Любителі безалкогольних газованих напоїв типу «Кока-Коли» рідко вивчають етикетки зі складом продукту. І дарма - там присутня інформація про добавку E338, підсолоджені розчини якої за смаком нагадують агрус. Це і є ортофосфорна кислота, що знайшла застосування не тільки в харчовій, але і в хімічній і авіаційної промисловості, медицині і сільському господарстві.

А ще вона з успіхом використовується в машинобудуванні для захисту від найнебезпечнішого ворога, корозії, адже при обробці металевих поверхонь її розчинами з добавками цинку і марганцю (т. Н. Фосфатировании) виходить інертна захисна плівка. Високо оцінили ці якості і домашні майстри, своїми руками відновлюють лакофарбове покриття на старих автомобілях.

Фізичні та хімічні властивості

Ортофосфорна (або просто фосфорна) кислота - неорганічна трёхосновная кислота з хімічною формулою H3PO4. Має середню силу і при стандартних умовах існує у вигляді безбарвної рідини, яка не має запаху, або прозорих кристалів, які активно поглинають водяну пару з повітря, розпливаються і вимагають зберігання в щільно закритому посуді. У розплавленому стані схильна до переохолодження, загусає до маслянистості при +15 ° C, стає стеклообразной при температурі -121 ° C, плавиться при +42, 35 ° C, кипить при +158 ° C, а при нагріванні вище +213 ° C переходить в пірофосфорна кислоту H4P2O7.

Розчиняється в більшості розчинників, головні з яких - вода і етиловий спирт. Її 85% водний розчин без кольору і запаху, по консистенції схожий на сироп, і називають ортофосфорної кислотою. Властивості кислоти або підстави вона проявляє в залежності від умов, реагуючи з підставами, солями слабких кислот, основними оксидами і аміаком. Утворює вибухонебезпечний водень при взаємодії з металами, що стоять перед ним в ряду активності, а в результаті якісної реакції з нітратом срібла випадають жовті нерозчинні кристали.

Солі фосфати займають важливе місце в біохімічних процесах тварин і рослин, синтезують біологічно активні речовини. Фосфорні ефіри аденозину АТФ, АМФ і АДФ є основними компонентами енергетичного обміну, а фосфатна група - складовою частиною молекул ДНК і РНК.

Процес виробництва

У лабораторних умовах її отримують:

  • Розчиненням оксиду фосфору (V) в воді при нагріванні.
  • Гідролізом пятихлористого фосфору в гарячій воді.
  • При реакції концентрованої азотної кислоти з білим фосфором.

У промисловості використовують термічний і екстракційний й (сірчанокислотний) методи. Термічний спосіб, що дозволяє досягти найбільшої чистоти продукту, включає такі стадії:

  • Окислення елементного фосфору при спалюванні в надлишку повітря з отриманням декаоксіда тетрафосфора (фосфорного ангідриду).
  • Гідратація і абсорбція його парів в спеціальних баштах.
  • Конденсація отриманої кислоти з улавливанием туману з газової фази.

При екстракційному способі використовують реакцію сірчанокислотного розкладання природних солей з виходом до 95%. Етапи технологічного процесу:

  • Суміш з сірчаної кислоти і природного фосфату, т. Н. пульпа, з бункера подається в екстрактор - сталевий футерований чан з мішалкою.
  • За 4 години нагріта до 90 ° C пульпа послідовно проходить кілька таких реакторів. В результаті утворюється фосфорна кислота і кристалізується сульфат кальцію.
  • Для поділу пульпа надходить на перфоровану стрічку з фільтруючим полотном, і через її отвори в вакуум-камери збирається готовий продукт.

Правила транспортування та зберігання

Ортофосфорну кислоту упаковують і наносять маркування згідно з ГОСТ 3885-73 «Реактиви і особливо чисті речовини. Правила приймання, відбір проб, фасування, пакування, маркування, транспортування і зберігання ». На тарі повинен бути присутнім символ по ГОСТ 19433-88 «Вантажі небезпечні. Класифікація та маркування ». Речовина можна перевозити всіма видами транспорту, керуючись їх діючими правилами.

