2)中反应的温度为30～45℃；更优选为40～45℃；进一步优选为45℃。
18.优选的，所述步骤2)中反应的搅拌速率为50～250r/min；更优选为50～100r/min；进一步优选为100r/min。搅拌速率过快会将生成的磷酸亚铁铵絮体打碎，导致无法有效包裹体系中的不溶性颗粒，从而降低磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的过滤效率。
19.优选的，所述步骤2)中反应的搅拌时间为20～50min；更优选为40～50min；进一步优选为40min。当搅拌时间超过40min后，随着搅拌时间的延长，磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的过滤除杂效率并无明显提升，出于工业生产成本考虑，最佳搅拌时间选为40min。
20.优选的，所述步骤3)中抽滤后还包括洗涤。
21.优选的，所述洗涤的洗涤液选自去离子水、蒸汽冷凝水、洗涤母液中的一种或多种。
22.优选的，所述洗涤后的洗涤母液回用为磷酸一氢铵溶液或磷酸二氢铵溶液或硫酸亚铁溶液的溶剂。
23.本发明所述过滤除杂方法对滤布的适用性较好，针对不同类型和不同透气率的滤布，均可适用。
24.优选的，所述步骤3)中抽滤的滤布透气率为0～10l/m2/s；更优选为0～5l/m2/s。选用透气率更高(6～10l/m2/s)的滤布，虽然过滤速度更快，但过滤后，滤液的澄清度和品质都较差，因此优选透气率为0～5l/m2/s的滤布进行抽滤。
25.与现有技术相比，本发明提供的磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的过滤除杂方法，通过硫酸亚铁和部分磷酸一氢铵或磷酸二氢铵反应生成的磷酸亚铁铵吸附和包裹磷酸一氢铵或磷酸二氢铵溶液中的不溶性杂质，使得杂质粒径变大，过滤时不易堵塞滤布孔隙且滤渣极易去除，这大幅度降低了滤布的清洗频率，从根本上解决了磷酸一氢铵或磷酸二氢铵过滤难的问题。本发明所述过滤除杂方法大大提高了磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的除杂效率和产品品质，并且可用于大规模除杂工艺，应用前景十分广泛。
附图说明
26.图1为应用例2、应用例3、对比应用例1合成的磷酸铁的xrd图；
27.图2为本发明具体实施流程图。
具体实施方式
28.为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的磷酸一氢铵或磷酸二氢铵的过滤除杂方法进行详细描述。
29.下面所述的磷酸二氢铵(磷酸一铵)、氨水、硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁均为市售商品。
30.下述实施例为磷酸一铵的过滤除杂，本发明所述的过滤除杂方法对于磷酸一氢铵同样适用。
31.实施例1
32.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；称取5g的硫酸亚铁，加入去离子水配制成10wt％的硫酸亚铁溶液，过滤后待用。
33.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配制好的10wt％硫酸亚铁溶液约24.5g分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕。待硫酸亚铁溶液加入完毕后同速搅拌40min，生成浅绿色絮状物磷酸亚铁铵，继续搅拌使其不断吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
34.将滤布i(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧；将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，15min后抽滤完毕，得到除杂后的磷酸一铵滤液。
35.实施例2
36.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；称取5g的硫酸亚铁，加入去离子水配制成20wt％的硫酸亚铁溶液，过滤后待用。
37.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配置好的20wt％硫酸亚铁溶液约12.3g分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕；待硫酸亚铁溶液加入完毕后同速搅拌40min，生成浅绿色絮状物磷酸亚铁铵，继续搅拌使其不断吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
38.将滤布i(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧。将上述混合溶液缓慢将溶液转移至布氏漏斗中抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，12min后抽滤完毕，得到除杂后的磷酸一铵滤液。
39.实施例3
40.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；称取5g的硫酸亚铁，加入去离子水配制成20wt％的硫酸亚铁溶液，过滤后待用。
41.控制上述磷酸一铵溶液温度为30℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配置好的20wt％硫酸亚铁溶液约12.3g分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕；待硫酸亚铁溶液加入完毕后同速搅拌40min，生成浅绿色絮状物磷酸亚铁铵，继续搅拌使其不断吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
42.将滤布ⅰ(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧。将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，
