اسید فسفریک چیست؟ بررسی جامع و کاربردهای صنعتی و روزمره

اسید فسفریک ماده معدنی با ساختار اسیدی است که از عناصر فسفر، اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است. از این رو هم به دلیل خواص اسیدی و هم به عنوان منبع بور در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی بهداشتی، کشاورزی، فلزکاری و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ کاربردهایی که این ترکیب شیمیایی از خود نشان می‌دهد، بر مبنای ماهیت و ساختار اسید فسفریک است که آن را به اسیدی با کاربرد گسترده در هر صنعت تبدیل کرده است و تقریبا در هر بخش از زندگی ردپایی از این ترکیب دیده می‌شود.

با توجه به اهمیت اسید فسفریک در این مطلب از آوینا تجارت اطلس شما را دعوت می‌کنیم که تا انتهای مقاله با ما همراه باشید تا درباره ساختار و خواص اسید فسفریک، کاربردها، مزایا، معایب و خطرات این ماده بیشتر آشنا شوید.

اسید فسفریک چیست ؟

فسفریک اسید یا اسید ارتو فسفریک جزو اسیدهای معدنی بی‌رنگ و بی‌بو است که قابلیت این را دارد کاتیون‌های دو ظرفیتی مثل منیزیم، آهن و کلسیم را به هم وصل کند. ساختار و فرمول شیمیایی اسید فسفریک به صورت H₃PO₄ است که نشان می‌دهد ترکیب اصلی این اسید را فسفات تشکیل داده است. همین یون فسفات با امکان تبدیل به فسفر، باعث ایجاد کاربردهای زیادی از این ماده در صنایع می‌شود. از طرفی ما با یک ترکیب اسیدی روبه‌رو هستیم که در جایگاه خود نقش‌های دیگری نیز در صنعت ایفا می‌کند که در ادامه مفصل‌تر در این باره توضیح خواهیم داد.

فسفریک اسید از جمله مواد شیمیایی است که در دو گرید خوراکی با خلوص کمتر و در گرید غذایی با درصد خلوص بیشتر به فروش می‌رسد. این اسید ترکیبی است که  قابلیت تنظیم اسیدیته محلول‌های مختلف را برعهده دارد و از این نظر در جایگاه دوم اسیدهای افزودنی تنظیم کننده pH در صنایع غذایی قرار می‌گیرد.

تولید اسید فسفریک

تهیه و تولید فسفریک اسید اغلب به دو روش مرطوب (تر) و خشک (حرارتی) انجام می‌گیرد که در ادامه هر یک از این روش‌های صنعتی را با هم بررسی می‌کنیم:

تولید اسید فسفریک با روش تر

متداول‌ترین روش تولید فسفریک اسید به ویژه برای مصارف کشاورزی، روش تر یا مرطوب نام دارد که در آن اسید فسفریک تولیدی به صورت مستفیم از سنگ معدن به دست می‌آید. با توجه به منشا طبیعی بودن این روش و مراحل پیش رو، محصول نهایی درجه خلوص به نسبت کمتری دارد و از طرف دیگر با هزینه‌های بیشتری نیز همراه است؛ البته با این روش می‌توان حجم زیادی از اسید فسفریک را تولید کرد و در کودهای فسفاته به کار برد.

مطابق فرایندهای موجود برای تولید اسید فسفریک به روش تر، ابتدا سنگ معدنی یا کانی فسفاته خرد و آسیاب می‌شود. پس از آن آسیاب‌هایی که حاوی مقادیری از فسفریک اسید هستند با اسید سولفوریک 55 درصد به مخزن انتقال پیدا می‌کنند تا فرایند واکنش برای تشکیل محصول از طریق همزدن و کنترل درجه حرارت انجام گیرد. طی این واکنش گازهایی از راکتور خارج می‌شوند که با انتقال به برج جذب، بازیابی می‌شوند. واکنش انجام گرفته در راکتور علاوه بر اسید فسفریک، نمک کلسیم سولفات 2 آبه را نیز به دست می‌دهد.

پس از انجام واکنش در راکتور، شیرآبه حاصله به فیلترها منتقل می‌شوند تا اسید فسفریک محصول از کیک جدا شود. به این ترتیب اسید به دست آمده از فیلترها با تبخیرکننده‌های دارای مبدل حرارتی تغلیظ می‌شوند و تولید اسید فسفریک خوراکی با خلوص بالا تکمیل می‌شود.