Для цього підходять щільно закриваються гумована і сталеві залізничні цистерни, спеціалізовані автоцистерни, пластикові куби, бочки і каністри, бутлі з поліетилену і скла. Для зберігання в упаковці виробника використовують криті опалювальні складські приміщення. Щоб, не змінюючи фізико-хімічних властивостей, перевести закристалізуватися кислоту в рідкий стан, використовують повільний підігрів до 60 ° C.

Техніка безпеки

Як негорюча і вибухобезпечна рідина по впливу на людський організм є речовиною другого класу небезпеки. При перевищенні його гранично допустимої концентрації в повітрі приміщення розвиваються атрофічні зміни в слизових горла і носа, подрібнення зубів, кашель, при попаданні в очі і на шкіру - опіки і запалення. При всіх діях з препаратом необхідно надягати гумові рукавички, респіратор і захисні окуляри, дотримуватися особистої гігієни, включати припливно-витяжну вентиляцію або працювати в витяжній шафі.

Якщо трапився розлив кислоти з попаданням на тіло, потрібно спочатку позбутися від мокрих частин одягу. Уражену область шкіри рясно зрошують проточною водою, при цьому необхідно саме впливати рідиною, а не терти вологими серветками або рушником. Разове промивання становить до 20 хвилин, якщо печіння повторюється, процедуру відновлюють. На уражену ділянку накладають вільну марлеву пов'язку і викликають лікаря, при виражених больових відчуттях приймають анальгетик. Розлиту кислоту нейтралізують лугом.

Як би не приваблювала реклама, надмірне вживання продуктів і газованих напоїв, що містять ортофосфорну кислоту, шкода здоров'ю завдасть обов'язково. Проникаючи в кров, фосфати погіршують показники гемоглобіну і щільності, вимивають з організму кальцій, і, як наслідок, призводять до остеопорозу, руйнують емаль зубів, сприяють збільшенню закіслённості організму і виникнення захворювань шлунка і кишечника.

сфери використання

Фосфорна кислота і її похідні знайшли широке застосування в найрізноманітніших сферах життя людини. Серед основних напрямків можна відзначити:

  • Виробництво простих фосфорних (суперфосфат і фосфоритне борошно), комплексних і складно-змішаних добрив.
  • Використання кормових фосфатів в якості однієї з важливих добавок в сільському господарстві дозволяє збільшити середньодобовий приріст у вазі у свиней і бичків, підвищити продуктивність по молоку і несучості.
  • Ефіри й солі широко застосовуються у виготовленні добавок для пом'якшення води і синтетичних миючих засобів, входять до складу ПАР при виготовленні цементу. Вони пов'язують іони кальцію і магнію, які відповідають за жорсткість і погіршують якість прання.
  • У ливарному виробництві та металообробці знайшлося застосування ортофосфорної кислоти від іржі - для фосфатування, як флюс при пайку по нержавіючої сталі, чорних металах і окисленої міді, для полірування та очищення поверхонь.
  • У текстильній промисловості - для вогнезахисного просочування і фарбування вовни і шкіри, натуральних і синтетичних волокон.
  • У хімічному виробництві вона служить каталізатором органічного синтезу і сировиною для реактивів.
  • У авіакосмічної галузі її ефіри є компонентами гідравлічної рідини двигунів літаків і обмерзанню палива ракет.
  • У гірничодобувній і нафтової промисловості фосфати натрію застосовують для збагачення руд і приготування бурових суспензій.
  • У морозильних агрегатах вона входить до складу фреону. А ще застосовується для виготовлення різних марок спеціальних стекол, в т. Ч. Оптичних, кераміки та порцеляни, світлочутливих емульсій для фотопаперу і кіноплівки.
  • У виробництві вогнетривів фосфати служать наповнювачами вогнетривких бетонів, сировиною для фосфодревесних плит і негорючого пінопласту, вогнезахисних ЛФМ (лаків, фарб, емалей, грунтовок і просочень).
  • У медицині її розчинами проводять профілактику сечокам'яної хвороби і проблем шлунка. У стоматології використовують для виготовлення цементу, складів для протруювання емалі зубів і обробки внутрішніх поверхонь коронок.
  • У деревообробній промисловості знайшов застосування той факт, що просочування фосфорною кислотою робить матеріал негорючим - додає вогнестійкість. Наприклад, при виготовленні сірників її 1, 5% розчином просочують осикові палички, щоб уникнути тління.
  • У харчовій промисловості добавка E338 регулює кислотність, збільшує терміни придатності, зберігає смакові характеристики і підсилює дію антиоксидантів. Її широко використовують пекарські порошки, плавлені сири, газовані напої, дитячі суміші, мармелад і торти, ковбасне виробництво і цукроваріння.

