نمک فسفات چیست و چه کاربردی دارد؟

نمک فسفات از فسفات و یون های مثبتی مانند سدیم تشکیل شده است. برای تولید این نمک ها از سنگ های فسفاته استفاده می شود. سنگ های دارای کانی آپاتیت p₂0₅ درصد خلوص بیشتری دارند و بهترین سنگ برای تولید این نمک ها هستند. از اسید سولفوریک می توان نمک های فسفات کلسیم، سدیم، پتاسیم و آلومینیوم را تولید کرد. این نمک ها کاربردهای بسیار زیادی در پروژه های تحقیقاتی و صنعتی دارند. در ادامه مطلب به کاربرد و روش تولید این نمک پرمصرف بیشتر پرداخته می شود.

کاربرد نمک فسفات

مهمترین کاربرد های نمک فسفات عبارتند از:

در صنایع غذایی:

از نمک های فسفات به وفور در صنایع غذایی چون صنایع لبنی، فرآوری گوشت، تولید مکمل برای ورزشکاران، فرآوری آبزیان استفاده می شود. ورزشکاران برای جلوگیری از خستگی عضلانی خصوصا در طی روزهای مسابقه به فسفر نیاز پیدا می کنند‌. نمک های فسفات که در ساختار خود فسفات، کلسیم پتاسیم دارد؛ ترکیب مناسبی برای ورزشکاران است از این رو در غذاها، نوشیدنی ها و مکمل های غذایی ورزشکاران برای افزایش انرژی گنجانده می شود. برای حفظ رطوبت مواد غذایی مانند گوشت و تازه نگه داشتن و خوش طعم نگه داشتن آنها از این نمک استفاده می شود. استفاده از این نمک در صنایع غذایی از فساد مواد غذایی و اکسید شدن چربی ها و کاهش طعم مواد غذایی تازه جلوگیری می کند.

در صنایع شوینده:

استفاده از نمک های فسفات در صنایع شوینده بسیار رایج است. قدرت تمیز کنندگی بالا در از بین بردن لکه ها و چربی ها و محافظت از ماشین های لباسشویی در برابر اکسید شدن باعث شده است تا این نمک ها در تولید شوینده ها مورد توجه قرار بگیرند. مواد شوینده و صابون ها در آب های سخت به سختی کف می کنند زیرا فلزات سنگین نمک های فلزی نامحلول را در آب تشکیل می دهند که باعث کاهش اثر آب و مواد شوینده در شست و شو می شود. وجود نمک فسفات باعث حذف این عناصر سنگین می ‌شوند. با حذف عناصر سنگین مواد صابونی و شوینده به خوبی کف خواهند کرد. وجود نمک های فسفات در صابون ها باعث تنظیم اسیدیته- باز صابون ها شده و قدرت آنها را در دسپرس کردن مواد جامد و انحلال چربی ها بیشتر می کند.

 در کشاورزی:

از نمک های فسفات در کشاورزی برای تولید کود های کشاورزی و طعم دهنده خوراک دام و طیور استفاده می شود. فسفات یکی از نیازهای اساسی گیاهان است که وجود آن باعث افزایش رشد گیاهان و افزایش قدرت سیستم ایمنی آنها می شود. طبق تحقیقات انجام شده استفاده از نمک های فسفات در تولید کود های کشاورزی می تواند علاوه بر رفع نیاز گیاه به فسفر باعث کاهش حملات انگل ها و پاتوژن ها به گیاه شود. نمک فسفات کلسیم، نمک فسفات سدیم و نمک فسفات آمونیوم از پرکاربردترین نمک های فسفات در کشاورزی هستند. تقریبا ۹۰ درصد نمک فسفات تولید شده در جهان در بخش کشاورزی مصرف می شود.

 در از بین بردن سختی آب:

وجود عناصر سنگین و آهک در آب می تواند مشکلات زیادی را برای تاسیسات و تجهیزات مانند موتورخانه ها، لوله های آبرسان، پکیج ها، لوله های ماشین ظرفشویی و لباسشویی و آبگرمکن به وجود آورد. زنگ زدگی، افزایش مصرف انرژی، کاهش عمر لوله ها و تجهیزات از جمله این مشکلات است. برای جلوگیری از این مشکلات از نمک های فسفات فیلترهای رسوب گیر تهیه می شود. این فیلتر ها آب موجود در رادیاتور، پکیج و بویلر ها را از طریق تشکیل کمپلکس با یون های کلسیم و منیزیم نرم می کند.