19min后抽滤完毕，得到除杂后的磷酸一铵滤液。
43.实施例4
44.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；称取5g的硫酸亚铁，加入去离子水配制成20wt％的硫酸亚铁溶液，过滤后待用。
45.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为50r/min；称取配置好的20wt％硫酸亚铁溶液约12.3g分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕；待硫酸亚铁溶液加入完毕后同速搅拌40min，生成浅绿色絮状物磷酸亚铁铵，继续搅拌使其不断吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
46.将滤布ⅰ(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧。将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，25min后抽滤完毕，得到除杂后的磷酸一铵滤液。
47.实施例5
48.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；称取5g的硫酸亚铁，加入去离子水配制成20wt％的硫酸亚铁溶液，过滤后待用。
49.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为250r/min；称取配置好的20wt％硫酸亚铁溶液约12.3g分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕；待硫酸亚铁溶液加入完毕后同速搅拌40min，生成浅绿色絮状物磷酸亚铁铵，继续搅拌使其不断吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
50.将滤布ⅰ(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧。将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，35min后抽滤完毕，得到除杂后的磷酸一铵滤液。
51.实施例6
52.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；称取5g的硫酸亚铁，加入去离子水配制成20wt％的硫酸亚铁溶液，过滤后待用。
53.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配置好的20wt％硫酸亚铁溶液约12.3g分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕；待硫酸亚铁溶液加入完毕后同速搅拌20min，生成浅绿色絮状物磷酸亚铁铵，继续搅拌使其不断吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
54.将滤布ⅰ(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧。将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，28min后抽滤完毕，得到除杂后的磷酸一铵滤液。
55.实施例7
56.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；称取5g的硫酸亚铁，加入去离子水配制成20wt％的硫酸亚铁溶液，过滤后待用。
57.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配置好的
20wt％硫酸亚铁溶液约12.3g分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕；待硫酸亚铁溶液加入完毕后同速搅拌50min，生成浅绿色絮状物磷酸亚铁铵，继续搅拌使其不断吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
58.将滤布ⅰ(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧。将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，12min后抽滤完毕，得到除杂后的磷酸一铵滤液。
59.实施例8
60.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；称取5g的硫酸亚铁，加入去离子水配制成20wt％的硫酸亚铁溶液，过滤后待用。
61.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配置好的20wt％硫酸亚铁溶液约24.5g分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕；待硫酸亚铁溶液加入完毕后同速搅拌40min，生成浅绿色絮状物磷酸亚铁铵，继续搅拌使其不断吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
62.将滤布ⅰ(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧。将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，13min后抽滤完毕，得到除杂后的磷酸一铵滤液。
63.实施例9
64.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；称取5g的硫酸亚铁，加入去离子水配制成20wt％的硫酸亚铁溶液，过滤后待用。
