فسفریک

مقدمه

اسید فسفریک (که همچنین به عنوان اورتو فسفریک اسید یا فسفریک (V) اسید شناخته میشود) یک اسید معدنی (غیر آلی) و ضعیف با فرمول شیمیایی H3PO4 است. اورتو فسفریک اسید اسم IUPAC برای این ترکیب است. پیشوند اورتو برای متمایز کردن اسید از اسیدهای فسفریک مرتبط، به نام اسیدهای پلی فسفریک استفاده می شود. اورتوفسفریک اسید زمانی که خالص باشد یک اسید بدون سم است، در دما و فشار اتاق جامد است. باز مزدوج اسید فسفریک یون دی هیدروژن فسفات،H2PO-4 ، که خود آن دارای باز مزدوج هیدروژن فساتHPO2-4 که خود این هم دارای باز مزدوج PO3 -4 است. فسفات ها برای زندگی ضروری هستند.

اسید فسفریک علاوه بر اینکه یک واکنشگر آغازی است، استفاده های گسترده متنوع دارد، شامل پاک کننده زنگار، افزودنی غذایی، دندان پزشکی و دندان مصنوعی، الکترولیت، شار لحیم کاری، عوامل متفرقه، اتچینگ صنعتی، مواد افزودنی کود، ترکیبات محصولات پاک کننده های داخلی است. اسید فسفریک و فسفات ها همچنین در زیست شناسی اهمیت فراوان دارند.

بیشترین منبع رایج فسفریک اسید در محلول های آبی 85% ؛ مثل یک محلول بی رنگ و بی بو و غیر فرار است. محلول 85% یک مایع شربت مانند(از نظر غلظت)، اما همچنان توانایی سرریز شدن دارد. اگرچه اسید فسفریک تعریف تعریف دقیقی از یک اسید قوی را برآورده نمیکند اما خلوص 85% اسیدی برای خورنده بودن کافی است. به دلیل درصد خلوص بالای اسید فسفریک در این واکنش دهنده، حداقل مقدار از اورتوفسفریک اسید به شکل پلی فسفریک اسید فشرده میشوند، برای سادگی برچسب گذاری، 85% نشان دهنده H3PO4  است به شرط آن که همه به شکل اورتو باشند. محلول رقیق آبی اسید فسفریک به شکل اورتو موجود است.

تهیه و تولید

اسید فسفریک در صنعت به وسیله دو مسیر عمومی فرآیند حرارتی و فرآیند مرطوب که شامل دو روش زیر است تولید میشود. فرآیند مرطوب در بخش تجاری غالب تر است. به دلیل گران بودن فرآیند حرارتی و تولید محصول خالص، که برای کاربرد صنایع غذایی استفاده میشود.

مرطوب

اسید فسفریک با فرآیند مرطوب با اضافه کرد اسید سولفوریک به سنگ تری کلسیم فسفات، که به عنوان آپاتیت یافت میشود، تهیه میشود. واکنش آن به شکل زیر است:

Ca5(PO4)3X + 5 H2SO4 + 10 H2O → 3 H3PO4 + 5 CaSO4·2 H2O + HX

جایگزین X ممکن است  شامل OH،F،ClوBr باشد.

درمحلول اسید فسفریک ممکن است شامل 23-32% P2O5 (32-46% H3PO4)،  اما میتوان بوسیله  تبخیر آب اسید فسفریک گرید تجاری یا صنعتی ، که شامل 54-62 % P2O5 (75-85%H3PO4) است را تولید کرد.  به علاوه تبخیر آب تولید سوپر اسید فسفریک با P2O5 با غلظت بالای 70% میکند. (مربوط به H3PO4 تقریبا 100٪ است؛ با این حال، اسید های پیرو فسفریک و پلی فسفریک شروع به تشکیل می کنند و مایع بسیار چسبناک را میسازند).

تجزیه سنگ معدن فسفات با استفاده از اسید سولفوریک تولید کلسیم سولفات نامحلول (گچ) میکند. که به عنوان phosphogypsum فیلتر و حذف میشود. فرآیند مرطوب میتواند همراه تصفیه باشد و فلوراید حذف شود و تولید اسید فسفریک گرید حیوانی کند یا بوسیله استخراج و حذف آرسنیک اسید فسفریک گرید خوراکی را تولید کرد.

فرآیند نیترو فسفات مشابه فرآیند مرطوب است بجز اینکه از اسید نیتریک به جای سولفوریک اسید استفاده میشود. مزیت این مسیر تولید محصول جانبی کلسیم نیترات به عنوان یک  کود گیاهی است. این روش به ندرت استفاده میشود.

حرارتی

اسید فسفریکی که بوسیله سوزاندن عنصر فسفر بدست می آید، تولید فسفرپنتواکسید میکند، سپس در اسید فسفریک رقیق حل میکنند، بسیار خالص است. از آنجا که اکثر ناخالصی های موجود در سنگ در هنگام استخراج فسفر از سنگ در کوره حذف شده است، این مسیر یک اسید فسفریک بسیار خالص تولید میکند.   نتیجه نهایی اسید فسفریک حرارتی گرید خوراکی است. به هر حال برای کاربردهای مهم تر ممکن است نیاز به فرآیند های اضافی برای حذف آرسنیک باشد.

فسفر عنصری توسط یک کوره الکتریکی تولید می شود. در یک دمای بالا، مخلوطی از سنگ معدن فسفات، سیلیکا و مواد کربناتی( کک، زغال سنگ و غیره) تولید کلسیم سیلیکات، گاز فسفر و کربن مونوکسید میکند. گاز های خروجی فسفر و کربن مونوکسید از این واکنش برای جدا کردن فسفر جامد درزیر آب خنک میشود. از سوی دیگر گازهای خروجی فسفر و کربن مونوکسید برای تولید فسفرپنتوکسید و کربن دی اکسید میتوان در هوا سوزاند.

دیگر کاربردهای فسفریک

1.      به عنوان محلول آندایز

2.      به عنوان یک استاندارد خارجی برای فسفر 31 رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR).

3.      به عنوان عامل برای در زیست و شیمی. برای مثال یک بافر برای بالابردن عملکرد محلول کروماتو گرافی

4.      به عنوان عامل اکسیداسیون برای تولید کربن فعال ، همانطور که درفرآیند Wentworth مورد استفاده قرار می گیرد.

5.      به عنوان الکترولیت در سلول های سوختی اسید فسفریک.

6.      با آب مقطر (2-3 قطره در هر گالن) به عنوان یک الکترولیت در ژنراتور اکسید هیدروژن.

7.      به عنوان یک کاتالیزور در هیدراسیون الکل ها برای تولید الکل، عمدتا اتانول.

8.      به عنوان الکترولیت الکتروپولیش مس، برای حذف ضایعات خم شدگی و برشکاری.

9.      به عنوان تنظیم pH در لوازم آرایشی و مراقبت از پوست.

10.  به عنوان یک عامل ضد عفونی کننده در صنایع لبنی، غذا و آبجو.

11.  به عنوان یک عامل اصلی واکنش در تمیز کردن جوش الکتروشیمیایی.

دیدگاهتان را بنویسید

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