توضیحات

اسید فسفریک

نام‌های دیگر: اورتو فسفریك اسید، فسفریك اسید، محلول اسید فسفریك، اسید فسفر

فرمول شیمیایی:  H3PO4

درجه خلوص: %85 و %54

انواع اسید فسفریک: فسفریک اسید خوراکی( 85٪) و فسفریک اسید صنعتی( 54٪)

اسید فسفریک مایعی بی‌رنگ، شفاف، بدون بو و دارای طعم تند که از جمله پرمصرف‌ترین مواد شیمیایی در صنعت به شمار می‌آید. اسید فسفریک، اسید ضعیفی بوده و این ماده جزو مواد معدنی و متعلق به گروه اسیدها می‌باشد.

اسید فسفریک صنعتی و خوراکی دو گرید مختلف از این ماده می باشند. در حالت تجاری فسفریک اسید با خلوص 85% و به صورت محلول تولید می شود. اسید در این حالت به صورت مایعی بی‌رنگ، فاقد بو و غیر فرار است. اگرچه فسفریک را نمی‌توان اسیدی قوی دانست ولی با این وجود در خلوص 85 درصد خاصیت خورندگی دارد.

اسید فسفریک مانند اسید نیتریک یکی از ترکیبات اولیه مهم در ساختن کودهای شیمیایی است. با افزایش روزافزون جمعیت جهان و نیاز فراوان به تامین غذای این جمعیت رو به رشد استفاده از کودهای شیمیایی یکی از مهم‌ترین عوامل حاصل‌خیزی خاک و تولید محصول بیشتر می‌باشد، و با تقاضای روز افزون اینگونه حاصل‌خیزکننده‌ها توسط کشاورزان و باغداران تولید مواد اولیه این کودها در اشل صنعتی و همچنین یافتن روش‌های نوین و بهتر برای تولید اقتصادی‌تر، از دغدغه‌های شیمی صنعتی می‌باشد.

در روش صنعتی اسید فسفریک را طوری تغلیظ می‌کنند که در طول آن سولفات‌ها و فسفات‌ها رسوب کرده و جدا شوند. این فرایند از نظر شیمیایی قابل قبول است. اگر اسید فسفریک برای مواد غذایی تولید شود باید عاری از آرسنیک، وانادیوم و فلوئوریدها باشد و مقادیر آهن نیز کاهش داده شود.

خواص اسید فسفریک

فسفریک اسید خوراکی به‌عنوان ماده افزودنی در نوشابه‌های گازدار کاربرد دارد و در تولید کودهای شیمیایی، پاک‌کننده‌های صابونی و غیرصابونی، تصفیه آب، خوراک دام و داروسازی از این ماده استفاده می‌شود.

فسفریک اسید ماده‌ای آلی غیرسمی است که در صورت خالص بودن در شرایط عادی دما و فشار جامد می‌باشد. این ماده مولکولی قطبی دارد و بنابراین در آب محلول است.

خواص فیزیکی و شیمیایی اسید فسفریک

حالت فیزیکی: مایع

شکل فیزیکی: مایع غلیظ

رنگ و بو: اسید فسفریک خورکی( بی‌رنگ، شفاف و بدون بو)، اسید فسفریک صنعتی(‌ سبز تیره و بدون بو)

اسیدیته- pH: 5/1( اسید فسفریک 1/0 نرما) و 2 – 2/2( اسید فسفریک 1٪)

حلالیت در آب: ‌به‌طور کامل در آب حل می‌شود.

حلالیت در حلال‌های آلی: در اتانول قابل حل است.

