اسید فسفریک صنعتی چیست؟ کاربردها و تفاوت آن با انواع فسفریک

اسید فسفریک صنعتی چیست؟ 

در دنیای صنایع و مواد شیمیایی و صنعتی، اسید فسفریک صنعتی یکی از مهم‌ترین ترکیبات شیمیایی است که در صنایع مختلف به‌عنوان ماده اولیه و محصول نهایی به کار می‌رود. این اسید از ترکیب اکسید فسفر (P2O5) با آب تولید می‌شود و خاصیت اسیدی بسیار قوی و قابل‌استفاده در فرآورده‌های مختلف را داراست.

از اسید فسفریک صنعتی در صنایع کشاورزی به‌عنوان کود و علف‌کش، در صنایع نساجی برای رنگ‌بری و مقاومت الیاف، در تولید کاغذ و کاغذدیواری به‌عنوان عامل حرارتی و به‌عنوان حفاری کننده‌ها و محرک‌ها در صنایع معدنی استفاده می‌شود.

تاریخچه اسید فسفریک صنعتی

اسید فسفریک یکی از مهم‌ترین اسیدهای شیمیایی است که در بسیاری از صنایع به‌عنوان ماده اولیه یا کاتالیزور استفاده می‌شود.

تاریخچه تولید اسید فسفریک به سال‌های اوایل قرن نوزدهم بازمی‌گردد، اما در آن زمان این اسید به‌صورت ناخالصی و به میزان محدود تولید می‌شد. اسید فسفریک در ابتدا از منابع طبیعی مانند سنگ‌های فسفات و سایر سنگ‌های حاوی فسفر به دست می‌آمد و مراحل گسترش تولید صنعتی آن پیچیده و طولانی بود. در سال ۱۸۷۰، یوهان نیکولاس ریشک (Johann Nikolaus von Ries) که شیمی‌دان آلمانی بود، به‌عنوان اولین شخص موفق به تولید اسید فسفریک با خلوص بالا از طریق اکسیدکردن فسفر سفید شد. این روش تولید به نام روش Ries نیز شناخته می‌شود.

سرانجام در سال‌های پس از اختراع روش Ries، تلاش‌ها برای بهبود روش‌های تولید اسید فسفریک ادامه داشت و روش‌های جدید و بهینه‌تری به وجود آمد. از جمله روش‌هایی که در ادامه به کار گرفته شد، می‌توان به فرایند اسیدسازی وت، فرایند اسیدسازی تری‌ کلسیم‌ فسفات و فرایند سولفاته کردن فسفات اشاره کرد.

سپس در دهه‌های بعدی، با پیشرفت‌های علمی و فناوری، روش‌های متعدد دیگری برای تولید اسید فسفریک ارائه شد که به‌موجب آن، تولید اسید فسفریک به مقیاس صنعتی بهبود یافت و به میزان گسترده‌تری از آن استفاده شد. از اسید فسفریک نوع صنعتی به‌عنوان یک مادة کلیدی در تولید کودهای فسفاتی، سموم آفت‌کش، کاغذ، صابون، لعاب‌های سرامیک، صنایع غذایی و دارویی، نئوپرن، باتری‌ها و محصولات پوشش‌دهی استفاده می‌شود و در اقتصاد جهانی جایگاه مهمی دارد.

خواص و ویژگی‌های شیمایی اسید فسفریک

اسید فسفریک صنعتی (H3PO4) یک اسید آلی قوی با فرمول شیمیایی H3PO4 است که از ترکیب اکسید فسفر (P2O5) با آب تولید می‌شود. در تهران اسید با ما باشید؛ چون در ادامه، مشخصات، ویژگی‌ها و خواص شیمیایی و فیزیکی این اسید را بررسی می‌کنیم:

مشخصات اسید فسفریک صنعتی:

• فرمول شیمیایی: H3PO4
• وزن مولکولی: 98.00 g/mol (تقریبی)
• شماره CAS: 7664-38-2
• شکل ظاهری: اسید فسفریک صنعتی به‌صورت محلول بی‌رنگ یا مایل به سفید و شفاف در ظروف مختلف تجارتی موجود است.

