اسید نیتریک با فرمول شیمیایی HNO3 یک اسید معدنی قوی است. در شرایط عادی مایعی غلیظ، بی رنگ یا کمی مایل به قهوه ای با بوی خفه کننده است. مشخصه آن انتشار دود در هوا، رطوبت سنجی، قابل امتزاج با آب در هر نسبت، حساسیت به نور میباشد.
متعلق به اسیدهای مونوبازیک میباشد و یکی از مهمترین اسیدهای معدنی است. به عنوان یک عنصر کلیدی در تولید کودهای آلی، یکی از رایجترین مواد خام شیمیایی تولید شده در جهان است. تقاضا برای خرید آن در سالهای آینده به رشد خود ادامه خواهد داد. این ماده از نظر شیمیایی فعال است. با فلزات، اکسیدها، نمکها، غیر فلزات، قلیاها و بسیاری از ترکیبات دیگر برهم کنش دارد اما با طلا، تانتالیم، پلاتین و فلزات گروه خود واکنش نشان نمی دهد. این نوع اسید بسیار خورنده در صدها میلیون تن تولید میشود و یکی از پرطرفدارترین مواد شیمیایی در جهان است. اسید نیتریک در اصل از آمونیاک ساخته شده است. فرآیند اکسیداسیون NH3 در چند مرحله و با مشارکت کاتالیزورها انجام میشود. در نتیجه حل شدن مخلوط حاصل از اکسیدهای نیتروژن در آب، محلول آبی محصول مورد نظر تشکیل میشود.
خواص شیمیایی اسید نیتریک
تولید و استفاده اسید نیتریک به قرن چهاردهم و اولین آزمایشهای جسورانه کیمیاگری برمیگردد. در آن زمان از آن برای به دست آوردن آب آکوا رژیا استفاده میشد (محلولی که قادر به حل کردن طلا و پلاتین بود). این اسید مایعی بی رنگ با بوی بسیار تند و خاصیت سوز آور و بسیار خورنده و از نظر شیمیایی واکنش پذیر است. هنگامی که برای مدت طولانی تحت تأثیر دمای بالا نگهداری میشود، در اثر تجزیه خود به خود به اکسیدهای نیتروژن و آب، رنگ آن به زرد تغییر میکند. به راحتی با بسیاری از مواد واکنش نشان میدهد و در اثر انحلال با آب،گرما آزاد میکند. بخش قابل توجهی از واکنشها با مشارکت آن خاصیت انفجاری دارند. هم خود اسید نیتریک و هم نمکهای آن عامل اکسید کننده قوی هستند که در اثر واکنش با فلزات هیدروژن آزاد میشود.
اسید نیتریک غلیظ مادهای است که برای سلامتی بسیار خطرناک است. در تماس با پوست باعث سوختگی شدید و حتی نکروز میشود. بخارات آن بر تنفس انسان اثر میگذارد و باعث تورم و ذات الریه میشود. مصرف تصادفی HNO 3 می تواند منجر به مرگ شود. از این رو ذخیره سازی آن باید در مخازنی ایمن و کاملا استاندارد صورت پذیرد.
مخزن اسید نیتریک باید تمامی الزامات طراحی، تولید و تست مخازن اسید را برآورده کند. در ادامه به متریال قابل اعتماد و ایمن برای تولید مخازن اسید اسید خطرناک اشاره خواهیم نمود.
تولید اسید نیتریک
اسید مذکور از واکنش دی اکسید نیتروژن با آب به دست میآید. برای مقاصد تجاری، روش اصلی تولید، فرآیند استوالد است. درباره اکسیداسیون کاتالیزوری آمونیاک به اکسید نیتروژن صحبت میکنیم که با کمک برج جذب ویژه، امکان بدست آوردن اسید غلیظ HNO 3 را فراهم میکند. برای مقاصد تجاری، غلظت 65-68٪ بسیار ایده آل و مطلوب است. در شرایط آزمایشگاهی، یک روش جایگزین تولید، واکنش نیترات پتاسیم با اسید سولفوریک است که منجر به تولید اسید نیتریک خالص میشود. در حال حاضر، تولید اسید مذکور با غلظت زیاد یا ضعیف مراحل زیر را طی میکند:
- فرآیند اکسیداسیون کاتالیزوری آمونیاک مصنوعی
- به دست آوردن مخلوطی از گازهای نیتروژن
- جذب آب
- فرآیند تغلیظ
اسید نیتریک غلیظ به دو روش به دست میآید:
- انجام آخرین مرحله سنتز (انحلال اکسیدها در آب) تحت فشار تا 50 اتمسفر.
