Acide phosphorique en voie humide pour qualité industrielle

Phosphoacide rique

Propriété chimique

L'acide phosphorique est un solide incolore et inodore contenant du phosphore et un composé inorganique de formule chimique H3PO4. Il est couramment rencontré sous forme de solution aqueuse à 85%, qui est un liquide sirupeux incolore, inodore et non volatil. En solution aqueuse, l'acide phosphorique se comporte comme un acide triprotique.

H3PO4 ⇌ H2PO−4 plus H plus , pKa1=2.14

H2PO−4 ⇌ HPO2−4 plus H plus , pKa2=7.20

HPO2−4 ⇌ PO3−4 plus H plus , pKa3=12.37

La différence entre les valeurs de pKa successives est suffisamment grande pour que des sels de phosphate monohydrogène, HPO2−4 ou de phosphate dihydrogène, H2PO−4, puissent être préparés à partir d'une solution d'acide phosphorique en ajustant le pH à mi-chemin entre les pK respectifs valeurs.

Processus humide

Dans le procédé par voie humide, un minéral contenant du phosphate tel que l'hydroxyapatite de calcium et la fluorapatite est traité avec de l'acide sulfurique.

Ca5(PO4)3OH plus 5 H2SO4 → 3 H3PO4 plus 5 CaSO4 plus H2O

Ca5(PO4)3F plus 5 H2SO4 → 3 H3PO4 plus 5 CaSO4 plus HF

Le sulfate de calcium (gypse, CaSO4) est un sous-produit qui est éliminé sous forme de phosphogypse. Le gaz de fluorure d'hydrogène (HF) est envoyé dans un épurateur humide (eau) produisant de l'acide fluorhydrique. Dans les deux cas, la solution d'acide phosphorique contient généralement 23 à 33 % de P2O5 (32 à 46 % de H3PO4). Il peut être concentré pour produire de l'acide phosphorique de qualité commerciale ou marchande, qui contient environ 54 à 62 % de P2O5 (75 à 85 % de H3PO4). Une élimination supplémentaire de l'eau produit de l'acide superphosphorique avec une concentration de P2O5 supérieure à 70 % (correspondant à près de 100 % de H3PO4). L'acide phosphorique des deux procédés peut être davantage purifié en éliminant les composés d'arsenic et d'autres impuretés potentiellement toxiques.

Application

Les applications spécifiques de l'acide phosphorique de qualité industrielle comprennent :

En traitement antirouille par revêtement de conversion au phosphate ou passivation ;

Empêcher l'oxydation du fer au moyen du processus de Parkérisation ;

Comme étalon externe pour la résonance magnétique nucléaire du phosphore-31 ;

Dans les piles à combustible à acide phosphorique ;

Dans la production de charbon actif ;

Dans le traitement des semi-conducteurs composés, pour graver l'indium gallium; Arséniure sélectivement par rapport au phosphure d'indium ;

En microfabrication pour graver le nitrure de silicium sélectivement par rapport au dioxyde de silicium ;

En microfabrication pour graver l'aluminium;

En tant qu'ajusteur de pH dans les cosmétiques et les produits de soins de la peau ;

En tant qu'agent désinfectant dans les industries laitière, alimentaire et brassicole.