اسید سولفوریک چیست؟
اسید سولفوریک با نام دیگر جوهر گوگرد یک اسید بسیار قوی است که به هر میزان در آب حل می‌شود و فرمول شیمیایی آن به صورت H2SO4 است. پی اچ سولفوریک اسید ۰٫۵ بوده و دارای مولکول‌های قطبی می باشد که می‌توانند با هم پیوند هیدروژنی ایجاد کنند. اسید سولفوریک یک مایع شفاف با نقطه جوش بالا و نیز یک غلظت زیاد است. این حالت مولکولی سبب می‌شوند که اسید سولفوریک براحتی در آب حل شده و محلول‌های اسیدی ایجاد نماید.
اسید سولفوریک خاصیت اسیدی بسیاری قوی دارد و اصولا در گازهای خارج شده از آتشفشان ها یافت می شود و انحلال پذیری بالا دارد. ترکیب این اسید با آب بسیار گرمازا می باشد به همین خاطر باید کم کم به آب اضافه شود. آب یک حلال مناسب برای اسید سولفوریک است به شکلی که در واکنش با دیگر حلال ها ، هیدروژن و اکسیژن آن‌ها را به صورت آب تجزیه می نماید. اسید سولفوریک ماده ای خورنده است. در تشکیل باران اسیدی ، قطرات آب در زمان بارش با گازهای گوگردی صنایع مختلف و خودروها که در هوا معلق هستند واکنش داده و باران اسیدی ایجاد می نماید. اسید سولفوریک بر فلزات تاثیر گذار است و هر چه دما افزایش یابد مقدار واکنش پذیری هم بیشتر می شود ولی بر خلاف سایر فلزات بر جیوه و سرب بی تاثیر است. اسید سولفوریک در لیست مواد خطرناک طبقه بندی می شود.
کاربرد اسید سولفوریک
اصلی ترین کاربرد اسید سولفوریک به منظور تولید کود های شیمیایی فسفاته و سولفاته است. در حدود شصت درصد تولید سولفوریک جهت تولید کودهای شیمیایی اختصاص داده می شود . بخش معدنی و تولید فلزات هم تقریبا چهار درصد بازار مصرف جهانی اسید سولفوریک را مصرف می کند.
موارد کاربرد اسید سولفوریک
اسید فسفریک
بیشترین میزان اسید سولفوریک در دنیا برای تولید فسفریک اسید و طی فرایندی به نام مرطوب مصرف می شود. باید توجه داشت که سولفوریک برای تولید اسید فسفریک کوره ای کاربردی ندارد ولی به تازگی میزان زیاد تولید اسید فسفریک از فرایند مرطوب سبب گردیده که اسید فسفریک تولید شده از این فرایند خالص‌سازی شده و هم برای کودهای شیمیایی و هم در دیگر صنایع جایگزین اسید فسفریک کوره ای گردد. به دلیل زیاد بودن مقدار تولید اسید فسفریک جهان از اسید سولفوریک، بازار این ماده وابسته به بازار تولید اسید فسفریک و کودهای شیمیایی است.
کود سولفات آمونیم
مقداری از تولید اسید سولفوریک هم برای تولید کود شیمیایی سولفات آمونیوم استفاده می شود. برای این منظور از واکنش آمونیاک و اسیدسولفوریک سود می برند.
کود سوپر فسفات ساده
برای تولید کود سوپر فسفات از واکنش سولفوریک و خاک فسفات استفاده می شود. طی یک واکنش شیمیایی ، خاک فسفات به جیپسوم بدل می گردد.
معدن و فلزات
از اسید سولفوریک برای استخراج معادن مس، اورانیوم و وانادیوم و شستشو و آماده سازی این فلزات استفاده می کنند.
استخراج سرب و روی و مس
سولفوریک اسید جهت استخراج و خالص سازی سنگ های معدنی مختلفی همچون مس، روی و سرب غالبا کاربرد دارد.
استخراج اورانیوم و وانادیوم
از دهه ۸۰ میلادی میزان فراوانی از اسید سولفوریک برای استحصال اورانیوم و وانادیوم مصرف گردید. اما امروزه به دلیل اینکه فعالیتهای هسته ای توسط سازمان ملل متحد کنترل می شود ، مقدار استفاده از این اسید در صنعت تولیدی کاهش یافت.