منبع نمک فسفات چیست؟

نمک های فسفات از رگه های بین سنگ های آهکی و رسی موجود در معادن استخراج می شود؛ از این رو سنگ های فسفاته عموماً در معدن هایی که از سنگ های آهکی و رسی تشکیل شده‌اند؛ یافت می شوند.   عناصر اصلی تشکیل دهنده فسفات یون های اکسیژن و فسفر هستند. فرمول شیمیایی فسفات po₄ و p₂o₅ است. سنگ های فسفات به شکل فلوئور آپاتیت و هیدروکسی آپاتیت وجود دارند. تنها منبعی که می ‌توان فسفات را از آن به دست آورد؛ سنگ های فسفاته موجود در معادن است.

برای اینکه بتوان سنگ فسفات را به نمک فسفات تبدیل کرد و آن را مورد استفاده قرار داد باید در کارخانه های تولید نمک فسفات، سنگ فسفاته طی فرآوری شیمیایی به اسید فسفریک، فسفر و نمک های کلری تبدیل شود.‌ سنگ های فسفات در کارخانجات به اسید فسفریک تبدیل می شوند و سپس مورد استفاده قرار می گیرند. با وجود اینکه پراکندگی نمک فسفات در پوسته زمین زیاد است اما منابع فسفات به صورت یکنواخت در جهان توزیع نشده است. کشور مغرب به تنهایی پنجاه درصد منابع فسفات را به خود اختصاص داده است. چین، الجزیره، سوریه، آفریقای جنوبی و روسیه در رتبه های بعدی قرار دارند. سهم ایران نسبت به سایر کشورها ناچیز است و در رتبه های خیلی پایین قرار دارد.

خاصیت بافری محلول نمک فسفات

نمک های فسفات به صورت محلول نیز کاربردهای زیادی دارد. محلول این نمک خاصیت بافری دارد و به اختصار به آن pbs می گویند. این محلول نمکی با فرمول های مختلف تولید می شود. برخی از فرمول ها متشکل از سدیم کلرید و سدیم فسفات و برخی از فرمول ها متشکل از پتاسیم کلرید و پتاسیم فسفات است.

این محلول بافری به پژوهشگران حوزه زیست شناسی، بیوتکنولوژی، مهندسی ژنتیک و پزشکی کمک زیادی می کند. از این محلول بافری برای ثابت نگه داشتن اسیدیته- باز محیط های کشت سلولی، ثابت نگه داشتن غلظت یون ها در محیط کشت، رقیق کردن مواد، جداسازی سلول های متصل شده به یکدیگر، خشک کردن مولکول های زیستی، شمارش سلول ها، ایجاد تعادل فیزیولوژیکی در سلول، تنظیم اسمولاریته و برای افزایش احتمال بقای سلول ها استفاده می شود. محلول بافری نمک های فسفات کاربرد زیادی برای کشت سلول های‌ گیاهی، لنفوسیت های انسانی،  سلول های بنیادی و فرایند های کروماتوگرافی دارد.

روش تولید نمک فسفات

قدم اول برای تولید نمک های فسفات خالص سازی نمک های فسفاته استخراج شده از معادن و تولید فسفریک از آنها است. تولید جهانی اسید فسفریک حدود شصت و یک و نیم میلیون تن در سال است. تخمین زده می شود که حجم تولید تا سال ۲۰۲۳ به ۶۹ میلیون تن نیز می‌رسد. تولید این اسید از سنگ فسفات به دو روش تر و خشک انجام می شود.

روش تر:

در این روش سنگ فسفات به صورت پودری در می آید و در مجاورت اسید سولفوریک غلیظ واکنش داده می شود و اسید فسفریک تولید می شود. محصول جانبی این واکنش سولفات کلسیم یا گیپسوم است که در صنایعی مانند تولید سیمان و گچ از آن استفاده می شود.  اسید فسفریک تولید شده به این روش هزینه کمتری دارد و سریع تر تولید می شود. از اسید فسفریک تولید شده به روش تر در تولید کودهای شیمیایی برای کشاورزی استفاده می شود.

روش خشک:

روش خشک که به روش دمایی یا کوره ای نیز معروف است در این روش فسفر از سنگ فسفات در دمای بالا استخراج می‌شود و با p₂o₅ وارد واکنش می شود. در این واکنش فسفات تولید می شود و در مجاورت آب اسید فسفریک تولید می شود. اسید فسفریک به این روش درصد خلوص بالایی دارد و در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می گیرد.

نتیجه گیری

نمک فسفات نمکی بسیار  پرکاربرد در صنایع دارویی، غذایی، کشاورزی، تولید لوازم آرایشی و بهداشتی، تصفیه آب و… است. برای تولید نمک های فسفات سنگ های فسفاته استخراج شده از معادن آهکی و رسی به کارخانجات تولید نمک های فسفات برده می شود و طی روش تر و خشک نمک فسفات یا اسید فسفریک از آنها استخراج می شود. این نمک ها به صورت محلول های بافری در تحقیقات زیستی نیز برای ثابت نگه داشتن ph محیط کشت و زنده نگهداشتن سلول های بنیادی استفاده می شوند.