ویژگی‌ها:

1. اسیدیته: اسید فسفریک صنعتی یک اسید آلی قوی باخاصیت اسیدی بسیار قوی است. این خاصیت اسیدی آن امکان استفاده در صنایع مختلف از جمله صنایع کشاورزی، نساجی، و شیمیایی را فراهم می‌کند.
2. حلالیت: اسید فسفریک صنعتی در آب حل می‌شود و به‌عنوان یک محلول آبی به کار می‌رود. همچنین، می‌توان این اسید را در برخی از حلال‌های آلی نیز حل کرد.
3. پایداری حرارتی: اسید فسفریک صنعتی در دماهای معمولی پایدار است و تا دمای بالا قابل‌استفاده است.
4. خواص اکسیدکننده: این اسید دارای خاصیت اکسیدکنندگی قوی است و می‌تواند در برخی واکنش‌های شیمیایی به‌عنوان عامل اکسیدکننده عمل کند.
5. خواص کاتالیستی: اسید فسفریک صنعتی در برخی واکنش‌های شیمیایی به‌عنوان کاتالیست (ماده فعال‌کننده واکنش) عمل می‌کند و سرعت واکنش‌ها را افزایش می‌دهد.

خواص فیزیکی:

1. چگالی: چگالی اسید فسفریک صنعتی حدود 1.83 g/cm³ است.
2. دمای ذوب و جوش: اسید فسفریک صنعتی دمای ذوب حدود 42.35 درجه سلسیوس و دمای جوش حدود 158 درجه سلسیوس دارد.
3. حالت فیزیکی: در دمای معمول، اسید فسفریک صنعتی به‌صورت محلول بی‌رنگ و در شرایط استاندارد، به‌صورت جامد (به علت دمای پایین) و گازی (به علت دمای بالا) نیز موجود است.
4. قابلیت تبخیر: اسید فسفریک صنعتی تحت‌تأثیر گرما تبخیر می‌شود و به‌صورت گازی خروج می‌یابد.
5. حلالیت: این اسید در آب و برخی از حلال‌های آلی محلول می‌شود. به‌ویژه، محلول‌های آبی اسید فسفریک صنعتی به‌عنوان اسید‌های معمولی در صنایع استفاده می‌شوند.

باتوجه‌به ویژگی‌ها و خواص شیمیایی و فیزیکی اسید فسفریک صنعتی، این ترکیب به‌عنوان یکی از مهم‌ترین ترکیبات شیمیایی در صنایع مختلف، از جمله کشاورزی، نساجی، شیمیایی و دیگر صنایع بهره‌برداری می‌شود.

کاربردها و استفاده‌های فسفریک اسید صنعتی

اسید فسفریک صنعتی به‌عنوان یک ماده شیمیایی مهم در بسیاری از صنایع مورداستفاده قرار می‌گیرد. تعدادی از کاربردهای اسید فسفریک صنعتی را در ادامه برمی‌شماریم:

1. تولید کودهای فسفاتی

در وهله اول، اسید فسفریک برای تولید کودهای فسفاتی به کار می‌رود. این کودها، کودهای حاوی فسفر است که از طریق آن کشاورزان می‌توانند محصولات زراعی را با بهره‌وری و کیفیت بالا برداشت کنند.

2. تولید نئوپرن (کائوچو مصنوعی)

ترکیب مذکور در صنعت کائوچو به‌عنوان یک کاتالیزور استفاده می‌شود. این اسید باعث رئاکتیو شدن مواد اولیه و تشکیل نئوپرن می‌شود.

3. تولید صابون و مواد شوینده

اسید فسفریک در تولید صابون و مواد شوینده به‌عنوان ماده افزودنی استفاده می‌شود که ویژگی‌های شویندگی و پاک‌کنندگی را افزایش می‌دهد.

