اسید فسفریک چیست + کاربرد اسیدفسفریک صنعتی

اسید فسفریک (H3PO4) پیشروترین اسید معدنی است که از نظر ارزش تولید تولید و مصرف می‌شود و از نظر حجم، پس از اسید سولفوریک، دومین اسید معدنی است.بیشترین کاربرد آن در ساخت مواد شیمیایی فسفات است که عمدتاً به عنوان حامل مقادیر فسفر در کودها مصرف می‌شود.در ادامه به معرفی دقیق اسید فسفریک و کاربردهای آن می‌پردازیم.

اسید فسفریک خوراکی و خواص آن

اسید فسفریک خالص یک جامد کریستالی بدون رنگ یا بو است.بسیار محلول در آب، محلولی شفاف تشکیل می‌دهد که در غلظت های بالا، بسیار سوزاننده است.محلول‌های با غلظت‌های بالاتر PH بسیار پایینی دارند و بنابراین برای اسیدی شدن ایده‌آل هستند.این ترکیب دارای خواص خورندگی است و با فلزات فعال مانند آلومینیوم و آهن واکنش داده و هیدروژن آزاد می‌کند.

علاوه بر این، جاذب رطوبت است، بنابراین به طور موثر آب را از محیط اطراف خود جذب می‌کند.در دمای 42.35 درجه سانتی گراد، کریستال‌های اسید فسفریک ذوب می‌شوند.نقطه جوش در فشار معمولی اتمسفر 212 درجه سانتیگراد است.

طرز تهیه اسید فسفریک

خوردگی، بهره وری منابع و انطباق با محیط زیست از جمله مسائلی است که امروزه تولیدکنندگان این محصول با آن مواجه هستند.دو روش اساسی برای بدست آوردن این محصول وجود دارد.

روش اول: به اصطلاح روش مرطوب، از کلسیم فسفات که به طور طبیعی در سنگ‌ها به شکل مواد معدنی مانند آپاتیت‌ها و فسفوریت‌ها وجود دارد استفاده می‌کند.هنگامی که با اسید سولفوریک درمان می‌شوند، به سولفات کلسیم به راحتی قابل فیلتر شدن و اسید فسفریک صنعتی تبدیل می‌شوند.

در صورت تمایل، اسید دارای گرید غذایی و شیمیایی نیز با جداسازی فسفر خالص در یک کوره قوس الکتریکی و سپس تبدیل آن به تترا فسفر دکاتوکسید تولید می‌شود.سپس این ترکیب با آب داغ تصفیه می‌شود و در نتیجه این محصول خالص و با کیفیت بالا تولید می‌شود.

تولید اسید فسفریک از خاک فسفات

فسفریک اسید با شستشوی اسیدی از سنگ فسفات تشکیل شده توسط آپاتیت معدنی فسفات کلسیم تولید می‌شود.دو نوع سنگ اصلی استفاده می‌شود: رسوبات دریایی و آذرین آتشفشانی.سنگ های رسوبی نسبتاً همگن هستند، اما هر لایه معدن ویژگی‌های خاص خود را دارد.ممکن است فسفات‌های آذرین موجود در یک معدن با یکدیگر متفاوت باشند.

هر دو سنگ حاوی ناخالصی‌های زیادی هستند:

• فلوراید (F-)
• کلرید (Cl-)
• اکسیدهای آهن و آلومینیوم (Fe2O3 و Al2O3)
• پیریت‌ها (سولفید آهن، FeS)

و مواد آلی فسیل شده، که همه اینها با روش‌های تولید تداخل می‌کنند، در کیفیت فسفریک اسید اختلال ایجاد می‌کنند و باعث افزایش خوردگی و زوال مواد فلزی و پلاستیکی مورد استفاده برای ساخت تجهیزات و پوشش‌های لاستیکی برای دیوارهای راکتور می‌شوند.

خواص اسید فسفریک

این محصول خالص یک کریستال غیر قابل احتراق، بی رنگ، بی بو و جاذب رطوبت است.این محصول  تجاری به عنوان یک محلول چسبناک در آب که حاوی 75-85٪ اسید فسفریک است، می‌آید.

مایع می‌تواند در دماهای پایین‌تر جامد شود.این محصول یک اسید خورنده است که می‌تواند سه کلاس مختلف نمک به نام‌های فسفات‌های اولیه، فسفات‌های دی بازیک و فسفات‌های تری بازیک را تشکیل دهد.