ذوب آهن و فولاد سازی
اسید سولفوریک در صنایع فولاد دارای دو کاربرد متفاوت است. اول برای جمع آوری گازهای سمی حاوی آمونیاک از اسید سولفوریک استفاده می کنند زیرا قادر به تولید سولفات آمونیوم به عنوان محصول جانبی و کود کشاورزی تولیدی در فولاد سازی است. دوم در رسوب زدایی مواد ناخواسته مانند اکسیدهای فلزی، روغن ها ، نمک‌ها و زنگ از سطوح فولاد تولید شده.
تصفیه سنگ های معدنی
کاربرد سولفوریک اسید در خالص سازی دیگر مواد معدنی مانند سنگ های حاوی طلا و مس و نقره هم قابل ملاحظه است. این ماده برای تولید سولفات های فلزی مانند سولفات مس ، نیکل ، منگنز و سولفات آهن مصرف می شود. . برای تهیه سولفات آلومینیوم که ماده منعقد کننده است ،سنگ بوکسیت را با اسید سولفوریک واکنش می دهند.
دیگر مصارف
- تولید فراورده های شیمیایی
- تولید متیل متاکریلات به روش مخصوص
- تولید ترکیبات آمونیوم نظیر کاپرولاکتام
- تولید اسید فلوریک از خاک فلوراسپار
- ترکیبات تیتانیوم به روش های خاص
- تولید مواد انفجاری همچون نیتروگلیسرین
- تولید کلریدریک اسید از واکنش آن با نمک خوراکی
- بی کرومات ها و اسید های آن
- واکنش آن با سیترات کلسیم برای تولید سیتریک اسید
- واکنش آن با بورات سدیم برای تولید اسید بوریک
- فورفورال از پنتوسن و اسید سولفوریک
- تولید حلال های قطبی مانند ایزوپروپیل و اتانول
تصفیه روغن موتور
برای تصفیه روغن موتور مصرف شده و نیز در گریس سازی از سولفوریک استفاده می کنند
تولید باطری های اتومبیل و آب باتری
اسید سولفوریک نقش الکترولیت در تولید باتری های اسیدی خودرو را دارد ( ولی در باتری های خشک مصرف نمی شود).
تصفیه آب و فاضلاب
اسید سولفوریک یک ماده با پی اچ بسیار پایین بوده و در تصفیه آب و فاضلاب برای تنظیم اسیدیته ، احیای رزین مبدل یونی و در نتیجه آب دیونیزه بکار می رود. این اسید برای تصحیح پی اچ آب ، رسوب املاح و از بین بردن باکتری های به کار می رود. حذف املاح توسط سولفوریک اهمیت و کاربرد گسترده ای در پالایشگاه ها، پتروشیمی ها و نیروگاه ها دارد.
دیگر موارد مصرف
- برای خیس دادن و چربی زدایی در کارخانجات تولید سالامبور
- برای چربی زدایی از چرم خام در صنعت دباغی
- پیش نیاز رنگرزی در صنایع نساجی
- تنظیم پی اچ و قارچ زدایی در لاستیک سازی
- تثبیت رنگ پارچه و نخ در تولید پارچه
- برای شستشوی چربی از ماشین آلات در صنعت تصفیه روغن نباتی
- افزودن قدرت چربی زدایی در مواد شوینده
- به عنوان لوله بازکن و شوینده کاشی و سرامیک
- برای تنظیم پی اچ و تصفیه خمیر کاغذ در صنایع کاغذ سازی
- استفاده در سلولهای دیافراگم خشک در صنعت کلرآلکالی برای تولید کلر و سود مایع
اهمیت استراتژیک اسید سولفوریک
با توجه به کاربرد گسترده اسید سولفوریک در کشاورزی ، اهمیت این ماده در شرایط فعلی و تامین خوراک برای جمعیت روزافزون بسیار زیاد است زیرا در کشاورزی مدرن ، جایگاه کود های شیمیایی بسیار مهم تر از کود های حیوانی است و نمی توان صرفا با استفاده از کود های حیوانی ، نیاز زمین های کشاورزی برای رشد گیاهان را تامین کرد. اسید سولفوریک در تولید کودهای با اهمیتی نظیر کود های فسفات و سولفات آمونیوم کاربرد دارد و بنابراین قابل جایگزینی با دیگر محصولات نیست.