4. تولید کاغذ

اسید فسفریک در صنعت کاغذ به‌عنوان عامل برای افزایش روان‌کنندگی و اصلاح فیبرهای چوبی به کار می‌رود.

5. صنایع غذایی

علاوه‌برآن اسید فسفریک در صنایع غذایی به‌عنوان یک عامل افزودنی (E338) برای تنظیم اسیدیته و آنتی‌اکسیدان در مواد غذایی مختلف از جمله نوشیدنی‌ها، غذاهای آماده، محصولات پروتئینی و محصولات پخت‌وپز استفاده می‌شود.

6. لعاب‌های سرامیک

این محصول به‌عنوان یکی از مواد اصلی در تولید لعاب‌های سرامیک به کار می‌رود که خصوصیات ظاهری و فنی آن را بهبود می‌بخشد.

7. تولید مواد اصلاح‌کننده خاک

اسید فسفریک به‌عنوان یک ماده اصلاح‌کننده خاک در باغبانی و کشاورزی مورداستفاده قرار می‌گیرد.

8. صنعت داروسازی

فسفریک اسید در تولید برخی داروها و محصولات دارویی به‌عنوان کاتالیزور یا جلب‌کننده نقش دارد.

9. باتری‌ها

اسید فسفریک در تولید باتری‌ها، به‌خصوص باتری‌های اسید سربی (باتری‌های خشک و باتری‌های اسید سربی معمولی) به‌عنوان الکترولیت استفاده می‌شود.

10. تولید مواد پوشش‌دهی

اسید فسفریک در تولید محصولات پوشش‌دهی مانند رنگ‌ها، رزین‌ها و پوشش‌های حفاظتی به کار می‌رود.

11. تولید مواد نظافتی و بهداشتی

اسید فسفریک در صنعت مواد نظافتی و بهداشتی مانند پاک‌کننده‌ها، مایعات ضدعفونی‌کننده و محصولات بهداشتی مورداستفاده قرار می‌گیرد.

12. تصفیه آب

اسید فسفریک در فرایندهای تصفیه آب به‌عنوان یکی از مواد استفاده می‌شود. این اسید به‌عنوان یک ماده نرم‌کننده آب عمل می‌کند و به جذب برخی یون‌های فلزی و نمک‌ها کمک می‌کند.

13. تولید آب شیرین‌کننده‌ها

لازم به توضیح است که این محصول دارای یک جنبه استفاده دیگر است که بسیار مهم و کلیدی می‌باشد، اسید فسفریک در تولید آب شیرین‌کننده‌ها به‌عنوان یک ماده اصلاح‌کننده کاربرد دارد.

14. صنایع نساجی

ماده اسید فسفریک در صنایع نساجی به‌عنوان ماده اصلاح‌کننده و مواد کمکی استفاده می‌شود.

15. تولید قطعات الکترونیکی

فسفریک  اسید البته به شکل صنعتی به‌عنوان ماده حفاظتی در تولید قطعات الکترونیکی به کار می‌رود.

16. تولید محصولات شیمیایی

اسید فسفریک در تولید محصولات شیمیایی متنوعی نظیر فسفات‌ها، فسفیت‌ها و سولفات‌ها بسیار حیاتی است.

روش‌های تولید و فراوری تولید اسید فسفریک صنعتی

تولید اسید فسفریک صنعتی عمدتاً از طریق دو مسیر اصلی انجام می‌شود: فرایند اسیدسازی و فرایند اکسیداسیون.

1. فرایند اسیدسازی:

این روش تولید اسید فسفریک از سنگ‌های فسفاتی به‌عنوان ماده اولیه استفاده می‌کند و دارای دو مرحله اصلی است. این روش به‌طورکلی به‌عنوان فرایند Wet-process (فرایند مرطوب) نیز شناخته می‌شود.

مرحله 1: استخراج فسفات

سنگ‌های فسفاتی (مانند سنگ آپاتیت) با اسیدسولفوریک ترکیب می‌شوند تا فسفات‌ها محلول شوند و فسفریک اسید تشکیل شود:

Ca5(PO4)3X + 5H2SO4 → 3H3PO4 + 5CaSO4 + HX

(که در اینجا X نمایانگر عناصری است که ممکن است در ساختار آپاتیت حضور داشته باشند)

مرحله 2: تصفیه اسید فسفریک

اسید فسفریک حاصل از مرحله اول تصفیه می‌شود تا از آلاینده‌ها و مواد ناخالصی‌ای که از معدن استخراج شده‌اند، جدا شود. در نهایت، اسید فسفریک با خلوص موردنیاز برای کاربردهای مختلف تولید می‌شود.

2. فرایند اکسیداسیون:

این روش تولید اسید فسفریک از فسفر سفید (P4) به‌عنوان ماده اولیه استفاده می‌کند. این فرایند به‌طورکلی به‌عنوان فرایند Dry-process (فرایند خشک) نیز شناخته می‌شود.

مرحله 1: اکسیداسیون فسفر سفید

در این مرحله، فسفر سفید با اکسیژن هوا به اسید فسفریک تبدیل می‌شود:

P4 + 5O2 + 6H2O → 4H3PO4

مرحله 2: تصفیه اسید فسفریک

مانند فرایند اسیدسازی، اسید فسفریک حاصل از مرحله اول تصفیه می‌شود تا از مواد ناخالصی جدا شود و به دست آید اسید فسفریک با خلوص مطلوب.

نکات ایمنی و نگهداری اسید فسفریک صنعتی

استفاده از اسید فسفریک صنعتی باید با رعایت نکات ایمنی مرتبط با این ماده انجام شود.

• استفاده از تجهیزات حفاظتی: هنگام کار با اسید فسفریک صنعتی، باید از تجهیزات حفاظتی مانند عینک و کلاه محافظ، دستکش‌های شیمیایی، لباس محافظ و اتاق کاری مناسب استفاده کرد تا از تماس مستقیم با پوست و چشم‌ها جلوگیری شود.
• تهویه مناسب: کار با اسید فسفریک صنعتی باید در محیط‌های خوب تهویه انجام شود. از ایجاد انباشتگی گازهای تولید شده توسط این اسید در محیط اطمینان حاصل کنید.
• هنگام کار با اسید فسفریک صنعتی، باید از تماس با پوست، چشم‌ها و اعضای حساس دیگر بدن جلوگیری کرد. در صورت تماس اتفاقی، بلافاصله منطقه تماس را با آب شستشو دهید و در صورت نیاز به پزشکی مراجعه کنید.
• جلوگیری از آتش‌سوزی: اسید فسفریک صنعتی به دلیل خواص اکسیدکنندگی خود می‌تواند آتش را افزایش دهد؛ بنابراین، باید از این اسید در نزدیکی منابع حرارتی یا آتش‌زا استفاده نکرد.
• ذخیره‌سازی ایمن: اسید فسفریک صنعتی باید در محیط خشک و خنک و دور از مواد قابل‌اشتعال ذخیره شود. همچنین، باید از ذخیره‌سازی آن در نزدیکی مواد غذایی یا مواد قابل‌اشتعال خودداری کرد.
• آموزش کارکنان: در تهران اسید، لازم می‌دانیم که توضیح دهیم همه کارکنانی که با اسید فسفریک صنعتی کار می‌کنند باید آموزش‌های مربوط به ایمنی و اطلاعات مرتبط با کار با این ماده را دریافت کنند.

فرق اسید فسفریک صنعتی با سایر انواع آن

تفاوت اسید فسفریک صنعتی با سایر اسیدهای فسفریک نیازمند بررسی ویژگی‌های شیمیایی و استفاده‌های مختلف آنها است. اسید فسفریک صنعتی معمولاً به‌صورت محلول در آب در دسترس است و در صنایع مختلف به‌عنوان ماده اولیه و محصول نهایی به کار می‌رود، درحالی‌که سایر اسیدهای فسفریک ممکن است به‌صورت جامد یا تجارتی کمتری موجود باشند و استفاده‌های خاصی داشته باشند.