این محصول در آب محلول است.با مواد سوزاننده قوی ناسازگار است و برای فلزات و آلیاژهای آهنی خورنده است.به آسانی با فلزات واکنش نشان می‌دهد و گاز هیدروژن قابل اشتعال ایجاد می‌کند.

این محصول در اثر تشکیل بخارات سمی در تماس با الکل‌ها، آلدئیدها، سیانیدها، کتون‌ها، فنل‌ها، استرها، سولفیدها، مرکاپتان‌ها و ترکیبات آلی هالوژنه تجزیه می‌شود.در هنگام احتراق دودهای سمی اکسید فسفر را تشکیل می‌دهد.

اسید فسفریک صنعتی

در شیمی معدنی، اسیدهای حاوی فسفر زیادی وجود دارد.این محصول که اسید اورتوفسفریک نیز نامیده می‌شود و دارای فرمول ساختاری H3PO4 است، یک ترکیب مشخص با کاربرد صنعتی بسیار گسترده است.

این محصول در طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله ساخت نمک‌های فسفات استفاده می‌شود.فسفریک اسید دارای گرید غذایی علاوه بر اینکه یک معرف شیمیایی است، به عنوان یک عنصر در غذاها و نوشیدنی‌ها استفاده می‌شود.

گرید صنعتی اسید فسفریک در برنامه های تغذیه گیاهی برای تقویت دقیق و هدفمند به صورت محلول‌های محلول در آب استفاده می‌شود.این محصول همچنین برای تصفیه آب، تکمیل فلزات، ساخت و ساز و سایر کاربردهای صنعتی کاربرد دارد.

اسید فسفریک خوراکی برای کودها

این محصول عمدتاً در ساخت کودهای معدنی استفاده می‌شود.این مواد که به طور گسترده در کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند، به گونه ای طراحی شده‌اند که نسبت‌های ایده‌آلی از عناصر لازم برای رشد، به ویژه نیتروژن، فسفر و پتاسیم را برای محصولات فراهم کنند.

کودهای کلیدی فسفات عمدتا سوپر فسفات‌ها با سطح بالایی از فراهمی زیستی هستند.متأسفانه مصرف زیاد کودهای فسفاته منجر به انتشار مقادیر زیادی فسفر در محیط می‌شود.این منجر به اوتریفیکاسیون بافت‌های آبی می‌شود که بیشتر منجر به اختلال جدی در تعادل بیولوژیکی می‌گردد.

اسید فسفریک خوراکی در متالورژی

پوشش‌های تبدیل شیمیایی برای محافظت در برابر خوردگی بر روی سطوح فولادی و آلومینیومی اعمال می‌شود.محلول‌های فسفاته حاوی فسفریک اسید با افزودنی‌های فعال ویژه، برای حفاظت از وسایل نقلیه فولادی، مبلمان اداری، هواپیماها، کشتی‌های تجاری و نظامی و ماشین‌آلات استفاده می‌شوند.

پوشش فسفات چسبندگی و عملکرد رنگ آمیزی پشتی را تضمین می‌کند.محلول های فسفریک اسید برای حذف زنگ از سطوح خورده استفاده می‌شود، پوشش فسفات سیاه مقاومت به خوردگی آن‌ها را بهبود می‌بخشد.

محلول‌های فسفریک اسید برای تمیز کردن و بهداشت تجهیزات و ماشین آلات در کارخانه‌های صنعتی استفاده می شود، به عنوان مثال. برای پولیش الکتریکی SS، آلومینیوم و آلیاژهای مس. و به عنوان یک جزء شار در لحیم کاری و در سلول‌های سوختی برای تولید برق با PA به عنوان یک الکترولیت مایع کار می‌کنند.

اسید فسفریک خوراکی در مواد شیمیایی

فسفریک اسید برای بسیاری از دستگاه‌ها و عملیات شیمیایی استفاده می‌شود:

• برای از بین بردن رسوبات معدنی
• برای تمیز کردن لکه‌های آب سخت
• برای حکاکی نیترید محلول در میکروساخت
• در هیدروپونیک برای کاهش pH محلول مغذی
• به عنوان یک عامل اچ برای نیمه هادی‌ها
• در لوازم آرایشی و مراقبت از پوست
• محصولاتی برای تنظیم pH
• برای تصفیه آب آشامیدنی
• برای تهیه لاستیک مصنوعی
• برای دباغی چرم
• و به عنوان افزودنی برای لاک‌ها
• رنگدانه‌ها و رنگ‌ها

همچنین به عنوان یک افزودنی در ساخت آجرهای ضدآتش، برای عوامل بازدارنده آتش، و رنگ‌های سرامیکی و به عنوان کاتالیزور در پلیمریزاسیون پلی پروپیلن و افزایش عمل گیرش رزین‌های مصنوعی استفاده می‌شود. شوینده های لباسشویی حاوی فسفات‌های محلول هستند.فسفونات‌ها و ترکیبات آلی فسفره حاصل از فسفریک اسید به عنوان بازدارنده‌های خوردگی و رسوب برای تصفیه آب و در صنعت نمک زدایی استفاده می‌شود.

