توضیحات
اسید فسفریک (به انگلیسی: Phosphoric acid) که به ارتو فسفریک اسید یا فسفریک(V) اسید نیز معروف است، یک اسید ضعیف با فرمول شیمیایی H3PO4 است.
بهطور معمول به عنوان یک محلول غلیظ بیرنگ با غلظت ۸۵٪ در آب مشاهده میشود. ترکیب خالص آن یک جامد بیرنگ است و معمولاً در آزمایشگاههای شیمی به عنوان محلول آبی ۸۵٪ مشاهده میشود که یک مایع شربتی بیرنگ، بیبو و غیر فرار است. اگرچه اسید فسفریک تعریف دقیق اسید قوی را برآورده نمیکند، اما محلول ۸۵٪ آن بازهم میتواند پوست را به شدت تحریک کرده و به چشم آسیب برساند.
انواع اسید فسفریک:
از لحاظ گرید می توان آن را به دو دسته ی صنعتی و خوراکی تقسیم بندی کرد. اما از نظر روش تهیه آن را به دو دسته ی:
- اسید خام: از سنگ فسفات تهیه می شود
- اسید با خلوص بالا: از فسفر سفید به دست می آید
اسید فسفریک صنعتی
این نوع اسید در تولید شوینده ها، صنعت نساجی، تصفیه پساب و نیز تولید ظروف تفلون کاربرد دارد.
اسید فسفریک خوراکی
این نوع از اسید را می توان از اضافه کردن آب به P2O5 یا از سنگ حاوی فسفات در مجاورت اسید سولفوریک تولید نمود. از کاربردهای فسفریک اسید خوراکی می توان به مصرف آن در تولید روغن نباتی، نوشیدنی های گازدار، خوراک دام و مکمل غذای دام اشاره نمود.
اسید فسفریک خام
این اسید از واکنش شیمیایی بین اسید سولفوریک با خاک فسفات حاصل شده و در واحدهای تصفیه به نوع خوراکی و صنعتی تبدیل می شود. لازم به ذکر است بیشترین کاربرد اسید فسفریک خام در تولید کودهای شیمیایی است.
در تقسیم بندی دیگری می توان فسفریک اسید را به نوع آزمایشگاهی با درصد خلوص ۵۵-۸۸%، اسید فسفریک تجاری و اسید فسفریک تکنیکال که در صنایع مختلف به کار می رود و غلظتی در حدود ۸۵% دارد، تقسیم نمود. گفتنی است تفاوت این دسته در ترکیبات اسید فسفریک و درصد خلوص آن است
کاربرد های صنعتی :
استفاده های صنعتی از این محصول در موارد متعددی همچون تولید کود کشاورزی، شوینده ها، محصولات آرایشی و بهداشتی و… می باشد.
فسفات ها به طور گسترده در زیست شناسی به عنوان قندهای فسفریله شده مانند DNA ، RNA و ATP یافت می شوند.
متافسفریک اسید و آنیدرید فسفریک یک نوع از این اسید بدون آب است و به عنوان جذب کننده رطوبت و خشک کننده استفاده می شود.
از این اسید برای واکنش با هالیدهای مختلف برای تشکیل گاز هالید هیدروژن مانند HCl و HI استفاده می شود.
به عنوان ماده ضد زنگ و برای اسید شویی استفاده می شود به طور گسترده در دندانپزشکی به عنوان سفید کننده دندان و جرم گیر برای تمیز کردن سطح دندان ها استفاده می شود.
این ماده، واسطه ای شیمیایی در تولید خوراک های کشاورزی، واکس ها، جلا دهنده ها، صابون ها و مواد شوینده است.
برای تنظیم pH در محصولات آرایشی و بهداشتی و مراقبت از پوست استفاده می شود
استفاده به عنوان الکترولیت در پیل های سوختی
افزودنی به آب مقطر به عنوان الکترولیت در ژنراتورهای اکسی هیدروژن
به عنوان جز فاز متحرک در کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا
همچنین به عنوان عامل اکسید کننده شیمیایی برای تولید کربن فعال (فرآیند Wentworth) استفاده می شود.