اسید فسفریک صنعتی عمدتاً از ترکیب اکسید فسفر (P2O5) با آب تولید می‌شود و دارای فرمول شیمیایی H3PO4 است. این اسید از نظر خواص شیمیایی شبیه به اسید فسفریک طبیعی است و می‌تواند در فرآورده‌های مختلف به‌عنوان اسید قوی مورداستفاده قرار بگیرد.

در مقابل، سایر اسیدهای فسفریک ممکن است شامل اسید متا فسفریک (HPO3)، اسید هیپو فسفریک (H4P2O6)، اسید پیرو فسفریک (H4P2O7) و … باشند. هر کدام از این اسیدها خواص و کاربردهای مخصوص به خود را دارند و ممکن است در صنایع و آزمایشگاه‌ها برای مقاصد خاصی استفاده شوند.

در نهایت و به‌عنوان یک کلی‌نگری می‌توان گفت که تفاوت‌ها بین اسید فسفریک صنعتی و سایر اسیدهای فسفریک به علت ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های فیزیکی‌شان است. همچنین، تفاوت در استفاده‌های مختلفی که هر یک از این اسیدها می‌تواند داشته باشد، نیز باید موردتوجه قرار گیرد. برای هر نوع اسید فسفریک، توصیه می‌شود که قبل از استفاده، به منابع معتبر مراجعه کنید و نکات ایمنی و دستورالعمل‌های صحیح استفاده را رعایت کنید.

مقایسه اسید فسفریک خوراکی و صنعتی

تفاوت‌های اساسی بین اسید فسفریک نوع خوراکی (فود ‌گرید) و نوع صنعتی (صنعتی یا تکنیکال) شامل غلظت درصد، خلوص و ویژگی‌های دیگر به شرح زیر است:

1. غلظت درصد:

• اسید فسفریک نوع خوراکی: در درج هاول، اسید فسفریک خوراکی معمولاً دارای غلظت درصد پایین‌تری است و در محدوده 20 تا 85 درصد متغیر می‌شود. اسید فسفریک 85% خوراکی یکی از نوع‌های رایج این دسته است.
• اسید فسفریک نوع صنعتی: فرم اسید فسفریک صنعتی دارای غلظت درصد بالاتری است و معمولاً بین 75 تا 100 درصد قرار دارد. اسید فسفریک 98% صنعتی یکی از متداول‌ترین نوع‌های این دسته است.

2. خلوص:

• اسید فسفریک نوع خوراکی: اسید فسفریک خوراکی درخواستی‌ترین خلوص ممکن برای مصرف در محصولات غذایی و مکمل‌های تغذیه دارد. این نوع اسید فسفریک حاوی کمترین میزان آلاینده‌ها و مواد ناخالصی است.
• اسید فسفریک نوع صنعتی: همین طور اسید فسفریک صنعتی معمولاً خلوص کمتری دارد و ممکن است مقادیری از آلاینده‌ها و مواد ناخالصی در آن حضور داشته باشد. بنابراین، مصرف آن در محصولات غذایی منع شده است.

3. ویژگی‌های دیگر:

• ایمنی مصرف: از طرفی اسید فسفریک خوراکی با مقادیر کمتری از مواد آلاینده و ناخالصی تولید می‌شود و برای مصرف در محصولات غذایی ایمن‌تر است.
• استفاده در صنایع: اسید فسفریک صنعتی عمدتاً برای استفاده در صنایع مختلف به کار می‌رود، از جمله تولید کودهای فسفاتی، صابون‌سازی، کاشی‌سازی، صنعت نساجی، و صنایع داروسازی.
• تأثیر بر رنگ: اسید فسفریک خوراکی ممکن است بر رنگ محصولات غذایی تأثیر مثبتی داشته باشد، در حالی که اسید فسفریک صنعتی معمولاً برای مصارفی که نیاز به حفظ رنگ دارند، مناسب نیست.

از توجه به این نکات مهم برای انتخاب و استفاده مناسب از اسید فسفریک در صنایع مختلف و مصارف متفاوت برای هر نوع اسید می‌توان بهره برد.

