اسید فسفریک (H₃PO₄) یکی از مهم‌ترین اسیدهای معدنی است که به دو روش اصلی تولید می‌شود:
- روش تر (مرطوب)
- روش حرارتی (خشک)
هر کدام از این روش‌ها ویژگی‌ها، مزایا و معایب خاص خود را دارند. در زیر به تفصیل این روش‌ها شرح داده شده‌اند:
روش تر (Wet Process)
این روش رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین روش تولید اسید فسفریک است و بیشتر برای تولید اسید فسفریک با خلوص پایین‌تر (مورد استفاده در کودهای شیمیایی) به کار می‌رود.
مواد اولیه:
- سنگ فسفات (معمولاً آپاتیت یا فسفات کلسیم).
- اسید سولفوریک (H₂SO₄)
مراحل تولید
۱. واکنش سنگ فسفات با اسید سولفوریک
سنگ فسفات با اسید سولفوریک واکنش داده می‌شود تا اسید فسفریک و سولفات کلسیم (گچ) تولید شود.
۲. فیلتراسیون
مخلوط حاصل از واکنش فیلتر می‌شود تا سولفات کلسیم (گچ) از اسید فسفریک جدا شود.
۳. تغلیظ
اسید فسفریک رقیق حاصل از فیلتراسیون، در یک تبخیرکننده تغلیظ می‌شود تا به غلظت مورد نظر برسد.
مزایا
- هزینه پایین تولید.
- مناسب برای تولید انبوه.
معایب
- اسید فسفریک تولیدی دارای ناخالصی‌هایی مانند فلزات سنگین و ترکیبات آلی است.
- خلوص پایین (معمولاً ۷۰-۷۵٪)
کاربردها
- تولید کودهای شیمیایی مانند سوپر فسفات و دی‌آمونیوم فسفات (DAP)
روش حرارتی (Thermal Process)
این روش برای تولید اسید فسفریک با خلوص بالا (خوراکی و صنعتی) استفاده می‌شود. در این روش، فسفر خالص سوزانده می‌شود و سپس محصول حاصل در آب حل می‌شود.
مواد اولیه
- فسفر خالص (P₄)
- اکسیژن (O₂)
- آب (H₂O)
مراحل تولید:
۱. سوزاندن فسفر
فسفر خالص در حضور اکسیژن سوزانده می‌شود تا پنتااکسید فسفر (P₂O₅) تولید شود
۲. حل کردن پنتااکسید فسفر در آب
پنتااکسید فسفر در آب حل می‌شود تا اسید فسفریک تولید شود.
۳. خالص‌سازی
اسید فسفریک تولید شده خالص‌سازی می‌شود تا ناخالصی‌ها حذف شوند. که شامل سه مرحله می باشد:
- فیلتراسیون: جهت جداسازی ذرات جامد
- تقطیر: جهت حذف ناخالصی های فرار
- استفاده از رزین تبادل یونی: جهت حذف فلزات سنگین و سایر ناخالصی های یونی
جهت تولید اسید فسفریک با گرید خوراکی دو مرحله دیگر نیز وجود دارد:
۴. تغلیظ اسیدفسفریک:
اسیدفسفریک خالص شده در یک تبخیرکننده (evaporator) تغلیظ می شود تا به غلظ مورد نظر (75-85%) برسد.
ویژگی های اسیدفسفریک گرید خوراکی
- خلوص بالا : بیش از 85 درصد
- عدم وجود ناخالصی های مضر : مانند فلزات سنگین آرسنیک و ترکیبات آلی
- شفافیت: محلول شفاف و بدون رنگ
- اسیدیدیته: PH بسیار پائین (حدود 1 تا 2)
مزایا:
- تولید اسید فسفریک با خلوص بالا (۸۵٪ یا بیشتر)
- مناسب برای مصارف خوراکی و دارویی
معایب:
- هزینه بالای تولید به دلیل نیاز به فسفر خالص.
- مصرف انرژی زیاد.
کاربردها:
- تولید نوشابه‌ها و مواد غذایی.
- صنایع دارویی و شیمیایی.
روش کوره‌ای (Furnace Process)
این روش مشابه روش حرارتی است، اما در مقیاس بزرگ‌تر و با استفاده از کوره‌های صنعتی انجام می‌شود. این روش نیز برای تولید اسید فسفریک با خلوص بالا استفاده می‌شود.
روش هیدرولیز (Hydrolysis)
در این روش، ترکیبات فسفری مانند کلرید فسفریل (POCl₃) یا پنتااکسید فسفر (P₂O₅) در آب هیدرولیز می‌شوند تا اسید فسفریک تولید شود.