- افزودن یک معرف اسید سولفوریک رقیق به محلول و تقطیر بیشتر (فقط HNO3 تبخیر میشود).
کاربردهای اسید نیتریک
در نتیجه خنثیسازی HNO3 با آمونیاک، نیترات آمونیوم تشکیل میشود که مهمترین جزء کودهای معدنی مورد استفاده در سراسر جهان میباشد. این ماده، نیتروژن لازم برای رشد گیاهان زراعی و زینتی فراهم میکند. از آن برای اسیدی کردن خاک استفاده میشود.
در صنایع شیمیایی، اسید نیتریک بعنوان پیش ساز ترکیبات نیتروژن آلی مانند نیتروبنزنها است. هنگامی که با ترکیبات معطر ترکیب میشود، مواد مورد استفاده در ساخت مواد منفجره مانند TNT یا نیتروگلیسیرین را ارائه میدهد.
کاربرد مهم دیگر، تولید سوخت موشک است. برای انجام این کار، مخلوطی از HNO 3، تتروکسید دی نیتروژن و پراکسید هیدروژن، که به نام اسید نیتریک بخاردار قرمز نیز شناخته میشود، تهیه کنید. پتانسیل اصلی کاربرد اسید مزبور در تولید پلاستیک است. در نتیجه اکسیداسیون آن اسید آدیپیک تشکیل میشود که در تولید الیاف مصنوعی مانند نایلون استفاده میشود.
سایر کاربردهای HNO3 عبارتند از:
- تولید رنگها و لاکهای ارگانیک
- صنعت داروسازی
- تولید قارچ کش
- تمیز کردن و حکاکی سطوح فلزی
- پالایش فلزات گرانبها در صنعت جواهرسازی
- پیری مصنوعی چوب برای به دست آوردن سایه دلخواه
- تولید محصولات پاک کننده برای مصارف خانگی
- ردیابی فلزات در مواد مورد مطالعه در آزمایشگاه
- صنایع شیمیایی برای به دست آوردن ارگ. ترکیبات نیترو، مواد شیمیایی مختلف معرفها، پلیمرها، الیاف مصنوعی
اقدامات احتیاطی نگهداری اسید نیتریک غلیظ
به غلظتهای 60 تا 70% اسید نیتریک غلیظ اطلاق میگردد که به دلیل ماهیت انفجاری واکنشها و مخلوطهای تشکیل شده و همچنین خطر استثنائی برای سلامتی، باید به دقت نگهداری و مورد استفاده قرار گیرد.
مطابق با استاندارد اروپایی حمل و نقل اسید نیتریک غلیظ یا فومینگ (غلظت 95% تا 98%) باید از مخازن آلومینیومی یا کانتینرهای با علامت خطر استفاده شود.
برای ذخیره سازی اسید نیتریک از مخازنی با مقاومت شیمیایی بالا استفاده میشود که به خوبی بسته شده و دور از نور مستقیم خورشید در دمای کمتر از 20 درجه سانتیگراد و دور از فلزات یا مواد قابل اشتعال نگهداری میشوند. هر فردی که با اسید در تماس است باید از ماسک تنفسی، عینک، لباس مقاوم در برابر اسید و دستکش استفاده کند. پس از اتمام کار توصیه میشود دستها و صورت را کاملا بشوئید و پوست را با کرم مانع بپوشانید.