تولید اسید فسفریک با روش خشک

در روش خشک یا حرارتی تولید فسفریک اسید از خود عنصر فسفر به عنوان ماده اولیه واکنش استفاده می‌کنند. محصولی که تحت واکنش با روش خشک به دست می‌آید، خالص‌تر و گران‌تر از روش تَر است.

در این روش برای تولید اسید فسفریک صنعتی ابتدا مخلوط فسفر مایع به محفظه احتراق منتقل می‌شود تا در اثر واکنش اکسیداسیون به P₄O₁₀ تبدبل شود. P₄O₁₀ به دست آمده طی این روش وارد برج بعدی می‌شود تا هیدراته شود. بخاراتی که طی این عملیات باقی می‌مانند، در واحد شست‌وشو به فسفریک اسید رقیق تبدیل می‌شوند. از آن جایی که محصول به دست آمده خلوص بالایی دارد، در گرید صنعتی به کار گرفته می‌شود؛ اما اگر لازم باشد در صنایع غذایی مورد استفاده قرار گیرد، ناخالصی‌های آرسنیک آن با عبور از گاز H2S جذب شده و اسید فسفریک خالص تشکیل می‌شود.

کاربرد اسید فسفریک

بخش فسفات و خاصیت اسیدی در ترکیب معدنی اسید فسفریک باعث شده تا این ماده کاربرد گسترده‌ای در صنایع از خود نشان دهد. این کاربردها از صنعت داروسازی و غذایی گرفته تا فلزکاری و کشاورزی متغیر است. حال توضیحات جامع‌تری درباره کاربرد اسید فسفریک در هر صنعت ارائه می‌دهیم:

کاربرد اسید فسفریک در صنعت غذا و نوشیدنی

خاصیت امولسیفایری، طعم دهندگی، غلیظ کنندگی و تثبیت کنندگی بافت مواد غذایی و نوشیدنی‌ها باعث می‌شود تا اسید فسفریک نقش گسترده‌ای در صنعت غذا و نوشیدنی ایفا کند.

• گرید 85 درصد اسید فسفریک به‌عنوان افزودنی مجاز به نوشابه اضافه می‌شود تا طعم آن بهبود بخشیده شود.
• فسفریک اسید به جهت متعادل سازی pH به محصولات غذایی اضافه می‌شود تا ماندگاری مواد غذایی افزایش یابد و رشد میکروارگانیسم‌ها مهار شود.
• با توجه به خصلت اسیدی که این ترکیب دارد، از رشد هر گونه باکتری و کپک نیز در مواد و محصولات غذایی جلوگیری می‌شود.
• برای افزایش قوام و بهبود طعم مرباها و ژله‌ها، سراغ استفاده از اسید فسفریک می‌روند.
• عامل مغذی مخمر در ساختار اسید فسفریک باعث می‌شود تا برای تولید نان و شیرینی نیز از این ماده استفاده کنند.

کاربرد اسید فسفریک در صنعت کشاورزی

فسفر از جمله عناصر اصلی برای رشد گیاهان است که جایگاه اصلی خود را با ترکیب با نیتروژن و پتاسیم در کودهای کشاورزی به دست می‌آورد. فسفریک اسید منبع اصلی فسفر است که در تهیه کود به کار گرفته می‌شود تا فرایند فتوسنتز گیاهان تسریع یابد. علاوه براین از اسید فسفریک به دلیل داشتن خاصیت اسیدی برای کنترل pH و اصلاح خاک‌های قلیایی استفاده می‌شود. همین عامل باعث می‌شود تا عناصر مغذی بهتر و کنترل شده‌تر جذب ریشه گیاهان شوند و اثر منفی بر روی رشد گیاهان گذاشته نشود.  

کاربرد اسید فسفریک در صنعت فلزکاری

در صنعت فلزکاری اسیدفسفریک را به‌عنوان عامل زنگ‌زذا و کاهش دهنده نفوذ مواد خورنده به ساختار فلز یاد می‌کنند. اسید فسفریک قابلیت این را دارد که اکسیدها و زنگ زدگی‌های سطوح فلزی را از بین ببرد و با فسفاته کردن سطح فلز، یک لایه محافظ روی آن ایجاد کند تا هم از خوردگی و زنگ زدگی فلز جلوگیری شود و هم چسبندگی پوشش‌های رنگی روی فلز بهبود پیدا کند.

 علاوه بر این‌ها، فسفریک اسید نقش بهبود دهنده کیفیت آلیاژ  را در برخی فرایندهای حرارتی را دارد و از این رو به مواد اولیه در تولید آلیاژها و فلزات اضافه می‌شود.

کاربرد اسید فسفریک در صنعت داروسازی

اسید فسفریک را می‌توان یکی از مواد مهم در صنعت داروسازی تلقی کرد. این ماده به عنوان منبع فسفر ، ضدعفونی کننده و یا عامل اسیدی در برخی فرمولاسیون‌های دارویی به کار گرفته می‌شود. با توجه به pH پایین اسید فسفریک، برای پایدارسازی محلول‌های دارویی در یک محدوده مشخصی از حالت اسیدی سراغ استفاده از این نوع اسید می‌روند. از این رو فسفریک اسید در تهیه شربت‌ها، قرص‌ها و قطره‌های دارویی به وفور استفاده می‌شود.

نکته دیگری که در مورد این ترکیب اسیدی وجود دارد، قابلیت جذب و انحلال بالای اسید فسفریک در داروها است که می‌تواند جذب برخی داروها را بهبود ببخشد و از این در داروهای تزریقی اهمیت بالایی دارد.

کاربرد اسید فسفریک در صنایع آرایشی و بهداشتی

در صنایع آرایشی و بهداشتی، اسید فسفریک در محصولات مراقبت شخصی، پاک کننده لاک ناخن، میسلار واتر و در مواردی به عنوان سفید کننده دندان استفاده می‌شود. این ماده با تنظیم pH، به پایداری و افزایش تاریخ انقضای محصولات کمک می‌کند و از این رو ماده نگهدارنده مهمی برای محصولات آرایشی و بهداشتی محسوب می‌شود.

با توجه به خصلت اسیدی در اسید فسفریک، این ترکیب شیمیایی نقش ماده فعال برای از بین بردن لکه‌ها و رسوبات دندان را نیز دارد و به درخشندگی و بهبود ظاهر دندان‌ها کمک می‌کند.

کاربرد اسید فسفریک در تولید مواد شوینده و پاک‌کننده

خصلت اسیدی و قدرت پاک کنندگی و ضدعفونی کنندگی اسید فسفریک باعث شده تا این ماده کاربرد گسترده‌ای در تولید موارد شوینده و انواع پاک کننده‌ها داشته باشد. از این رو در فرمولاسیون شامپو، نرم کننده‌ها و انواع شوینده‌ها سراغ استفاده از فسفریک اسید می‌روند تا آلودگی‌ها و چربی‌ها از پوست و مو زدوده شود.

علاوه بر تمامی این موارد قابلیت کنترل pH به محصولات شوینده و مراقبت پوست و مو کمک می‌کند تا کارایی مواد فعال آن‌ها بیشتر شود و حالت پذیری و درخشندگی موها بهبود پیدا کند. به خاطر همین عوامل در فرمولاسیون محصولات شوینده و بهداشتی نیز به وفور سراغ به کار گیری فسفریک اسید می‌روند.

کاربرد اسید فسفریک در صنایع الکترونیک

در صنعت الکترونیک بخشی تحت عنوان پیش پردازش سطوح و قطعات الکترونیکی داریم که در این بخش استفاده از اسید فسفریک باعث افزایش عملکرد قطعات تولیدی می‌شود. از طرفی گاهی اوقات اسید فسفریک برای جلوگیری از خوردگی سطوح الکترونیکی و افزایش چسبندگی به صورت لایه فسفاته بر روی این سطوح اضافه می‌شود.

کاربرد بعدی فسفریک اسید در صنایع الکترونیک مربوط به تولید مدارهای چاپی است که برای از بین بردن اکسیدهای فلزی روی سطوح مدار استفاده می‌شود. این ماده در تولید مدارهای چاپی عامل اچینگ (Etching) بوده و مس را از فرایند تولید مدارهای چاپی حذف می‌کند.  

خطرات استفاده از اسید فسفریک

اسید فسفریک به دلیل داشتن خاصیت اسیدی و ساختار شیمیایی، همانند هر ماده شیمیایی دیگری خطراتی برای سلامتی و محیط زیست دارد. در ذیل به این خطرات اسید فسفریک اشاره می‌کنیم:

• اسید فسفریک اسیدی با درجه اسیدیته بالا نیست؛ اما اگر گرم شود باعث تحریک گلو و بینی می‌شود و به ریه‌ها آسیب می‌رساند.
• این ماده در اثر تماس با پوست، باعث قرمزی، التهاب و بعضا سوختگی پوست می‌شود.
• تماس چشمی با این ماده به ایجاد سوختگی و تاری دید منجر می‌شود. در صورتی که غلظت ماده تماسی با چشم بیشتر باشد، ممکن است باعث کوری نیز شود.
• بلع فسفریک اسید سوزش گلو، درد معده و همچنین حالت تهوع و استفراغ را با خود به دنبال دارد.
• اسید فسفریک در ترکیب و واکنش با برخی مواد شیمیایی مانند اکسید کننده‌ها، بازها، فلزات فعال و غیره ممکن است گازهای سمی تولید کند که در این حالت خطر انفجار و آلودگی محیط وجود دارد. سمی بودن برخی از این گازهای تولیدی نیز بسیار برای سلامتی خطرناک بوده و گاها کشنده است. بنابراین اسید فسفریک را در محیط‌های کنترل شده و دور از این مواد نگهداری کنید.

مزایا و معایب استفاده از اسید فسفریک

به دنبال کاربردهایی که برای اسید فسفریک در صنایع بررسی کردیم، به خوبی می‌توان متوجه مزایای فسفریک اسید در صنعت و زندگی روزمره شد. اما این ماده نیز مانند هر ترکیب شیمیایی دیگر معایبی هم به دنبال دارد. لذا ابتدا مزایای اسید فسفریک را بررسی می‌کنیم و سپس مضرات اسید فسفریک را شرح می‌دهیم:

مزایای اسید فسفریک

اسید فسفریک در صنایع مختلف به دلیل مزایایی زیادی که دارد، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این بخش به شرح مزایای اسید فسفریک می‌پردازیم:

• فسفریک اسید به عنوان افزودنی برای ایجاد طعم ترش، حفظ تازگی و افزایش زمان ماندگار به محصولات و مواد غذایی اضافه می‌شود.
• در کودهای شیمیایی اسید فسفریک نقش منبع بور  را ایفا می‌کند و به رشد و نمو گیاهان کمک می‌کند.
• در صنایع آرایشی و بهداشتی برای تنظیم pH و پاک کنندگی و چربی زدایی از اسید فسفریک استفاده می‌کنند.
• اسید فسفریک در حذف فلزات سنگین و از بین بردن خوردگی نیز نقش دارد و لایه محافظی روی سطوح فلزی ایجاد می‌کند که این لایه مانع خوردگی می‌شود.

معایب اسید فسفریک

مصرف مواردی که حاوی فسفر پنهان هستند برای سلامتی بدن بسیار مشکل‌زا است. اسید فسفریک نیز در این دسته بندی قرار می‌گیرد و از آن جایی که در مواد غذایی و نوشیدنی‌های گازدار استفاده می‌شود، باعث آسیب‌های جدی به بدن می‌شود. در ذیل معایب استفاده از اسید فسفریک را بیشتر بررسی می‌کنیم:

• افزایش مصرف اسید فسفریک منجر به کاهش تراکم استخوان و کاهش کلسیم در بدن می‌شود.
• مصرف مواد غذایی حاوی فسفر باعث ایجاد تغییراتی در ادرار و ایجاد بیماری‌های مزمن کلیوی و سنگ کلیه می‌شود.
• مصرف بیش از حد فسفر موجود در اسید فسفریک هورمون پاراتیروئید را افزایش می‌دهد و همین موضوع تراکم مواد معدنی استخوان‌ها را کاهش و باعث بروز بیماری‌های قلبی می‌شود.
• مصرف مواد غذایی و نوشیدنی‌های حاوی اسید فسفریک به مرور به مینای دندان آسیب می‌رساند و خطر پوسیدگی را افزایش می‌دهد.

خرید اسید فسفریک گرید خوراکی و صنعتی

فسفریک اسید از جمله ترکیبات اسیدی رایج در صنعت است که ردپای آن در هر بخش از زندگی به خوبی نمایان است. از ترکیب در نوشابه‌های گازدار و فرمولاسیون داروها گرفته تا مواد شوینده و محصولات مراقبت پوست و مو، همگی حاوی فسفریک اسید هستند. همین عوامل باعث می‌شود تا خرید اسید فسفریک در اولویت صنایع و کسب‌وکارهای بسیاری قرار گیرد. از این رو آوینا تجارت اطلس با بررسی شرایط و نیاز بازار، اسید فسفریک را با کیفیتی درجه یک و به قیمت عمده در اختیار صاحبان صنایع و کسب‌وکارها قرار می‌دهد تا خریداران بتوانند مواد اولیه مورد نیاز خود را به صورت مستقیم از کارخانجات تامین کنند.

سوالات متداول 

با توجه به اهمیت اسید فسفریک در صنایع و زندگی روزمره، در این بخش به سوالات متداول کاربران در خصوص فسفریک اسید پاسخ می‌دهیم: