اسید فسفریک
فرمول شیمیایی اسید فسفریک : H3PO4
انواع : فسفریک اسید خوراکی ، صنعتی
نام های دیگر : اورتو فسفریک اسید، فسفریک اسید، محلول اسید فسفریک
اسید فسفریک در دو گرید صنعتی و خوراکی موجود می باشد.
اسید فسفریک با خلوص 85 درصد به بالا خوراکی و زیر 85 درصد صنعتی محسوب می شود..
اسامی دیگر اسید فسفریک: فسفریک اسید، محلول اسید فسفریک، ارتو فسفریک، اسید فسفریک 85% خوراکی.
شکل ظاهری اسید فسفریک: اسید فسفریک یک اسید با سه پروتون می باشد.
اسید فسفریک یک مایع بی رنگ، روشن، غیر فرار و نسبتا خورنده می باشد.
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.
کاربرد اسید فسفریک
۱ - صنایع غذایی به صورت گرید خوراکی
اسید فسفریک خوراکی ماده ای بسیار مهم و پر مصرف در تولید برخی مواد خوراکی است. از این اسید به صورت گسترده ای به عنوان یک طعم دهنده در تولید نوشابه های گازدار کولا استفاده می شود.
این ماده به علت قیمت ارزان آن نسبت به دیگر طعم دهنده ها نظیر زنجبیل و اسید سیتریک دارای اهمیت زیادی در تولید مواد خوراکی است.
بکارگیری این ماده سبب دادن طعم تندی به غذا شده، و از آنجا که ماده شیمیایی با تولید انبوهاست، با قیمتی ارزان و حجمی فراوان در دسترس میباشد.
فسفریک دارای ضرر و زیان خاصی برای بدن انسان نبوده و حتی دارای عنصر فسفر است که اهمیت زیادی برای ساخت و ساز بدن موجودات زنده می باشد.
۲ - مواد شوینده صابونی و غیر صابونی
۳ – تولید مواد تصفیه آب و فاضلاب
۴– تولید پاک کننده های فسفاته صنعتی و تهیه ی نمکهای فسفاته
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.
۵– در تولید کود مانند کودهای فسفات دار مانند در امونیوم فسفات و ..
۶– پزشکی و دندانپزشکی
از اسید فسفریک در دندانپزشکی و اورتودنسی بهعنوان عامل آماده سازی (Etching) مینا و عاج دندان جهت تمیز کردن و افزایش اصطکاک سطح دندان استفاده میشود. همچنین از اسید فسفریک بهعنوان کاتالیست در ساخت آسپیرین بخاطر داشتن یون هیدروژن فراوان و آلایندگی کمتر در مقایسه با اسید کلریدریک و سولفوریک استفاده میشود. اسید فسفریک با فرمول H3PO4 به عنوان اورتوفسفریک اسید در پزشکی شناخته میشود و نمک ان اورتوفسفات است که یکی از درمانهای اصلی در انواعی از سنگهای کلیوی است که در تیپ III نوع جذبی هیپرکلسیوری، به دلیل نشت فسفات از کلیه، دیده میشود.
۷– 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 تولید شده تبدیل به ترکیب فسفات آهن سیاه شده که خود به عنوان عامل جلوگیری از خوردگی میتواند مورد استفاده قرار گیرد. اسید فسفریک به عنوان کاتالیزور در صنایع پتروشیمی کاربرد دارد.
۸– 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 تأثیر یکسانی داشته باشد. دریاچهها که از مواد مغذی غنی هستند از افزایش سرعت انباشتگی (Eutrophication) (خوراک آبی) 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. به عبارت دیگر پاککنندهای جدید به گونهای تهیه میشوند که با کلسیم (II) و منیزیم (II) یونهای سخت آب واکنش ندهند.
۹– صنعت آبکاری
نگهداری و مصرف اسید فسفریک
اسید فسفریک در صورت تماس با پوست باعث قرمز شدن و درد و تاول پوست می شود.
تماس با چشم باعث قرمزی، درد، کدر شدن میدان دید و سوختگی شدید و عمیق می شود.
گوارشی: سوزش، گیجی، تنگی تنفس، زخم گلو، بی هوشی و ضعف می شود.
نباید با فلزات، آلدئیه ها، سیانیدها، مرگاپتان ها، سولنیدها تماس داشته باشد.
دلیل استفاده از این ماده در نوشیدنی ها و سایر مواد غذایی چیست؟
تولید کنندگان در صنایع غذایی از این محصول برای بهبود طعم و حفظ تازگی محصولات خود به وفور استفاده می نمایند. نوشیدنی ها اغلب میزان اسیدیته ی خود را از این ماده به دست می آورند. با ایجاد طعم ترش و تند در نوشیدنی ها توسط این محصول می توان از احتمال بالای رشد کپک ها و قارچ ها در محلول های قندی و شیرین نوشابه ها جلوگیری نمود.
محصول فوق حاوی عنصری به نام فسفر است که به طور طبیعی نیز در بدن یافت می شود. این عنصر همراه با کلسیم برای سلامت و تقویت استخوان و دندان ها لازم و ضروری است. علاوه بر این عنصرP می تواند موجب حفظ و تقویت انرژی بدن شود و به ماهیچه ها در بازیابی عملکرد خود بعد از انجام کار های سنگین کمک نماید. همچنین در رشد و نمو ی افراد و تولید DNA و RNA نمی توان نقش فسفر را ندیده گرفت.
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.