خطرات اسید فسفریک
این ترکیب جزو مواد خورنده است و در برخورد با پوست و چشم منجر به آسیب و سوختگی می شود اما اشتعال پذیر نیست. در هنگام استفاده از آن باید از روپوش، دستکش و عینک استفاده شود. همچنین از نگهداری آن در کنار مواد اکسید کننده و بازها خودداری شود.
کاربرد های اسید فسفریک
- اسید فسفریک صنعتی در شوینده ها
همان طور که میدانید سختی آب یکی از معضلات شایع در زمینه منابع آبی است. آب سخت آبی است که مقدار مواد معدنی زیادی را در خود دارد و این مواد معدنی اغلب شامل یون های کلسیم، منیزیم، کاتیون های فلزی و دیگر ترکیبات می شود. از مشکلاتی که آب سخت می تواند به همراه داشته باشد، تشکیل رسوبات غیرقابل حل با صابون و مواد شوینده و ایجاد لک بر روی لباس ها است، یا حتی آب سخت مانع از کف کردن مواد شوینده می شود.
به منظور نرم کردن آب و بهبود در کارایی مواد شوینده، در شوینده ها از اسید فسفریک استفاده می شود. به عبارت دیگر، نمک های فسفات این اسید در مواد شوینده به عنوان بیلدر و با هدف نرم کردن آب مصرف می شود. ترکیبات فسفر موجود در شوینده ها با کاتیون های موجود در آب، کمپلکس تشکیل داده و از واکنش آن ها با صابون و ایجاد رسوبات مزاحم جلوگیری میکند.
- اسید فسفریک صنعتی و برداشتن زنگ آهن
برای برطرف کردن زنگ آهن ایجاد شده روی ابزارهای آهنی یا فولاد و تبدیل این آهن به فسفات های محلول می توان از اسید فسفریک استفاده کرد. این فسفات آهن به فسفات آهن سیاه شده تبدیل می شود و جالب است بدانید که این محصول به عنوان یک عامل ضدخوردگی شناخته شده است. با توجه به این خاصیت اغلب از آن درساخت انواع اسلحه استفاده می شود و می توان گفت علت رنگ سیاه اکثر اسلحه ها روکش فسفات آنها است.
علاوه بر اسلحه از محلول های فسفاته با هدف جلوگیری از خوردگی وسایلی همچون هواپیما، کشتی، ماشین آلات جنگی و دیگر وسایل نقلیه استفاده می شود
- اسید فسفریک در صنعت
در کنار تمام کاربردهای گفته شده می توان از این کاربرد نیز نام برد که اسید فسفریک با خلوص بالا به عنوان عامل ایجاد مدارهای الکترونیکی در طیف وسیعی از دستگاه های الکترونیکی مانند صفحه نمایش رایانه ها ، تلفن های هوشمند و تلویزیون های LCD استفاده می شود.
- فرآیند تولید اسید فسفریک
اسید فسفریک را می توان به دو روش حرارتی و روش تر تولید نمود. روش حرارتی محصولی با درجه خلوص بالا تولید میکند و قیمت تمام شده آن نیز نسبت به روش تر بالاتر است. فسفریک اسید تولید شده به روش تر را بیشتر برای تولید کودهای شیمیایی و خوراک دام و طیور به کار می برند و البته از طریق تصفیه این اسید می توان آن را برای گرید خوراکی مناسب نمود.
روش حرارتی یا خشک در تولید اسید فسفریک
در روش حرارتی یا خشک، فسفر عنصری در مجاورت هوای اضافی به اکسید فسفر تبدیل می شود. این اکسید با جذب گرمای نهان سوخت و هیدراته شدن، اسید فسفریک را تولید می نماید. نکته قابل توجه این است که غلظت اسید حاصل به میزان آب مصرف شده و میزان قدرت خنک کنندگی سیستم وابسته است.
