فسفریک اسید از جمله پرمصرف‌ترین مواد شیمیایی در صنعت است. در این مقاله به شرح مختصری از کاربرد های انواع مختلف این ماده به صورت خوراکی و صنعتی در درصد خلوص های متفاوت و همچنین انواع روش های مرسومی که امروز برای تولید این ماده استفاده می شود می پردازیم.  فسفریک اسید دومین اسید تولیدی از لحاظ مقدار بعد از سولفوریک اسید است. عمده ترین مصرف آن در تهیه کودهای شیمیایی مانند مونو آمونیوم فسفات، دی آمونیوم فسفات وکودهای فسفاته مایع می باشد. در صنایع شیمیایی دیگر مانند تهیه مونو، دی و تری سدیم فسفات، تری پلی فسفات مونو، دی و تری کلسیم فسفات نیز به کار می رود. اسید فسفریک در مقیاس تجاری به دو روش عمده فرایند تر (مرطوب) و فرایند حرارتی تولید می شود. اسید فسفریک حاصل از روش حرارتی،که از فسفر عنصری بدست می آید، بسیار گران و دارای ناخالصی کمتری نسبت به اسید فسفریک تولید شده در روش تر می باشد. در روش تر از  از سنگ معدن های فسفاته برای تولید اسید استفاده می شود. اسید فسفریک تهیه شده از روش تر در ساخت کودهای فسفاته و خوراک دام کاربرد دارد و می توان با تصفیه، آن را مناسب گرید تکنیکال و یا غذایی نمود. اسید فسفریک صنعتی دارای رنگ سیاه و بوی خاصی است و به علت داشتن ناخالصی هایی همچون آهن، مس، آرسنیک، جیوه و سایر یون های سمی و خطرناک به محیط زیست آسیب می رساند . اگرغلظت ناخالصی ها به کمتراز مقدارهای استاندارد نرسد،این مواد درگیاهان واندام های دام و طیورتجمع یافته و به بدن انسان نیزوارد می شوند.

این ماده قابلیت احتراق و انفجار ندارد اما در تماس با اغلب فلزات واکنش نشان داده و تولید گاز هیدروژن قابل اشتعال و انفجار می نماید. در  اسید فسفریک خورنده است و در تماس با پوست و چشم ممکن است موجب سوزش، قرمز شدن و در موارد حاد تر سوختن پوست و یا آسیب های ماندگار چشمی شود.

سنگ فسفات به عنوان تنها منبع اقتصادی تامین کربنات فسفری، در توسعه بخش کشاورزی و صنعتی دارای نقش بسیار مهم و حیاتی و غیر قابل جایگزین می باشد.  با توجه به نقش حیاتی این ماده در عرصه حیات، با افزایش جمعیت جهان، نیاز به آن افزایش چشمگیری یافته است. اهمیت فسفات ها و نقش آنها بعنوان کود در بخش کشاورزی در پایان سده هجدهم آشکار گردید. آشنائی با فسفات های طبیعی و شناخت قابلیت های بکارگیری آنها بعنوان کود در اوائل سده نوزدهم صورت گرفت و اولین کود فسفاتی متشکل از استخوان های پودر شده و فضولات پرندگان در همان زمان بکار برده شد. اما بکارگیری منظم و اصلی آن از حدود سال ۱۸۵۰ شروع و تا پایان سده نوزدهم تنها کاربرد تجاری فسفات تولید کود و کبریت بود. اولین کانسار مورد بهره برداری، در اروپا قرار داشت که متعاقبا ذخائر عظیمی از این سنگ در ایاالت متحده آمریکا، شمال افریقا و اقیانوسیه کشف و مورد بهره برداری قرار گرفتند. از آن زمان مصرف فسفات با توجه به نقش آن در ادامه حیات روز به روز افزایش یافته و زمینه های بکارگیری آن متنوع گردید. بطوریکه امروزه فسفات در زنجیره گسترده ای از صنعت و کشاورزی به کار می رود.

همانطوری که اشاره شد سنگ های فسفاتی تنها منبع تامین فسفر و ترکیبات آن محسوب می شوند و برای تولید ترکیبات مختلف فسفر دار در صنایع گوناگون ضروریست، این عنصر از سنگ های فسفاتی استحصال می شود. برای این کار از دو روش استفاده میگردد. ۱- روش حرارتی که در آن سنگ های فسفاتی را تحت تاثیر عامل حرارت قرار داده فسفر آنها بصورت گاز متصاعد شده و سپس آن را به صورت فسفر عنصری بازیابی می کنند. ۲- روش مرطوب که در آن سنگ های فسفاتی را تحت تاثیر اسیدسولفوریک، اسید نیتریک و یا اسید کلریدریک قرار داده و فسفر آنها بصورت اسید فسفریک بازیابی می شود. پس از سولفوریک اسید، فسفریک اسید دومین اسید تولیدی در جهان است. این اسید به عنوان ماده اولیه در تولید مواد پاک کننده، فراورده های غذایی، مواد دارویی، مکمل غذای دام و طیور، کود شیمیایی و تولید برخی از سموم استفاده می شود. فسفریک اسید به دو روش حرارتی(thermal) و مرطوب (wet) تولید می شود. در روش حرارتی از فسفر خالص به عنوان ماده اولیه استفاده می شود. غلظت اسید فسفریک تولید شده از فرایند حرارتی به طور معمول در محدوده ۷۵ تا ۸۵ درصد است. فراورده ی تولید شده از این روش دارای خلوص بالا بوده و به علت گران بودن تنها در تولید مواد پاک کننده، صنایع دارویی و غذایی استفاده می شود. بیش از ۹۰% فسفریک اسید تولیدی در جهان با روش مرطوب واکنش مستقیم سنگ فسفات با سولفوریک اسید تولید می شود.

در این روش نا خالصی های کادمیم، آهن، منیزیم، سرب، فلوئور و اورانیوم موجود در سنگ نیز با اسید واکنش داده و به صورت ناخالصی وارد فسفریک اسید می شوند. به فسفریک اسید تولید شده با روش مرطوب، فسفریک اسید صنعتی نیز گفته می شود. این اسید برای تولید کودهای شیمیایی (مانند دی آمونیم فسفات) و مکمل غذایی دام و طیور (مانند دی کلسیم فسفات) استفاده می شود. اگر غلظت ناخالصی ها به کمتر از مقدارهای استاندارد نرسد، این مواد در گیاهان و گوشت دام و طیور جمع شده و پس از مصرف به بدن انسان وارد می شوند. در نتیجه کاهش غلظت ناخالصی های سمی مانند منیزیم، فلوئور، سرب و کادمیم ضروری است. به عنوان مثال، مقدار استاندارد ناخالصی های موجود در فسفریک اسید مصرفی در تولید کودهای شیمیایی به ترتیب برای یون فلوئور حداکثر ppm1000 ،برای کادمیم و سرب حداکثر ppm5 و برای Mg نیز حداکثر ppm ۱۰۰ است.

اسید فسفریک دارای محدوده وسیعی از کاربردها است. در صنعت به دو صورت صنعتی و خوراکی موجود می باشد. اسید فسفریک صنعتی : اسید فسفریک صنعتی جهت تولید کود های شیمیایی دی آمونیوم فسفات مورد استفاده قرار می گیرد که به نسبت یک به یک در تولید استفاده می شود. همچنین در تولید کودهای شیمیایی دیگری به نام تریپل سوپر فسفات که از درصد P_۲O_۵ بالاتری برخوردار است نیز استفاده می گردد. این کود به لحاظ دارا بودن P_۲O_۵ بیشتر و مزایای دیگر آن نسبت به دی آمونیوم فسفات ارجحیت بیشتری دارد. این اسید با درجه خلوص در حد گرید صنعتی و دارای ناخالصی های کمتری است که از تصفیه ناقص اسید فسفریک خام بدست می آید. این اسید در صنایعی از قبیل تولید فسفاته کننده ها، رنگبرها و چربی زداها، صنایع تولید ظروف تفلونی، صنایع نساجی صنایع تولید مکمل های غذایی خوراک دام و طیور، صنایع تولید املاح فسفاته، شوینده های بهداشتی و سدیم تری پلی فسفات مصرف دارد. مورد مصرف اسید فسفریک صنعتی در صنایع نساجی بعنوان ماده کمکی و افزونی در تهیه کاتالیزورها و ساخت آنتی استاتیک ها ویژه (ضد جرقه) نساجی است. همچنین در تولید ظروف تفلون جهت پاکسازی آلودگی های نفت، پارافین و چربی از روی سطح آلومینیم نورد شده و چسبیدن بهتر تفلون به سطح آن مورد استفاده قرار می گیرد. اسید فسفریک صنعتی در تولید مونو و دی فسفات کلسیم بعنوان مکمل خوراک دام و طیور و نیز خمیر دندان مورد استفاده قرار می گیرد. از دیگر موارد مصرف اسید فسفریک در تولید مونوفلوئوروفسفات (ماده اولیه خمیر دندان و تامین کننده فلورید) فسفات روی (ماده اولیه فسفات کننده ها و رنگدانه های رنگسازی) می باشد.

اسید فسفریک خوراکی : اسید فسفریک خوراکی که فاقد هرگونه اثرات زیان آور بر روی سلامت موجودات زنده است در صنایع غذایی مانند روغن نباتی، نوشابه و بکینگ پودر مصرف دارد. شایان ذکر است که در بسیاری از موارد مصرف قید شده در مورد اسید فسفریک صنعتی به لحاظ عدم خلوص و دارا بودن برخی عناصر مزاحم سعی می گردد از اسید فسفریک خوراکی که دارای خلوص بالاتری است استفاده شود.

 در صنایع روغن نباتی اسید فسفریک برای تصفیه و جداسازی صمغ های موجود در روغن خام به میزان ۱۵/۰ درصد و در صنایع تولید عصاره نوشابه که قلم عمده مورد مصرف در نوشابه می باشد بعنوان طمع دهنده و تعدیل کننده طعم و نگهدارنده به میزان ۰۱۹/۰درصد مورد استفاده قرار می گیرد. استخراج با حلال روش بسیار متداول برای حذف اکثر ناخالصی ها از اسید فسفریک، استخراج با حلال آلی است. در این روش حلالی که کاملا یا تا حدودی امتزاج ناپذیر با آب می باشد، طی چندین مرحله با اسید فسفریک مخلوط شده و آن را در خود حل می کند. بدین ترتیب اکثر ناخالصی ها با باقی ماندن در فاز آبی از اسید جدا می شوند.

منبع: رنگ زدایی و تصفیه اسید فسفریک وت با روش استخراج با حالل و بررسی کارایی حالل های مختلف در راندمان عملیات ، محمد محمدپور، رجبقلی گلی نیا، بهرام وهاب زاده، مهدی عادلی نسب * حمیدرضا احمدزاده وسطی کالیی G-mail: [email protected] : الکترونیکی آدرس، احمدزاده حمیدرضا وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح، سازمان صنایع دفاع، گروه شیمیایی