Тезисы
апрель 2017

Оптимізація умов синтезу фосфатів кальцію


Меджидова Е. К. , Малахова К. В. , Ніколенко Н. В.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

На сьогоднішній день на ринку пропонується багато фосфатовмісних харчових добавок, які являють собою як окремі фосфати натрію, калію, амонію або кальцію, так і різні їх комбінації. Фосфати кальцію Е341 використовуються, наприклад, у якості регулятора кислотності, емульгуючої солі, фіксатора забарвлення, антигрудкуючого агенту, вологоутримуючого агенту, ущільнювача рослинних тканей та ін. Потреба в таких фосфатах безперервно зростає і тому становить інтерес розробити в Україні власні технології фосфатовмісних харчових добавок.

Аналіз літературних даних показав, що в багатьох випадках способи синтезу солей фосфорної кислоти не оптимізовані до вимого промислового виробництва. Наприклад, розрахунки складу розчинів отрофосфорної кислоти і вибір умов осадження її солей проводиться більшістю авторів без врахування іонної сили розчинів. Такий підхід може бути виправданим в масштабах лабораторного синтезу, коли використовуються мало-концентровані розчини кислот і солей, але може призвести до значних відхилень у складі цільових продуктів в промисловому масштабі, коли використовуються висококонцентровані розчини прекурсорів синтез.

Таким чином, метою роботи було вибрано завдання з визначення закономірностей і технологічно доцільних умов синтезу хімічно чистих фосфатів кальцію.

На першому етапі досліджень нами проведені розрахунки концентраційних констант дисоціації фосфорної кислоти для іонної сили розчинів 0,5-1,0. Константи дисоціації розраховували із значень рН точок еквівалентності на кривих титрування, що отримували методом потенціометричного титрування. Наприклад, для розчинів з іонною силою 0,1 (в якості фонового електроліту використовували KCl) були встановлені наступні значення концентраційних констант дисоціації фосфорної кислоти (t = 13°С): К1 = 9,6∙10-4, К2 = 4,3∙10-8 та  К3 = 4,7∙10-13. На основі отриманих даних були розраховані діаграми розподілу іонних форм фосфорної кислоти та визначені інтервали рН, що відповідають домінантному вмісту у розчинах іонів H2PO4-, HPO42- та PO43-.

На другому етапі досліджень були проведені дослідження з синтезу солей Ca(H2PO4)2, CaHPO4 та Ca3(PO4)2. Для їх осадження використовували 1 М розчини фосфату амонію і хлориду кальцію. Змішування розчинів проводили способом одночасного додавання при постійному значенні рН реакційних сумішей. Проведені експерименти показали, що склад осадів добре співпадає з результатами розрахунків, що дозволяє рекомендувати умови осадження для промислового використання.