راهنمای خرید فسفریک اسید صنعتی

در صورتی که قصد استعلام، خرید و بررسی قیمت اسید فسفریک صنعتی را دارید، مرجع تهران اسید، این فرآوری و ترکیبات مشابه را عرضه کرده و دارای سطح وسیعی از تنوع در تولیدات شیمی – صنعتی و یا حتی ارائه دهنده خدمات مشاوره پیش از خرید و سفارش است.

1. منبع خرید:

اسید فسفریک صنعتی ممکن است از طریق فروشگاه‌های شیمیایی مختص به فروش مواد شیمیایی و محصولات صنعتی تهیه شود. همچنین، می‌توانید از تولیدکنندگان معتبر و تامین‌کنندگان مورد اعتماد درخواست قیمت و شرایط خرید نمایید.

2. غلظت درصد:

نوع اسید فسفریک با غلظت درصد مورد نیاز برای هر حوزه ممکن است متفاوت باشد. برای مصارف خوراکی و پزشکی معمولاً نیاز به اسید فسفریک با خلوص بالا و غلظت درصد پایین‌تر است. اما در برخی صنایع صنعتی ممکن است غلظت بالاتری از اسید فسفریک مورد نیاز باشد.

3. خلوص:

در صورتی که اسید فسفریک برای مصارف مرتبط با غذا، داروها یا تولید محصولات غذایی استفاده می‌شود، حتماً باید از اسید فسفریک خوراکی (فود‌گرید) با خلوص بالا و بدون آلاینده‌ها استفاده کنید.

4. محیط ذخیره‌سازی و ایمنی:

اسید فسفریک یک ماده شیمیایی قوی و اسیدی است که باید با احتیاط مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین، قبل از خرید، باید مطمئن شوید که محیط ذخیره‌سازی مناسب و ایمن برای این ماده فراهم شده است. همچنین، رعایت دستورالعمل‌ها و ایمنی در مورد استفاده از این ماده الزامی است.

5. مقدار خرید:

مقدار اسید فسفریک مورد نیاز برای هر حوزه ممکن است متفاوت باشد. قبل از خرید، باید مقدار دقیقی که نیاز دارید، مشخص کنید تا از تامین کننده مرتبط خرید کنید.6. گواهینامه‌ها و استانداردها:

اطمینان حاصل کنید که اسید فسفریکی که قصد خرید دارید، مطابق با استانداردها و مشخصات فنی مرتبط (مانند استاندارد ASTM، ISO و غیره) و دارای گواهینامه‌های معتبر می‌باشد.

سخن پایانی

اسید فسفریک صنعتی، به‌عنوان یکی از مواد شیمیایی حیاتی، در بسیاری از صنایع و بخش‌های اقتصادی نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. خصوصیات و کاربردهای متنوع آن، باعث شده است که به‌عنوان یک ماده اساسی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد. اسید فسفریک صنعتی به‌عنوان منبع فسفر، کاتالیزور، ماده اصلاح‌کننده و مواد نگهدارنده در انواع تولیدات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

استفاده از اسید فسفریک صنعتی در تولید کودهای فسفاتی، کاغذ، محصولات شوینده، نئوپرن، باتری‌ها، صابون، صنایع غذایی، دارویی و صنایع نساجی، تأثیر قابل توجهی در بهبود و توسعه صنایع مرتبط با آن داشته است. این ماده به‌ویژه در کشاورزی و تولید غذا، به‌عنوان یکی از عوامل اساسی در افزایش بهره‌وری و کیفیت محصولات مورد توجه است. مراقبت‌های لازم برای ایمنی و استفاده مطلوب از اسید فسفریک صنعتی بسیار حائز اهمیت است، به‌ویژه در زمینه‌های صنعتی که با مواد شیمیایی کار می‌کنند. رعایت مقادیر ایمنی، مدیریت مواد زائد و محافظت از محیط زیست نیز از جمله نکات حیاتی در استفاده از این ماده مهم است.