Гидролиз пирофосфорной кислоты в процессе ее ионообменного получения
DOI:
https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2025.25/13048Ключевые слова:
: ионный обмен, сульфокислотный катионит, пирофосфорная кислота, пирофосфат натрия, ортофос-форная кислота, кинетика гидролиза пирофосфорной кислотыАннотация
Пирофосфорную кислоту применяют в разных областях: в качестве ингибитора коррозии металлов, как буферный агент в растворе электролита в технологии гальванопокрытия, при получении пирофосфата ванадила, который является селективным катализатором при окислении н-бутана до малеинового ангидрида. Внимание к пирофосфорной кислоте вызвано также разработкой резорбируемых неорганических фосфатных материалов для регенеративного лечения дефектов костных тканей.
Получить пирофосфорную кислоту можно в результате реакции фосфорной кислоты с оксихлоридом фосфора. Но наиболее простым способом получения пирофосфорной кислоты в водном растворе считают катионный обмен из пирофосфата натрия на сильнокислотных катионообменниках полистирольного типа. Такие процессы проводят как в колонках с катионитом, так и в статических условиях простым перемешиванием избытка катионита в водородной форме с соответствующей солью.
В настоящей работе изучено получение пирофосфорной кислоты из пирофосфата натрия в колонках с сильнокислотным катионитом при температурах 25 и 60оС с акцентом на то, в какой степени пирофосфорная кислота успевает превратиться в ортофосфорную за время нахождения в ионообменной колонке и как быстро гидролиз продолжается в полученном фильтрате. Показано, что в фильтрате сразу после его отбора из колонки помимо пирофосфорной кислоты содержится некоторое количество ортофосфорной кислоты (6% от общего содержания фосфора представлено в виде ортофосфорной кислоты при 25оС и 13% при 60оС). При последующем хранении фильтрата при 25оС гидролиз пирофосфорной кислоты продолжается, однако сравнительно медленно. Спустя 3 часа после получения раствора пирофосфорной кислоты степень ее превращения в ортофосфорную увеличивается относительно мало, а полный гидролиз пирофосфорной кислоты не происходит даже спустя 19-21 суток. Анализ зависимости степени гидролиза пирофосфорной кислоты от времени показал, что процесс происходит по кинетическому уравнению реакции первого порядка.
Скачивания
Библиографические ссылки
Corbridge D.E.C. Phosphorus. Chem-istry, Biochemistry and Technology, Sixth Edition. 2013. Boca Raton: CRC Press. 1473 p.
Klement R. Condensed Orthophos-phates. In: G. Brauer (ed.). Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed. 1963. Vol. 2. NY: Academic Press. 546 p.
Safronova T.V., Kurbatova S.A., Shatalova T.B., Knot'ko A.V., Evdokimov P.V., Putlyaev V.I. Poroshok pirofosfata kal'ciya, sintezirovannyj iz pirofosfornoj kisloty i acetata kal'ciya, dlya polucheniya biokeramiki. Materialovedenie. 2016; 7(7): 41-48. (In Russ.)
Safronova T.V. Inorganic Materials for Regenerative Medicine. Inorganic Ma-terials. 2021; 57(5): 443-474.
Corbridge D.E.C. Phosphates. Phos-phorus – an Outline of its Chemistry, Bio-chemistry and Uses. Studies in Inorganic Chemistry. 1995; 20: 169-305.
Van Wazer J.R., Holst K.A. Structure and properties of the condensed phos-phates. I. Some general considerations about phosphoric acids. J. Am. Chem. Soc. 1950; 72(2): 639-644.
Van Vezer. Fosfor i ego soedineniya. Per. s angl. Pod red. A.I. Pereshevskogo. M.: Inostr. lit. 1962. 477 p. (In Russ.)
Vulih A.I. Ionoobmennyj sintez. M.: Khimiya, 1973. 231 p. (In Russ.)
Safronova T.V., Putlyaev V.I., Kur-batova S.A., Shatalova T.B., Larionov D.S., Kozlov D.A., Evdokimov P.V. Properties of Amorphous Calcium Pyrophosphate Powder Synthesized via Ion Exchange for the Preparation of Bioceramics. Inorganic Materials. 2015. 51(11): 1177-1184.
Safronova T.V., Kiselev A.S., Shat-alova T.B., Filippov Ya.Yu., Gavlina O.T. Synthesis of double ammonium/ calcium pyrophosphate monohydrate Ca(NH4)2P2O7·H2O as the precursor of bio-compatible phases of calcium phosphate ceramics. Russian Chemical Bulletin. 2020; 69(1): 139-147.
Gerber, A.B., Miles, F.T. Analyses of sodium meta-, pyro-, and orthophos-phates: With some annotations on methods. Ind . Eng. Chem., Anal. Ed. 1941; 13(6): 406-412.
McGilvery J.D., Crowther J.P. The hydrolysis of the condensed phosphates. II (a). The role of the hydrogen ion in the hy-drolysis of sodium pyrophosphate: II (b). The dissociation constants of pyrophos-phoric acid. Can. J. Chem. 1954; 32(2): 174-185.
Van Wazer J.R., Grifith E.J., McCullough J.F. Structure and properties of the condensed phosphates. VII. Hydro-lytic degradation of pyro-and tripolyphos-phate. J. Am. Chem. Soc. 1955; 77(2): 287-291.
Bunton C.A., Chaimovich H. The acid-catalyzed hydrolysis of pyrophosphor-ic acid. Inorganic Chemistry. 1965; 4(12): 1763-1766.
Watters J.I., Loughran E.D., Lam-bert S.M. The Acidity trifosforic acid. J. Am. Chem. Soc. 1956; 78(19): 4855-4858.
Gavlina O.T., Ivanov V.A. Ionoob-mennoe poluchenie pirofosfornoj kisloty pri povyshennyh temperaturah. Sorbtsionnye i Khromatograficheskie Protsessy. 2021; 21(5): 616-622. (In Russ.)
Udobreniya mineral'nye. Metody opredeleniya fosfatov. 1997. M.: IPK iz-datel'stvo standartov. GOST 20851.2-75 (In Russ.)