تاثیرات اسید نیتریک بر محیط زیست
انتشار تصادفی اسید نیتریک با فرمول شیمیایی HNO3 در محیط زیست تهدیدی برای افراد، حیوانات و گیاهان است. بنابراین باید از نشت اسید به آبهای سطحی و زیرزمینی جلوگیری کرد. نشتهای احتمالی باید فوراً با مواد جاذب یا با پمپاژ تمیز شوند. اسید نیتریک یک معرف شیمیایی مهم اما خطرناک است. معرفهای شیمیایی، تجهیزات و ابزار آزمایشگاهی یا سایر مواد از اجزای هر آزمایشگاه صنعتی یا تحقیقاتی مدرن هستند. در این فهرست و همچنین قرنها پیش، مواد و ترکیبات جایگاه ویژهای را اشغال میکنند، زیرا آنها پایه شیمیایی اصلی را نشان میدهند که بدون آن انجام هیچ، حتی سادهترین آزمایش یا تجزیه و تحلیل غیرممکن است. شیمی مدرن دارای تعداد زیادی معرف شیمیایی است: قلیاییها، اسیدها، معرفها، نمکها و غیره. در میان آنها، اسیدها رایج ترین گروه هستند. اسیدها ترکیبات پیچیده حاوی هیدروژن هستند که اتمهای آنها را می توان با اتمهای فلزی جایگزین کرد.
ذخیره سازی و حمل و نقل اسید نیتریک
اسید نیتریک، تهاجمیترین اسید است. بنابراین باید الزامات زیر برای حمل و نقل و ذخیرهسازی آن رعایت شود:
- ذخیره و حمل و نقل در مخازن استیل مخصوص بصورت مهر و موم شده هرمتیک، ساخته از آلیاژ استنلس استیل یا مخازن فلزی کرومی و نهایتا مخازن شیشه ای آزمایشگاهی.
- هر مخزن حملی با برچسب علامت خطر تولید و نصب شود.
مخازن اسید نیتریک
گروه صنعتی سازآب، انواع مخازن اسید را برای نگهداری و حمل و نقل اسید نیتریک با هر غلظتی طراحی و تولید میکند. هنگام محاسبه و ساخت مخازن اسید نیتریک در غلظتهای بالا عواملی مانند قابلیت اطمینان، استحکام، تنگی و ایمنی هم برای انسان و هم برای محیط زیست مدنظر قرار داده میشود.
اسید نیتریک غلیظ میتواند در تماس با عوامل کاهنده منفجر شود. بنابراین محاسبه و طراحی مخازن اسید نیتروژن نیازمند رویکرد بسیار مسئولانه سازمان و تخصص بالای متخصصان در تولید با توجه به کاربرد آنها در صنایع شیمیایی است. هر دو فنآوری جوشکاری خاص و محاسبات پیچیده با در نظر گرفتن ویژگیهای محیط، دمای عملیاتی، دمای محیط، حجم کار و شکل مخزن باید هنگام طراحی و تولید مخزن اسید نیتریک رعایت شوند. فولاد، فلز، کامپوزیت و سایر مواد برای ساخت مخازن ذخیره اسید نیتریک غلیظ مناسب نیستند، حتی مواد پلیمری مقاوم مانند مخزن پلی پروپیلن و مخزن پلی اتیلن در برابر این اسید ناپایدار یا به طور مشروط مقاوم هستند. مخازن ایدهآل برای ذخیرهسازی این ماده شیمیایی پرکاربرد عبارتند از:
- پلی وینیل کلراید (PVC)
- پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF)
- اتیلن کلروتری فلوئورواتیلن (ECTFE)
- مخزن استیل ضدزنگ حاوی مقادیر مشخص کروم برای غلظتهای زیر 50%
مخازن بسته به غلظت، دما و نوع نصب به اشکال مختلف، طراحی و تولید میشوند. مخازن اسید نیتریک شرکت سازآب تمام الزامات لازم را برآورده میکند:
- سفتی
- قابلیت اطمینان
- استحکام
- بی اثری شیمیایی متریال به محلول موجود در آن
- راحتی و ایمنی نگهداری
جهت کسب اطلاعات بیشتر در ارتباط مخازن حمل و نگهداری اسید نیتریک، مخازن پلی پروپیلن، مخازن استیل و مخزن پلی اتیلن با کارشناسان فنی شرکت سازآب تماس حاصل فرمائید.
جهت کسب اطلاعات بیشتر صفحه مونوبازیک را مطالعه کنید.