Захист від іржі

І в складі грунтовок по металу, і в чистому вигляді ортофосфорна кислота застосування проти іржі знайшла досить широко: від обробки промислових механізмів і технологічних пристроїв до захисту частин особистих автомобілів. Вузли парогенераторів, системи опалення і водопостачання, теплообмінники бойлерів і котлів - всі вони при роботі піддаються агресивним впливам і вимагають захисту. У складі перетворювача іржі кислота не тільки видаляє з поверхні продукти розкладання, але і утворює сіру, маслянисту плівку фосфатів. Це оберігає від корозії і механічних пошкоджень, сприяє гарній адгезії наступних шарів покриттів.

Терміном «травлення» в металообробці позначається комплекс заходів для видалення частини поверхні матеріалу хімічними реактивами. Процес починається з очищення масляних і жирових забруднень, що перешкоджають взаємодії. Після цього метал обробляють 20% розчином фосфорної кислоти, підігрітим до 80 ° C, потім її 2% розчином з добавками заліза при 70 ° C. Реактив досить дорогий, тому використання економічно вигідно тільки за умови регенерації і хорошому зняття відшаровується іржі з поверхонь.

Травлення проводять зануренням в кислотостойких ваннах або в спеціальних установках струменевим способом, де виріб зрошують розчином під тиском. Таке механічне вплив ударів крапель об поверхню деталі у поєднанні з хімічною реакцією значно підвищує швидкість травлення. Для роботи з великогабаритними виробами та металевими спорудами застосовують кислотні пасти, які наносять пензлем, чекають видалення іржі, потім обробляють поверхню водою і пасивуючим розчином 2% нітриту натрію.

Фосфорна кислота входить до складу спеціальних грунтів-перетворювачів іржі, двокомпонентних систем, що складаються з основи і затверджувача. Безпосередньо перед фарбуванням їх з'єднують, перемішують і наносять на поверхню пензлем або розпилювачем. Час висихання - 2 години при кімнатній температурі, але нанесення наступних шарів покриттів можна робити тільки через добу, щоб завершився процес перетворення продуктів корозії. Крім видалення нальоту іржі з металів, кислота використовується для делікатного чищення емалевих і фаянсових виробів, в т. Ч. Сантехнічних.

При виборі способу видалення іржі ортофосфорної кислотою виходять з вимог ситуації. Якщо планується тільки очищення методом занурення, доведеться купити і розвести достатню кількість продукту 85% концентрації. Якщо потрібно не тільки видалити іржу, але і створити захисну плівку під фарбування, то варто віддати перевагу фабричному перетворювача, вже містить всі необхідні добавки.

При необхідності ґрунтування поверхні допоможуть грунтовки-перетворювачі, т. К. На них можна в подальшому наносити лак або фарбу. Перетворювачі-модифікатори лише надають інгібіторні і гідрофобні властивості, але грунтовками служити не можуть. У будь-якому випадку травлення - проміжне рішення, яке вимагає фінішної обробки.

Категорія:

Технології