وزن مخصوص نسبت به آب( دانسیته): 658/1( محلول 85٪)، 573/1( محول 75٪) در دمای 25 درجه سانتی‌گراد

دمای خودآتش‌گیری: آتش نمی‌گیرد

حد انفجار پایین و بالا و نقطه اشتعال: این ماده قابل انفجار نیست و نمی‌سوزد

نقطه ذوب: 21 درجه سانتی‌گراد

نقطه جوش: 158 درجه سانتی‌گراد

گران‌روی: 140( 100٪) سانتی‌پواز

فشار بخار: 004/0 کیلو پاسکال( 3٪ میلی‌متر جیوه، غلظت 100٪)، 29/0 کیلوپاسکال( 18/2 میلی‌متر جیوه، غلظت 85٪)

 غلظت اسید فسفریک

اسید فسفریک تا غلظت‌های 85% کاملا مایع است و به همین دلیل غلظت 85% معمولا ماکزیمم غلظت برای محلول‌های صنعتی است    ( 0- 30 درجه). اسید فسفریک خاص که جامد بوده با حرارت دادن، اسید پلی فسفریک تولید می‌کند.

درصد مصرف اسید فسفریک در صنایع مختلف

  • صنایع حاصل‌خیز کننده: 67%
  • به عنوان فسفات‌ها: 18%
  • برای اهداف دیگر: 15%

موارد مصرف و کاربرد اسید فسفریک

اسید فسفریک به طور وسیعی در صنایع استفاده می‌شود:

  1. تولید کودهای فسفات مانند مونوآمونیوم‌فسفات، دی‌آمونیوم‌فسفات، سوپر‌فسفات‌تریپل، فسفات منیزیم و …
  2. تولید فسفات‌های به‌کاررفته در مواد شوینده مانند تری‌سدیم‌فسفات و سدیم‌تری‌پلی‌فسفات
  3. تولید پاک‌کننده‌های فسفاته صنعتی: در تولید پاک‌کننده‌ها اسید فسفریک برای نرم کردن آب به‌کار می‌رود. آب نرم بدون یون‌های کلسیم و منیزیم که آب سخت را تشکیل می‌دهند، اگر از بین نروند تشکیل آب سخت را می‌دهند که این یون‌ها با صابون تشکیل رسوبات غیرقابل حل می‌دهند که سبب لکه به روی لباس‌ها در هنگام شست شو می‌شوند. نمک‌های فسفات از اسید فسفریک به طور وسیع در پاک‌کننده‌ها به عنوان builder به‌کار می‌رود. بیشتر گستره ترکیبات فسفر در مخلوط پاک‌کننده‌های جامد است که سدیم‌تری‌پلی‌فسفات یکی از آن‌هاست. به‌عنوان نرم‌کننده آب، سدیم‌تری‌پلی‌فسفات با کلسیم و منیزیم یوند برقرار می‌کند و تشکیل اجزا محلول را می‌دهد که کمپلکس یا کلیت است. این کمپلکس‌ها از واکنش کلسیم و منیزیم با صابون ممانعت به‌عمل می‌آورند تا رسوب ایجاد نشود.
  4. تولید مواد تصفیه‌کننده و منعقد‌کننده در صنعت آب و فاضلاب
  5. تولید مکمل‌های خوراک دام و طیور مانند دی‌کلسیم‌فسفات
  6. تولید مواد بازدارنده اشتعال برای مصارف آتش نشانی
  7. مصرف در صنایع آب‌کاری
  8. کاربرد در کشاورزی: بیشتر اسید فسفریک در تولید کود به‌کار می‌رود. فسفر یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان محسوب می‌شود. فسفات‌های آلی ترکیباتی هستند که انرژی لازم برای بیشتر واکنش‌هایی که در سلول‌های زنده اتفاق می‌افتند را مهیا می‌کنند بنابراین خاک‌های غنی با کودهای فسفاتی رشد گیاهان را بالا می‌برند. افزایش غلظت فسفات در سطح آب‌ها همچنین رشد گیاهان آبزی را بالا می‌برد. اضافات کودهای شیمیایی می‌توانند باعث تحریک رشد گیاهان در آب‌های دریاچه‌ها و آب‌های جاری بشوند. آب فاضلاب‌ها که شامل فسفات است می‌تواند تاثیر یکسانی داشته باشد. دریاچه‌ها که از مواد مغذی غنی هستند از افزایش سرعت انباشتگی تلف می‌شوند. وقتی گیاهان آبزی با این شرایط مغزی بودن محیط رشد می‌کنند پس از مدتی خواهند مرد. حال این گیاهان مرده برای تجزیه اکسیژن حل شده در آب را مصرف می‌کنند. این مصرف سطح اکسیژن حل شده را کاهش می‌دهد تا نقطه‌ای که برای حمایت حیوانات آبزی کافی نیست. برای کاهش تهدید Eutrophication دریاچه بسیاری از مناطق دارند فسفات‌ها را از پاک‌کننده‌ها حذف می‌کنند. در بعضی از موارد فسفات‌ها جای خودشان را با کربنات‌ها عوض می‌کنند. به‌عبارت دیگر پاک‌کننده‌های جدید به‌گونه‌ای تهیه می‌شوند که با کلسیم و منیزیم یون‌های سخت آب را واکنش ندهند.
  1. کاربرد در صنایع غذایی: از اسید فسفریک در تولید غذاهای اسیدی و نوشابه‌های گازدار مانند انواع کولاها استفاده می‌شود. به‌کارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده و از آنجا که ماده شیمیایی با تولید انبوه است، با قیمتی ارزان و حجمی فراوان در دسترس می‌باشد. همانطور که ذکر شد، قیمت پایین و حجم زیاد تولید این ماده، آن‌را در مقایسه با طعم‌دهنده‌های طبیعی نظیر زنجبیل برای دادن طعم تندی، یا اسید سیتریک که از لیمو و عصاره لیموترش  که برای دادن طعم ترشی به‌کار می‌رود، در رتبه بالاتری قرار داده است.
  2. کاربرد در زدودن زنگ آهن: از اسید فسفریک می‌توان مستقیما برای زدودن زنگ آهن( اکسید آهن) از ابزارهای آهنی یا فولادی و تبدیل آهن به فسفات‌های محلول در آب استفاده نمود. پس از زدودن زنگ آهن فسفات آهن تولید شده تبدیل به ترکیب فسفات آهن سیاه شده که خود به عنوان عامل جلوگیری از خوردگی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.
  3. کاربردهای پزشکی: از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی به‌عنوان عامل قلم زنی(Etching ) جهت تمیز کردن و زبر کردن سطح دندان خصوصا در جاهایی که از اسباب و وسایل دندانپزشکی استفاده شده، به‌کار می‌رود. همچنین از اسید فسفریک به‌عنوان کاتالیست در ساخت آسپیرین به‌خاطر داشتن یون هیدروژن فراوان و آلایندگی کمتر در مقایسه با اسید کلریدریک و سولفوریک استفاده می‌شود.