65.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配置好的20wt％硫酸亚铁溶液约12.3g分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕；待硫酸亚铁溶液加入完毕后同速搅拌40min，生成浅绿色絮状物磷酸亚铁铵，继续搅拌使其不断吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
66.将滤布ii(透气率6～10l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧。将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，8min后抽滤完毕，得到除杂后的磷酸一铵滤液。
67.对比例1
68.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；再称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性。
69.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min，搅拌40min；
70.将滤布(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧；缓慢地将调节至中性的磷酸一铵溶液转移至布氏漏斗中进行抽滤。用去离子水反复冲洗滤渣，抽滤约35min后，由于滤布堵塞溶液逐渐过滤缓慢至完全无液滴滴落，只得到一部分除杂后的磷酸一铵滤液。
71.对比例2
72.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；再
称取5g的聚合氯化铝(pac)，加入去离子水配制成15wt％的聚合氯化铝(pac)溶液，过滤后待用。
73.控制溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配制好的15wt％聚合氯化铝(pac)溶液约16.3g，分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕。待聚合氯化铝(pac)溶液加入完毕后，同速搅拌40min后溶液较为浑浊，底部仅有少量絮状物沉淀，继续搅拌使其吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
74.将滤布(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧；将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，抽滤33min后，由于滤布堵塞溶液逐渐过滤缓慢至完全无液滴滴落，只得到一部分除杂后的磷酸一铵滤液。
75.对比例3
76.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；再称取5g的聚丙烯酰胺加入去离子水配制成15wt％的聚丙烯酰胺溶液，过滤后待用。
77.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配制好的15wt％的聚丙烯酰胺溶液约16.3g，分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕。待聚丙烯酰胺溶液加入完毕后，同速搅拌40min后溶液较为浑浊，底部仅有少量絮状物沉淀，继续搅拌使其吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
78.将滤布ⅰ(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧；将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，抽滤38min后，由于滤布堵塞溶液逐渐过滤缓慢至完全无液滴滴落，只得到一部分除杂后的磷酸一铵滤液。
79.对比例4
80.称取700g的磷酸一铵，加入1000g去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；再称取5g的聚合氯化铝铁，加入去离子水配制成15wt％的聚合氯化铝铁溶液，过滤后待用。
81.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配制好的15wt％的聚合氯化铝铁溶液约16.3g，分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约5min内加料完毕。待聚合氯化铝铁溶液加入完毕后，同速搅拌40min后溶液较为浑浊，底部仅有少量絮状物沉淀，继续搅拌使其吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
82.将滤布ⅰ(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧；将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，抽滤28min后，由于滤布堵塞溶液逐渐过滤缓慢至完全无液滴滴落，只得到一部分除杂后的磷酸一铵滤液。
83.应用例1
84.磷酸一铵溶液过滤除杂的放大实验
85.称取70kg的磷酸一铵，加入100kg去离子水搅拌溶解得到较为浑浊的磷酸一铵溶液；称取一定量的氨水，缓慢加入到溶解好的磷酸一铵溶液中，调节溶液酸碱度至中性；称取500g的硫酸亚铁，加入去离子水配制成20wt％的硫酸亚铁溶液，过滤后待用。
86.控制上述磷酸一铵溶液温度为45℃左右，搅拌速度为100r/min；称取配置好的20wt％硫酸亚铁溶液约1.23kg分三批次缓慢加入到磷酸一铵溶液中，边加边搅拌，控制约10min内加料完毕；待硫酸亚铁溶液加入完毕后同速搅拌40min，生成浅绿色絮状物磷酸亚铁铵，继续搅拌使其不断吸附磷酸一铵溶液中的不溶性颗粒，得到较为澄清的混合溶液。
87.将滤布ⅰ(透气率0～5l/m2/s)垫于布氏漏斗中代替滤纸，加水润湿后抽滤一段时间使其贴紧。将上述混合溶液缓慢转移至布氏漏斗中进行抽滤，用去离子水反复冲洗滤渣，抽滤25min后，得到除杂后的磷酸一铵滤液。将上述实施例1～9和对比例1～4进行对比，并通过应用例1对实施例2的过滤除杂进行了放大实验，实验结果如表1所示。