اسید فسفریک خوراکی در دندانپزشکی

این محصول ترکیب شده با پودر روی، فسفات روی را تشکیل می‌دهد که به عنوان سیمان دندان استفاده می‌شود.در ارتودنسی برای تمیز کردن و زبری دندان‌ها قبل از قرار دادن براکت‌ها و سایر وسایل دندانی استفاده می‌شود.

از بین بردن پلاک و سفید کردن دندان‌ها با مشتقات این محصول انجام می‌شود.ایمپلنت‌های فلزی ارتوپدی با فسفات کلسیم پوشانده می‌شوند تا ادغام آن‌ها با بافت استخوانی نزدیک شود.سیمان‌های فسفاته در جراحی سیستم استخوان کاربرد دارند.

نمونه‌های دیگر استفاده از اسید فسفریک

تا 90 درصد از تولید جهانی این محصول در تولید کودهای مصنوعی استفاده می‌شود.باقی مانده آن عمدتاً در صنایع غذایی استفاده می‌شود.به عنوان افزودنی غذایی E338، این محصول به عنوان یک تنظیم کننده اسیدیته عمل می‌کند و در بسیاری از نوشیدنی‌های گازدار محبوب وجود دارد از جمله، این اسید مسئول طعم مشخص کوکاکولا است.

E338 همچنین یک مهارکننده رشد باکتری‌ها و کپک‌ها است که ایمنی محصولات غذایی (مانند مرباها) را افزایش می‌دهد و عمر مفید آن‌ها را افزایش می‌دهد. نمک‌های این محصول نه تنها اسیدیته را تنظیم می‌کنند، بلکه پروتئین‌های شیر را نیز اصلاح می‌کنند و بنابراین در تولید محصولات لبنی استفاده می‌شوند.

سایر کاربردهای اسید فسفریک عبارتند از:

• صنایع شیمیایی و دارویی،
• تولید پوشش‌های محافظ مبتنی بر فسفات که به فلزات خاصیت ضد خوردگی می‌دهد.
• در دندانپزشکی و ارتودنسی از این ترکیب برای اچ کردن سطوح دندان استفاده می‌شود.
• تولید پیل سوختی،
• ضدعفونی کارخانه های لبنی و آبجوسازی،
• از بین بردن زنگ از قطعات فلزی
• علاوه بر این، نمک های این محصول نیز در کارهای آزمایشگاهی، در تولید صابون و مواد شوینده و در تصفیه آب استفاده می‌شود.

خطرات فسفریک اسید

مقادیر محدودی این محصول و املاح آن در بدن انسان وجود دارد.آن‌ها مسئول pH صحیح مایعات بدن هستند، اما همچنین اسیدهای نوکلئیک و حامل‌های انرژی مولکولی – ATP و ADP را می‌سازند.

این ترکیب در دندان‌ها و استخوان‌ها نیز وجود دارد.از سوی دیگر، مقادیر بیش از حد این محصول می‌تواند برای سلامتی مضر باشد.البته خطر اصلی تماس با محلول بسیار غلیظ H3PO4 است.

این ترکیب در تماس با پوست و غشاهای مخاطی بسیار سوزاننده است و باعث سوختگی شیمیایی می‌شود.مصرف آن باعث تحریک شدید دستگاه گوارش، استفراغ، اسهال خونی، مشکلات تنفسی و حتی تشنج و مرگ می‌شود.

متأسفانه به عنوان یک افزودنی غذایی E338 در دوزهای بالا اثرات نامطلوبی بر سلامتی دارد.به گفته دانشمندان، فسفر بیش از حد می‌تواند منجر به ایجاد سنگ کلیه و پوکی استخوان شود.همچنین در جذب بسیاری از مواد معدنی ارزشمند اختلال ایجاد می‌کند و باعث فرسایش مینای دندان می‌شود.

از ۱ تا ۵ به این صفحه یه امتیاز بده

در حال ثبت رای