روش های مختلفی برای خنک کردن محفظه احتراق مانند دیواره خیس، دیواره خنک شونده با آب و دیواره خنک شونده با هوا وجود دارد. در روش دیواره خیس، جریانی از اسید سرد شده از بالای محفظه احتراق به سمت پایین وجود دارد که باعث محافظت دیواره محفظه می شود. در روش خنک شونده توسط هوا، محفظه احتراق از جنس های نسوز مانند گرافیت یا آلومینا است و حرارت از طریق تشعشع و جابجایی محفظه ها خارج می شود
روش تر یا مرطوب در تولید اسید فسفریک
می توان گفت روش متداول تولید اسید فسفریک در جهان روش تر است که در آن ماده اولیه سنگ معدن بوده و تولید در حجم بالا و درجه خلوص پایین انجام می شود. در روش تر از واکنش اسید سولفوریک با سنگ فسفات استخراج شده از معدن و خرد کردن آن (این سنگ به شکل فلوئور و آپاتیت است) ، فسفریک اسید و گچ حاصل می شود.
در روش مرطوب ابتدا در اثر واکنش فسفریک اسید با سنگ های خرد شده فسفات، مونو کلسیم فسفات حاصل می شود. مونو کلسیم فسفات با سولفوریک اسید ترکیب و اسید فسفریک و گچ را تولید میکند. با توجه به اینکه سنگ فسفات ناخالصی های گوناگونی دارد، در این فرایند واکنش های جانبی متفاوتی نیز شکل می گیرد که باعث مصرف بیشتر سولفوریک اسید می شود.
اسید فسفریک تولید شده به روش تر به دلیل وجود ناخالصی های حاصل از سنگ معدن، رنگی سیاه داشته و مناسب برای مصارفی است که درصد خلوص اسید اهمیتی ندارد.
روش تر را می توان با فرایندهای مختلفی مانند دی هیدرات، همی هیدرات و انیدرید انجام داد و طبیعی است هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارد.
خالص سازی اسید فسفریک تولید شده در روش مرطوب
همان طور که گفتیم اسید حاصل از روش تر درصد خلوص پایینی دارد و به همین دلیل برای استفاده در صنایع غذایی مناسب نیست. برای اینکه بتوان از فسفریک اسید تولید شده به روش مرطوب در گرید خوراکی نیز استفاده نمود می بایست فرایند خالص سازی را برای آن درنظر گرفت. روش های مختلفی بدین منظور وجود دارد که در زیر به برخی از آنها اشاره می نماییم.
- شفاف سازی : اسید فسفریک ناخالص به دلیل وجود مواد جامد، کلوئیدی و نامحلول به رنگ سبز بوده و ظاهری به شکل لجن دارد. برای شفاف سازی اسید می توان آن را تا دمای معینی گرم کرده و بعد با خنک کردن و انجام سانتریفیوژ اسید شفافی حاصل می شود. در روش دیگر به نام برینش از مواد شفاف کننده استفاده می شود. در یک روش جدیدتر نیز با اضافه کردن آهک به اسید مصرفی در فرایند مرطوب و رسوب دادن یون ها می توان اسیدی شفاف تولید نمود.
- استخراج حلال-حلال : در این روش از حلال های آلی نامحلول در آب استفاده می شود که باید قابلیت ایجاد دو فاز غیر قابل امتزاج (فاز اسیدی و فاز ناخالصی ها) را داشته باشد.
- روش های فیزیکو-شیمیایی : این روش برای تولید اسید فسفریک با گرید خوراکی مناسب است. در این روش با ایجاد شرایط فیزیکی ویژه مانند کنترل دما یا فشار و یا از طریق افزودن مواد شیمیایی خاص ناخالصی ها را حذف می کنند.
- استفاده از فیلترهای غشایی : با استفاده از فیلترهای غشایی می توان ناخالصی های فلزی را از اسید جدا نمود که با توجه به سایز منافذ و ترکیب شیمیایی غشا نمونه مناسب را انتخاب می کنند.
- حذف فلزات سنگین : برای بسیاری از کاربردهای اسید فسفریک می بایست فلزات سنگین موجود همچون قلع، جیوه و مس را از اسید حذف نمود که برای این امر روش های متفاوتی وجود دارد و با توجه به شرایط می توان روش مناسب را انتخاب نمود.
روش های دیگری نیز برای خالص سازی اسید فسفریک حاصل از روش تر وجود دارد مانند : پیرولیز ، حذف آرسنیک، حذف لوئور، رنگ بری و غیره که در صورت تمایل می توانید جهت آشنایی با آن ها منابع دیگری را بررسی نمایید
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.