88.表1各实施例的过滤效果对比
89.[0090][0091]
注：—表示没有加料。
[0092]
通过表1中实施例1～9和对比例1～4的实验结果对比，发现不同种类的絮凝剂对磷酸一铵溶液的过滤具有不同影响，其中硫酸亚铁溶液的加入能显著改善磷酸一铵溶液的过滤效率，缩短过滤时间。另外，絮凝剂硫酸亚铁的浓度和添加量、反应的温度、搅拌速率和搅拌时间以及滤布透气率等的改变都会影响磷酸一铵溶液的过滤效率。其中，搅拌速率、搅拌时间和反应温度是影响磷酸一铵过滤效率的关键因素，试验过程中发现转速过快会将生成的磷酸亚铁铵絮体打碎，导致无法有效包裹磷酸一铵溶液中的杂质。另外，搅拌时间过短或反应温度过低都会影响絮体包裹杂质，降低过滤效率。当温度低至30℃时，絮体的生长速率明显变缓，进而导致杂质去除效率降低，通过不断试验，发现磷酸一铵溶液调节完酸碱度后，溶液温度控制在45℃左右时，磷酸一铵溶液的过滤效果更好，因此45℃为较优的搅拌温度；当搅拌时间超过40min后过滤效率并无太大改善，考虑到工业生产的节奏和成本问题，故将最佳的搅拌时长定为40min。公斤级中试试验(应用例1)结果表明，该磷酸一铵的过滤除杂方法可用于放大实验且除杂效果稳定，具有很好的应用前景。
[0093]
通过对以上案例所得的磷酸一铵滤液进行杂质元素分析，得到如表2所示的结果，表2为实施例1～9、对比例1～4和应用例1所得的磷酸一铵滤液以及应用例1所得的固体滤渣的杂质元素分析结果。
[0094]
表2磷酸一铵滤液的杂质元素分析结果
[0095][0096]
从表2数据可以看出：实施例1～9加入硫酸亚铁做絮凝剂使得磷酸一铵溶液的纯度相较于对比例1～4均有明显提高，其中钙、镁等元素都有显著降低，氟离子多数降至100ppm以下，这能缓解磷酸一铵溶液对金属、陶瓷等设备的腐蚀，从而降低磷酸铁生产过程中设备的维护成本。另外，对应用例1抽滤后的滤渣进行元素分析，结果表明，滤渣中钙、镁元素含量都极高，而氟离子则超过了10000ppm，这进一步验证了硫酸亚铁铵絮体对杂质元素的包裹沉积效果。此外，通过对比不同类型的滤布(实施例2和实施例9)的过滤速度可以发现：透气率更高(6～10l/m2/s)的滤布虽然过滤速度更快，但经检测滤液的澄清度和品质都不及透气率(0～5l/m2/s)的滤布过滤完的滤液，因此优选透气率为0～5l/m2/s的滤布为磷酸一铵过滤的较优滤布。
[0097]
应用例2
[0098]
制备磷酸铁
[0099]
取实施例2得到的磷酸一铵溶液500g，加入磷酸溶液调节ph值为2～3后，将其与25wt％的硫酸亚铁溶液720g、85g双氧水(浓度为28wt％)混合控温40～60℃进行反应合成磷酸铁，抽滤，将所得滤饼与500g水混合后再加入8.2g磷酸并加热至95℃打桨老化，保温30min后抽滤，再用去离子水漂洗至电导率小于500us/cm，烘干得二水磷酸铁。经煅烧后得到无水磷酸铁174g，产率为97％，xrd杂峰为2.13％(与标准卡片pdf#77-0094相比，主峰特征衍射峰均保持一致，且主峰强度高，仅在两主峰之间有微量弱杂峰，xrd杂峰百分比表示杂峰峰强与最强主峰峰强的比例)。
[0100]
应用例3
[0101]
制备磷酸铁
[0102]
称取实施例9所得的磷酸一铵500g，加入磷酸溶液调节ph值为2～3后，将其与25wt％的硫酸亚铁溶液720g、85g双氧水(浓度为28wt％)混合进行反应合成磷酸铁，抽滤，将所得滤饼与500g水混合控温40～60℃后，加入16.2g磷酸并加热至95℃打桨老化，保温30min后抽滤，用去离子水洗涤得二水磷酸铁。经煅烧后得到无水磷酸铁170g，产率为95％，xrd杂峰为8.25％(与标准卡片pdf#77-0094相比，主峰特征衍射峰均保持一致，且主峰强度高，仅在两主峰之间有弱杂峰，xrd杂峰百分比表示杂峰峰强与最强主峰峰强的比例)。
[0103]
对比应用例1
[0104]
制备磷酸铁
[0105]
取未过滤的磷酸一铵溶液500g，加入磷酸溶液调节ph值为2～3后，将其与25wt％的硫酸亚铁溶液720g、85g双氧水(浓度为28wt％)混合控温40～60℃进行反应合成磷酸铁，抽滤，将所得滤饼与500g水混合后加入8.2g磷酸并加热至95℃打桨老化，保温30min后抽滤，用去离子水洗涤得二水磷酸铁。经煅烧后得到无水磷酸铁168g，产率为94％，xrd杂峰为15.28％(与标准卡片pdf#77-0094相比，主峰特征衍射峰均保持一致，在两主峰之间有较明显弱杂峰，xrd杂峰百分比表示杂峰峰强与最强主峰峰强的比例)。综上可知，通过氧化均相共沉淀法，使磷酸一铵与硫酸亚铁溶液、双氧水等反应合成磷酸铁。通过比较应用例2、3和对比应用例1，发现经本发明所述方法过滤除杂得到的磷酸一铵，在合成磷酸铁的过程中，洗涤工序用时更短，用水量更少，这间接降低了电池正极材料磷酸铁的生产成本。对比结果如表3和表4所示，表3为应用例2、3和对比应用例1的实验对比，表4为相应产物磷酸铁的检测结果对比。
[0106]
表3制备磷酸铁的实验对比
[0107][0108]
表4磷酸铁的检测结果对比
[0109][0110]
结合表4数据可知，应用例2和应用例3所得磷酸铁较对比应用例1所得磷酸铁成品的xrd中杂峰更小，粒度(d50)更小，比表面积更大，杂质元素含量更低，磷酸铁品质更高。电感耦合等离子体光谱仪
[0111]
经本发明所述方法过滤除杂得到的磷酸一铵相较于未过滤的磷酸一铵合成的磷酸铁成品品质更好。而磷酸铁品质的好坏则直接决定了磷酸铁锂电池的品质，因此本发明所述的磷酸一铵的过滤除杂方法对磷酸铁正极材料乃至锂电池行业的发展都是大有益处的。
[0112]
综上可知，本发明所述过滤除杂方法通过在磷酸一氢铵或磷酸二氢铵溶液中加入硫酸亚铁，使其和部分磷酸一氢铵或磷酸二氢铵反应生成磷酸亚铁铵，所述磷酸亚铁铵可以很好的吸附和包裹磷酸一氢铵溶液或磷酸二氢铵溶液中的不溶性颗粒，使得溶液中杂质颗粒的粒径变大，过滤时不易堵塞滤布孔隙，从而缩短过滤时间提高除杂效率，这从根本上解决了磷酸一氢铵或磷酸二氢铵溶液过滤难的问题，大大提高了除杂效率和产品品质且可用于大规模除杂工艺，应用前景十分广泛。
[0113]
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。