سالانه در حدود ۱۰ میلیون تن اسید فسفریک در ایالت متحده تولید می‌شود. بیشتر اسید( در حدود ۸۰%) برای مصارف کشاورزی به‌کار می‌رود، باقی مانده( در حدود ۱۰%) آن به‌عنوان اضافه شونده در تمیزکننده‌ها و تولیدات حشره‌کش‌ها و همچنین به‌عنوان اضافه کننده خوراک دام استفاده می‌شود. مابقی(۱۰%) به‌صورت خوراکی( نوشابه‌های گازدار) استفاده می‌گردد. روش تولید صنعتی این اسید از اضافه شدن اسید سولفوریک بر سنگ فسفات ایجاد می‌شود.

روش‌های تولید اسید فسفریک در صنعت

الف) روش تر( Wet Process)

در این روش اسید فسفریک در اثر اضافه کردن سولفوریک اسید به فسفات کلسیم به‌دست می‌آید.

در این روش کانی‌های فسفات را با سولفوریک اسید ترکیب می‌کنند، علاوه بر تولید فسفریک اسید و برخی فسفات‌ها که ترکیبات اصلی هستند، سایر ترکیبات (CACO3CAF2)هم تولید می‌شوند، از طرف دیگر واکنش‌هایی که در آن با از بین رفتن سولفوریک اسید، ترکیباتی تولید می‌شود که از نظر تجاری کم اهمیت هستند( واکنش‌های پارازیتی)، یون‌های مزاحمی تولید شده و باعث آلودگی مخلوط‌ها می‌شوند.

ب) روش حرارتی خشک(Thermal process )

این روش شامل احتراق فسفر و هیدراسیون  P4O10 می‌باشد. مخلوط فسفر مایع و هوا به محفظه احتراق که شبیه برج است تزریق شده و با انجام واکنش اکسیداسیون فسفر، تولید می‌شود. جنس محفظه احتراق نوعی فولاد مخصوص است که با  H3PO4 غیرفعال شده ‌است. P4O10 به‌دست آمده را در برج بعدی هیدراته می‌کنند و بخارات باقی‌مانده P4O10  را واحد شست‌شو به اسید فسفریک رقیق تبدیل کرده و به‌عنوان افشان در پایین آوردن دمای برج اول استفاده می‌شود.

 

روش‌های تولید اسید فسفریک در ایران

در ایران از اثر اسید سولفوریک بر کانی‌های آپاتیتی اسید فسفریک تولید می‌شود. از آنجا که فسفر و آرسنیک در یک گروه( گروه ۵) جدول شیمیایی( تناوبی) قرار دارند و در طبیعت نیز به احتمال زیاد در کانی‌های مختلف با هم وجود دارند و فقط در درصد خلوص آن‌ها اختلاف می‌باشد. چنانکه می‌دانید آرسنیک از عناصر سمی و کشنده به‌شمار می‌آید و وجود آن در کانی‌های آپاتیتی که اسید فسفریک از آن‌ها تهیه می‌شود و غالبا در صنایع خوراک دام و بهداشتی مصرف می‌گردد خطری مهم محسوب می‌گردد. البته روش‌های تولید اسید فسفریک مثل احتراق فسفر خالص این مشکل را حل نموده اما قیمت تمام شده بسیار بالاتر از بهره‌گیری از کانی‌های آپاتیتی است. فلوئور یکی دیگر ازموادی است که سمیت دارند و جزء لاینفک کانی‌های آپاتیتی است.

اطلاعات ایمنی

تماس با چشم: اسید فسفریک خورنده است و سبب سوختگی، درد و قرمز شدن چشم می‌شود. ممکن است سبب تیره شـدن دیـد چشم و آسیب‌هاي ماندگار چشمی شود .

تماس با پوست: ممکن است سبب سوزش، قرمز شدن و در موارد حادتر سوختن پوست شود.

بلعیدن و خوردن: ممکن است سبب سوزش گلو، درد شکم، حالت تهوع، سوختگی شدید دهان، حلق و شکم شـود. در مقـادیر زیـاد بلعیدن و خوردن احتمال شوك، از کار افتادن گردش جریان خون و مرگ وجود دارد.

تنفس: استنشاق اسید فسفریک یک خطر محتمل نیست مگر اینکه تا دماهاي بالا گرم شود و تبخیر گردد. تنفس بخارات یا مـه اسید می‌تواند سبب تحریک بینی، گلو و مجاري بالایی دستگاه تنفس شود. تنفس مقادیر زیاد می‌توانـد آسـیب‌هاي جدي به ریه وارد کند.

حریق و انفجار: اسید فسفریک قابل احتراق و انفجار نیست.

اثرات زیست محیطی: اسید فسفریک آلوده کننده محیط زیست است.

جابجایی و انبارداري

 احتیاطات جابجایی: قبل از جابجایی اقدامات کنترل ایمنی صورت گیرد، تجهیزات حفاظتی مورد نیاز در دسترس کارکنان احتیاطات جابجایی مسئول حمل و نقل باشد. افراد در مقابله با خطرات آموزش کافی دیده باشند.

شرایط انبارداری: در محیط سرد، خشک با تهویه مناسب به دور از اشعه مستقیم خورشید، منبع گرما، رطوبـت و مـواد دارای شرایط انبارداري ناسازگار انبار شود.

بسته‌بندي مناسب: در بشکه و ظروف کاملا بسته قرار دهید . از ظروف حاوي اسید در برابر آسیب‌هاي فیزیکی محافظت شود. در ظروف چند لایه پلاستیکی مخصوص یا فولاد زنگ نزن مخصوص ذخیره اسید فسفریک بسته‌بندي گردد.

نظرات (0)

Reviews

There are no reviews yet.

Be the first to review “اسید فسفریک”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *