Fani napojów bezalkoholowych, takich jak Coca-Cola, rzadko badają etykiety ze składem produktu. I na próżno - jest informacja o suplemencie E338, którego słodzone rozwiązania przypominają agrest do smaku. Jest to kwas ortofosforowy, który znalazł zastosowanie nie tylko w żywności, ale także w przemyśle chemicznym i lotniczym, medycynie i rolnictwie.

Z powodzeniem stosuje się go także w inżynierii mechanicznej do ochrony przed najgroźniejszym wrogiem, korozją, ponieważ podczas obróbki powierzchni metalowych roztworami z dodatkami cynku i manganu (tzw. Fosforanowanie) uzyskuje się obojętną warstwę ochronną. Bardzo cenione przez te cechy i rzemieślników domowych, którzy własnymi rękami przywracają lakier używanych samochodów.

Właściwości fizyczne i chemiczne

Kwas fosforowy (lub po prostu fosforowy) jest nieorganicznym kwasem trójzasadowym o wzorze chemicznym H3PO4. Ma średnią wytrzymałość i, w standardowych warunkach, występuje w postaci bezbarwnej bezwonnej cieczy lub przezroczystych kryształów, które aktywnie pochłaniają parę wodną z powietrza, rozprzestrzeniają się i wymagają przechowywania w szczelnie zamkniętych naczyniach. W stanie stopionym jest podatny na przechłodzenie, gęstnieje do oleistości w temperaturze +15 ° C, staje się szklisty w temperaturze -121 ° C, topi się w temperaturze +42, 35 ° C, wrze w temperaturze +158 ° C, a po podgrzaniu powyżej + 213 ° C przechodzi w kwas pirofosforowy H4P2O7.

Jest rozpuszczalny w większości rozpuszczalników, z których głównymi są woda i alkohol etylowy. Jego 85% wodny roztwór, bezbarwny i bezwonny, podobny do syropu, nazywa się kwasem fosforowym. Wykazuje właściwości kwasu lub zasady w zależności od warunków, reagując z zasadami, solami słabych kwasów, zasadowymi tlenkami i amoniakiem. Tworzy wybuchowy wodór, wchodząc w interakcje z metalami o tej samej kolejności aktywności, aw wyniku jakościowej reakcji z osadami nierozpuszczalnych kryształów azotanu srebra.

Fosforany soli zajmują ważne miejsce w procesach biochemicznych zwierząt i roślin, syntetyzują substancje biologicznie czynne. Estry fosforanowe adenozyny ATP, AMP i ADP są głównymi składnikami metabolizmu energetycznego, a grupa fosforanowa jest integralną częścią cząsteczek DNA i RNA.

Proces produkcyjny

W warunkach laboratoryjnych otrzymuje się:

  • Rozpuszczanie tlenku fosforu (V) w wodzie po podgrzaniu.
  • Przez hydrolizę pentachlorku fosforu w gorącej wodzie.
  • W reakcji stężonego kwasu azotowego z białym fosforem.

Przemysł stosuje metody termiczne i ekstrakcyjne (siarkowe). Metoda termiczna, która pozwala osiągnąć najwyższą czystość produktu, obejmuje następujące etapy:

  • Utlenianie fosforu elementarnego przez spalanie w nadmiarze powietrza z wytworzeniem dekautlenku tetrafosforu (bezwodnika fosforowego).
  • Nawodnienie i absorpcja pary w specjalnych wieżach.
  • Kondensacja powstałego kwasu z wychwytywaniem mgły z fazy gazowej.

W metodzie ekstrakcji stosuje się reakcję rozkładu soli siarkowych naturalnych soli z wydajnością do 95%. Etapy procesu:

  • Mieszanina kwasu siarkowego i naturalnego fosforanu, tzw. pulpa z leja jest podawana do ekstraktora - kadzi wyłożonej stalą z mieszadłem.
  • W ciągu 4 godzin pulpa podgrzana do 90 ° C przechodzi szeregowo takich reaktorów. W rezultacie powstaje kwas fosforowy i krystalizuje siarczan wapnia.
  • W celu oddzielenia miazga wchodzi w perforowaną taśmę za pomocą tkaniny filtracyjnej, a gotowy produkt jest zbierany przez otwory w komorach próżniowych.

Zasady transportu i przechowywania

Kwas fosforowy jest pakowany i oznakowany zgodnie z GOST 3885–73 „Odczynniki i substancje bardzo czyste. Zasady przyjmowania, pobierania próbek, pakowania, pakowania, etykietowania, transportu i przechowywania ”. Symbol musi znajdować się na pojemniku zgodnie z GOST 19433–88 „Niebezpieczne towary. Klasyfikacja i oznakowanie. ” Substancja może być transportowana wszystkimi środkami transportu, zgodnie z obowiązującymi przepisami.

Do tego odpowiednie są szczelnie zamykane gumowane i stalowe cysterny kolejowe, specjalistyczne cysterny, plastikowe kostki, beczki i puszki, butelki z polietylenu i szkła. Do przechowywania w opakowaniu producenta stosuje się ogrzewane pomieszczenia magazynowe. Aby, bez zmiany właściwości fizyko-chemicznych, przekształcić skrystalizowany kwas w stan ciekły, należy zastosować powolne ogrzewanie do 60 ° C.

Środki ostrożności

Jako niepalna i niewybuchowa ciecz jest substancją drugiej klasy zagrożenia pod względem działania na organizm ludzki. Jeśli zostanie przekroczone jego maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu pokojowym, w błonach śluzowych gardła i nosa rozwijają się zmiany zanikowe, miażdżenie zębów, kaszel i oparzenia oraz zapalenie oczu i skóry. Do wszystkich działań z lekiem należy nosić gumowe rękawice, respirator i okulary ochronne, przestrzegać higieny osobistej, włączyć wentylację nawiewno-wywiewną lub pracować pod wyciągiem.

Jeśli na ciele pojawi się wyciek kwasu, musisz najpierw pozbyć się mokrych części ubrania. Dotknięty obszar skóry jest obficie nawadniany bieżącą wodą i należy na nią wpływać płynem, a nie pocierać go mokrymi chusteczkami lub ręcznikiem. Pojedyncze mycie trwa do 20 minut, jeśli uczucie pieczenia powtarza się, procedura zostaje wznowiona. Na dotknięty obszar nakłada się bezpłatny opatrunek z gazy i wzywa się lekarza, z silnym bólem przyjmuje się środek przeciwbólowy. Rozlany kwas zobojętnia się alkaliami.

Bez względu na to, jak atrakcyjna jest reklama, nadmierne spożywanie żywności i napojów gazowanych zawierających kwas fosforowy z konieczności będzie szkodliwe dla zdrowia. Przenikając do krwi, fosforany pogarszają stężenie hemoglobiny i gęstość, wypłukiwają wapń z organizmu, aw rezultacie prowadzą do osteoporozy, niszczą szkliwo zębów i zwiększają kwasowość organizmu oraz występowanie chorób żołądka i jelit.

Obszary zastosowania

Kwas fosforowy i jego pochodne są szeroko stosowane w wielu różnych dziedzinach życia ludzkiego. Wśród głównych obszarów można wymienić:

  • Produkcja prostych nawozów fosforowych (superfosforanów i fosforytów), złożonych i złożonych mieszanek nawozowych.
  • Zastosowanie fosforanów paszowych jako jednego z ważnych dodatków w rolnictwie umożliwia zwiększenie średniego dziennego przyrostu masy u świń i babek oraz zwiększenie produkcji mleka i jaj.
  • Estry i sole są szeroko stosowane w produkcji dodatków do zmiękczania wody i syntetycznych detergentów, są częścią środka powierzchniowo czynnego w produkcji cementu. Wiążą jony wapnia i magnezu, które odpowiadają za sztywność i pogarszają jakość prania.
  • W odlewnictwie i obróbce metali stwierdzono zastosowanie kwasu fosforowego z rdzy - do fosforanowania, jako topnika do lutowania stali nierdzewnej, metali żelaznych i utlenionej miedzi, do polerowania i czyszczenia powierzchni.
  • W przemyśle tekstylnym - do impregnacji ognioodpornej i farbowania wełny i skóry, włókien naturalnych i syntetycznych.
  • W produkcji chemicznej służy jako katalizator syntezy organicznej i surowiec do odczynników.
  • W dziedzinie lotnictwa jego etery są składnikami płynu hydraulicznego silników lotniczych i odladzaczy paliwa rakietowego.
  • W przemyśle wydobywczym i naftowym fosforany sodu są wykorzystywane do przeróbki rudy i przygotowywania zawiesin wiertniczych.
  • W jednostkach zamrażających jest częścią freonu. Służy również do produkcji różnych marek szkieł specjalnych, w tym optycznych, ceramicznych i porcelanowych, światłoczułych emulsji do papieru fotograficznego i folii.
  • W produkcji materiałów ogniotrwałych fosforany służą jako wypełniacze do betonu ogniotrwałego, jako surowce do desek fosforowych i niepalnego polistyrenu, powłoki ognioodporne (lakiery, farby, emalie, podkłady i impregnaty).
  • W medycynie jego rozwiązania zapobiegają kamicy moczowej i problemom żołądkowym. W stomatologii stosuje się je do produkcji cementów, kompozycji do trawienia szkliwa zębów i obróbki wewnętrznych powierzchni koron.
  • W przemyśle drzewnym fakt, że impregnacja kwasem fosforowym sprawia, że ​​materiał jest niepalny - czyni go ognioodpornym. Na przykład przy produkcji zapałek sztyfty osiki są impregnowane 1, 5% roztworem, aby uniknąć rozkładu.
  • W przemyśle spożywczym dodatek E338 reguluje kwasowość, wydłuża okres przydatności do spożycia, zachowuje smak i wzmacnia działanie przeciwutleniaczy. Jest szeroko stosowany do pieczenia proszków, serów przetworzonych, napojów gazowanych, mieszanek dla dzieci, marmolady i ciast, kiełbas i cukru.

Ochrona przed rdzą

Zarówno w składzie podkładów do metalu, jak iw czystej postaci kwas fosforowy znalazł dość szerokie zastosowanie w walce z rdzą: od przetwarzania mechanizmów przemysłowych i urządzeń technologicznych po ochronę części samochodów osobowych. Zespoły wytwornic pary, systemów ogrzewania i zaopatrzenia w wodę, wymienników ciepła kotłów i kotłów - wszystkie z nich są narażone na agresywne wpływy i wymagają ochrony. Jako część konwertera rdzy kwas nie tylko usuwa produkty rozkładu z powierzchni, ale także tworzy szarawą, oleistą warstwę fosforanów. Chroni to przed korozją i uszkodzeniami mechanicznymi, przyczynia się do dobrej przyczepności następujących warstw powłoki.

Termin „trawienie” w obróbce metali oznacza zestaw środków do usuwania części powierzchni materiału za pomocą odczynników chemicznych . Proces rozpoczyna się od oczyszczenia zanieczyszczeń olejowych i tłuszczowych, które zakłócają interakcję. Następnie metal traktuje się 20% roztworem kwasu fosforowego, ogrzanym do 80 ° C, a następnie 2% roztworem z dodatkami żelaza w 70 ° C. Odczynnik jest dość drogi, więc jego zastosowanie jest ekonomicznie opłacalne tylko pod warunkiem regeneracji i dobrego usunięcia rdzy złuszczającej z powierzchni.

Trawienie odbywa się przez zanurzenie w kąpieli kwasoodpornej lub w specjalnych instalacjach metodą strumieniową, w której produkt jest natryskiwany roztworem pod ciśnieniem. Ten mechaniczny wpływ uderzenia kropli na powierzchnię części w połączeniu z reakcją chemiczną znacznie zwiększa szybkość trawienia. Do pracy z dużymi produktami i konstrukcjami metalowymi stosuje się pasty kwasowe, które nakłada się pędzlem, odczekuje na usunięcie rdzy, a następnie traktuje powierzchnię wodą i pasywnym roztworem 2% azotynu sodu.

Kwas fosforowy jest częścią specjalnych konwerterów rdzy, dwuskładnikowych systemów składających się z podstawy i utwardzacza. Bezpośrednio przed malowaniem łączy się je, miesza i nakłada na powierzchnię za pomocą pędzla lub sprayu. Czas schnięcia wynosi 2 godziny w temperaturze pokojowej, ale nałożenie następujących warstw powłoki można wykonać dopiero po jednym dniu, aby zakończyć proces konwersji produktów korozji. Oprócz usuwania osadów rdzy z metali kwas służy do delikatnego czyszczenia szkliwa i wyrobów ceramicznych, w tym hydrauliki.

Wybierając metodę usuwania rdzy kwasem fosforowym, postępuj zgodnie z wymogami sytuacji. Jeśli planujesz czyszczenie tylko przez zanurzenie, musisz kupić i rozcieńczyć wystarczającą ilość produktu o stężeniu 85%. Jeśli chcesz nie tylko usunąć rdzę, ale także utworzyć folię ochronną do barwienia, powinieneś preferować fabryczny konwerter, który już zawiera wszystkie niezbędne dodatki.

Jeśli konieczne jest zagruntowanie powierzchni, pomocne będą podkłady-konwertery, ponieważ można je następnie nakładać lakierem lub farbą. Konwertery modyfikujące dają jedynie właściwości hamujące i hydrofobowe, ale nie mogą służyć jako startery. W każdym razie akwaforta jest rozwiązaniem pośrednim, które wymaga wykończenia.

Kategoria:

Technologia