پیکاتک رشد و توسعه کسب کار صنعتی اسید فسفریک، به هر ماده شیمیایی گفته میشود که از ترکیب سه عنصر فسفر، اکسیژن و هیدروژن (در نسبت‌های مختلف) ساخته شده باشد.اسید فسفریک ، اسید غیرآلى، اسید معدنى و اسید فسفر نامیده میشود.اسید فسفریک مایعی بی‌رنگ، شفاف، بدون بو و دارای طعم تند که از جمله پرمصرف‌ترین مواد شیمیایی در صنعت به شمار می‌آید.
نام های مترادف : اورتو فسفریك اسید ; فسفریك اسید ; محلول اسید فسفریك ; اسید فسفر ; Phosphoric Acid
اسید فسفریک
اسید فسفریک، اسیدی ضعیف است که در مدت‌زمان کوتاه چندان نمی‌تواند خطرساز باشد. شکل ظاهری آن به‌صورت مایعی بی‌رنگ وبی بو است .این ترکیب اشتعال‌پذیر نیست و دارای فراریت بالا و همچنین خورندگی کم است. خلوص این ترکیب 54% و 85% است. این ترکیب شامل دو نوع صنعتی و خوراکی است.
سالانه در حدود 10 میلیون تن اسید فسفریک، H3PO4،در ایالات متحده تولید می شود. بخش عمده آن (در حدود 80%) برای مصارف کشاورزی بکار می رود، باقی مانده (در حدود 10%) آن به عنوان افزودنی در پاک کننده‌ها، تولید حشره‌کش‌ها و به عنوان افزودنی خوراک دام و مابقی (10%) به صورت خوراکی (نوشابه های گاز دار) استفاده میشود. روش تولید صنعتی این اسید از اضافه شدن این ماده به سنگ فسفات ایجاد میشود.
مشخصات فنی اسید فسفریک
- نام شیمیایی : اسید فسفریک | Phosphoric Acid
- فرمول شیمایی : H3PO4
- چگالی:1.885 gr/cm3
- نقطه ذوب: 21 درجه سانتی‌گراد
- نقطه جوش: 158 درجه سانتی‌گراد
- حد انفجار پایین و بالا و نقطه اشتعال: این ماده قابل انفجار نیست و نمی‌سوزد
- دمای خودآتش‌گیری: آتش نمی‌گیرد
- انحلال پذیری در آب:به‌طور کامل در آب حل میشود.
- حلالیت در حلال‌های آلی: در اتانول قابل حل است.
- شکل ظاهری :بی‌رنگ، شفاف و بدون بو
- شکل فیزیکی: مایع غلیظ
- گرید : اسید فسفریک خوراکی( 85٪) واسید فسفریک صنعتی( 54٪)
ویژگیهای اسید فسفریک
- خورندگی کم
- غیر قابل اشتعال
- قابل انحلال در آب
- در دما و فشار محیط پایدار است
- در اثر گرما دادن ممکن است به اکسیدهای فسفر مسموم کننده تبدیل شود
- مواد ناسازگار: هیدروکسید پتاسیم ،عوامل اکسید کننده قوي ،اپوکسیها ، آلدئیدها و سایر ترکیبات پلیمري ،فلوریدها ، هالوژنها ،سیاندیدها ، سولفورید ، مرکاپتنها ، نیترید ، فسفیدهاي فلزي ، کاربیدها ، نیترو متان
کاربرد های اسید فسفریک
1.کشاورزی
- بیشتر اسید فسفریک در تولید کود به‌کار می‌رود. فسفر یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان محسوب میشود.
- H3PO4 از آنجایی که یک جزء اصلی در ترکیب تریپل سوپر فسفات، آمونیوم فسفات و کودهای NPK است، مهم ترین ماده واسطه در صنایع کود سازی به شمار می رود.
- همچنین در مناطق گرمسیری به صورت مستقیم به خاک اضافه می شود تا باعث از بین رفتن خاصیت قلیایی آن شود.
- از این ماده به عنوان سوپرفسفریک اسید برای تولید DAP و MAP نیز استفاده می شود
- تولید مکمل‌های خوراک دام و طیور مانند دی‌کلسیم‌فسفات
2.صنایع غذایی
- 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.
- در محصولات لبنی از ماده ی فوق برای اصلاح میزان پروتئین و تغییر دادن pH برای تولید محصولی با کیفیت بالا، استفاده می نمایند.
- با به دست آوردن فسفات های مشتق شده از اسید فسفریک و افزودن آن ها به محصولات لبنی به خصوص پنیر می توان محصولی مرغوب تر و با ماندگاری بیشتر تولید نمود. فسفات ها را می توان در شیر، باتر میلک، پنیر و… مشاهده نمود
- از واکنش این ماده با جوش شیرین می توان بیکینگ پودر تولید نمود. بیکینگ پودر افزودنی ای مهم است که در اغلب محصولات نانوایی، کیک پزی و شیرینی پزی یافت میشود. در نتیجه تمام محصولات حاوی بیکینگ پودر دارای فسفات می باشند.
- استفاده در نوشابه های گازدار به دلیل خاصیت اسیدی ، موجب بهبود طعم و تنظیم pH و جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها شود
- قهوه های آماده، نوشیدنی های طعم دار، گوشت های فراوری شده از جمله محصولاتی هستند که حاوی فسفات ها می باشند.
- بسیاری از گوشت ها و مرغ های تازه را برای بهبود طعم و حفظ رطوبت در محلول های نمکی قرار می دهند.این محلول ها اغلب حاوی phosphoric acid و یا نمک های فسفاته می باشند.
3.داروسازی و پزشکی
- محصول فوق در ترکیب با پودر روی ، روی فسفات تولید می کند که به عنوان پرکن دندان مورد استفاده قرار می گیرد .
- در ارتودنسی دندان قبل کار گذاشتن براکت ها و سایر تجهیزات ، دندان ها به وسیله این اسید تمیز و صاف می شوند
- ایمپلنت های فلزی مورد استفاده در ارتوپدی توسط کلسیم فسفات پوشش داده می شوند تا چسپندگی بهتری به بافت داشته باشند .
- پرکن های فسفاتیک در جراحی استخوان به کار گرفته می شوند .
- همچنین نمک های فسفاته برای کاهش درد در دندان های حساس استفاده می شوند .
- 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.
4.شوینده ها
- در تولید شوینده ها، H3PO4 برای تولید نرم کننده های آب استفاده می شود.
- نرم کننده های آب، یونهای Ca و Mg را از آب سخت حذف می کند. اگر این یون ها حذف نشود، با صابون واکنش داده و رسوبات غیرمحلولی را شکل می دهد. فسفات تولید شده از H3PO4 به عنوان نرم کننده آب در شوینده ها استفاده می شود.
5.زدودن زنگ آهن
- از اسید فسفریک می‌توان مستقیماً برای زدودن زنگ آهن (اکسید آهن III) از ابزارهای آهنی یا فولادی و تبدیل آهن به فسفات‌های محلول در آب استفاده نمود. پس از زدودن زنگ آهن فسفات آهن تولیدشده تبدیل به ترکیب فسفات آهن سیاه شده که خود به‌عنوان عامل جلوگیری از خوردگی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. اسید فسفریک به عنوان کاتالیست در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.
6.کاربردهای دیگر
- پوشش های شیمیایی جهت مقابله در مقابل خوردگی بر روی سطوح فولادی و آلومینیومی اعمال می شوند .
- حذف رسوبات معدنی
- پاک کردن لکه های آب سخت
- تصفیه آب آشامیدنی
- سنتز لاستیک ، افزودنی به واکس ها
- رنگ و رنگدانه
- همچنین از این ماده برای تولید نمک های فسفاته و هیدروژن هالید ها نیز استفاده می شود.
- محلول های فسفاته که شامل اسید فسفریک و برخی افزودنی های فعال دیگر هستند برای محافظت از خوردگی در وسایل نقلیه ، اثاث دفتر ، هواپیما ، کشتی ها و … استفاده می شود .
تولید اسید فسفریک
1.روش تر( Wet Process)
در این روش اسید فسفریک با استفاده از سنگ فسفات و اسید سولفوریک تولید میشود.
در این روش کانی‌های فسفات را با اسید سولفوریک ترکیب می‌کنند، علاوه بر تولید اسید فسفریک و برخی فسفات‌ها که ترکیبات اصلی هستند، سایر ترکیبات (CACO3CAF2)هم تولید می‌شوند، از طرف دیگر واکنش‌هایی که در آن با از بین رفتن اسید سولفوریک، ترکیباتی تولید میشود که از نظر تجاری کم اهمیت هستند( واکنش‌های پارازیتی)، یونهای مزاحمی تولید شده و باعث آلودگی مخلوط‌ها می‌شوند.
2.روش حرارتی خشک(Thermal process )
سنگ فسفات با مخلوطی از کربن و کوارتز در کوره الکتریکی قرار می گیرد و عنصر فسفر تولید می شود.
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.
نکات ایمنی اسید فسفریک
آتش سوزی و انفجار
- اسید فسفریک قابل احتراق و انفجار نیست. در مواجه با تمام فلزات گاز هیدروژن تولید میکند که با مخلوط شدن این گاز با هوا قابل اشتعال میشود.
- اسید فسفریک نباید با با فلزات، آلدئیدها، سیانید ها، مرگاپتان ها، سولنیدها تماس داشته باشد.
- در صورت انفجار ظرف حاوی اسید فسفریک را با آب، سرد نمایید.
تماس با چشم
- اسید فسفریک خورنده است و سبب سوختگی، درد و قرمز شدن چشم میشود. ممکن است سبب تار شـدن دیـد چشم و آسیب‌هاي ماندگار چشمی شود .
- در صورت تماس با چشم را با مقدار زیادی آب شستشو داده و سپس به پزشک مراجعه شود.
- نحوه محافظت :از عینک ایمنی استفاد شود .
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.
تماس با پوست
- ممکن است سبب سوزش، قرمز شدن و در موارد حادتر سوختن پوست شود.
- در صورت تماس با پوست باید لباس آلوده شده را در آورده و پوست را با مقدار زیادی آب شسته و به مراقبت های پزشکی خبر دهید.
- نحوه محافظت :از لباس ایمنی مناسب یا پیش بند ایمنی استفاد شود .
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.
- تنفس این اسید در بلند مدت می تواند باعث برونشیت و سرفه همراه با خلط شود.
- نحوه محافظت :از ماسکهای محافظ استفاده کنید .محیط کار حتما باید تهویه قوی داشته باشد.
اثرات زیست محیطی
- اسید فسفریک آلوده کننده محیط زیست است.
احتیاطات جابجایی
- قبل از جابجایی اقدامات کنترل ایمنی صورت گیرد، تجهیزات حفاظتی مورد نیاز در دسترس کارکنان احتیاطات جابجایی مسئول حمل‌ونقل باشد. افراد در مقابله با خطرات آموزش کافی دیده باشند.در محیط سرد، خشک با تهویه مناسب به دور از اشعه مستقیم خورشید، منبع گرما، رطوبـت و مـواد دارای شرایط انبارداري ناسازگار انبار شود.
بسته‌بندی و نگهداری اسید فسفریک
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 بسته‌بندی گردد.در منطقه ای که خنک، خشک، دارای تهویه مناسب، دور از از نور مستقیم خورشید و دور از منابع گرما و احتراق است نگهداری شود. حداقل مقدار ممکن ذخیره و نگهداری شود. روی ظروف نگه داری ، بدرستی برچسب گذاری شود. به طور منظم برای تغییرات شیمیایی یا نشانه های کریستالیزاسیون، آسیب یا نشت بازبینی شود. فشار و شیر خلا در همه ظرفها نصب کنید. دریچه مخازن ذخیره سازی با بازدارنده های شعله تجهیز شود. ظروف بسته نباید دچار تورم شوند.دور از مواد ناسازگار مانند عوامل اکسید کننده، فلزات، مواد قابل احتراق و مواد قلیایی نگه داری شود.
