Ứng dụng của khí amoniac (NH3) trong công nghiệp

Amoniac là một hợp chất vô cơ được sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt và ứng dụng cho các ngành công nghiệp, nông nghiệp, xử lý chất thải. Do khả năng trung hòa hóa chất và các kim loại nặng, Amoniac thường được sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt và sản xuất. Hãy cùng tìm hiểu về Amoniac và một số ứng dụng cơ bản của Amoniac trong bài viết này nhé!

1. Amoniac là gì và các đặc trưng cơ bản

1.1. Amoniac là gì?

Amoniac là một hợp chất vô cơ được cấu tạo từ 3 nguyên tử nitơ và 1 nguyên tử hidro tạo thành liên kết kém bền. Amoniac thường tồn tại ở dạng khí, không màu, có mùi hôi khó chịu. Nồng độ Amoniac lớn có thể gây chết người.

Cấu tạo của khí Amoniac 

1.2. Amoniac có ở đâu

- Trong tự nhiên, amoniac được sinh ra do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ động, thực vật và tồn tại một lượng khá nhỏ trong khí quyển.

- Amoniac và một số muối amoni trong nước biển.

- Muối amoni clorua và amoni sunfat được tạo thành từ sự phun trào núi lửa.

- Tinh thể amoni bicacbonat có mặt tại một số vùng khoáng có chứa soda.

Khí amoniac sinh ra từ hoạt động núi lửa

- Hoạt động bài tiết hàng ngày của động vật và con người qua đường nước tiểu cũng sinh ra amoniac do cơ quan thận sản sinh ra một lượng nhỏ khí amonic

- Ngoài ra, amoniac cũng được tạo ra từ các nhà máy sản xuất phân ure hoặc amoniac lỏng từ phản ứng hóa lỏng khí Nito và Hydro ở 400 – 450 ^o C và áp suất là 200 – 300 atm.

1.3. Các tính chất đặc trưng cơ bản của amoniac

Một số tính chất vật lý của khí Amoniac

- Khí Amoniac ở điều kiện chuẩn là chất độc có mùi khai và tan nhiều trong nước

- Amoniac có độ phân cực lớn do liên kết hóa trị không bền vững. Amoniac dạng khí dễ bị hóa lỏng

- Amoniac là một loại dung môi có thể trung hòa hóa chất có tính kiềm và các kim loại như Ca, Sr, Ba

- Amoniac dễ phân hủy trong điều kiện môi trường bình thường

ĐỌC NGAY >> Khi bị ngộ độc khí amoniac không được bỏ qua các cách sơ cứu này

Một số tính chất hóa học của khí Amoniac

- Amoniac có tính khử

- Kém bền bởi nhiệt, nó có thể bị phân hủy ở nhiệt độ cao theo phản ứng hóa học:

2NH₃  N₂ + 3H₂

- Khí Amoniac tác dụng với ion kim loại chuyển tiếp tạp ion phức: 2NH₃ + Ag⁺ → [Ag(NH₃)₂]⁺

- Nguyên tử hidro trong amoniac có thể bị thế bởi nguyên tử kim loại kiềm hoặc nhôm:

2NH₃ + 2Na →  2NaNH₂ + H₂ (350 °C)

2NH₃ + 2Al → 2AlN + 3H₂ (800- 900 °C)

- Amoniac tác dụng với muối: 3NH₃ + AlCl₃ +3H₂O → Al(OH)₃ + 3NH₄Cl

- Tính bazo yếu

- Tính tan trong nước

- Tác dụng với axit tạo thành muối amoni

- Dung dịch amoniac có khả năng tạo kết tủa nhiều hidroxit kim loại khi tác dụng

2. Điều chế amoniac

2.1. Điều chế amoniac trong phòng thí nghiệm

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → NH₃ + CaCl₂ + H₂O

Sơ đồ thu khí Amoniac

2.4. Điều chế NH3 trong công nghiệp

Thành phần của amoniac bao gồm azot và hydro liên kết với nhau. Azot được thu từ không khí còn hydro là từ nước. Sau khi được sấy khô, hâm nóng và nén ở 530 ^o C (azot, hydro), hỗn hợp này được cho qua các liên kết muối khác nhau và amoniac được tạo thành.

Do amoniac nặng gần bằng nửa không khí nên người ta phải nén, làm lạnh để biến chúng thành chất lỏng như nước nhưng có nhiệt độ sôi là – 340 ^o C. Sau khi bị nén, amoniac bay hơi, hấp thụ rất nhiều nhiệt. Vì vậy, người ta dùng amoniac trong tủ lạnh.

Trên thế giới hiện nay, có nhiều công nghệ sản xuất amoniac được sử dụng, phổ biến nhất là 5 công nghệ sau:

- Công nghệ Haldor Topsoe

- Công nghệ M.W. Kellogg

- Công nghệ Krupp Uhde

- Công nghệ ICI

- Công nghệ Brown & Root.

Công nghệ Haldor Topsoe được lựa chọn nhiều nhất, chiếm 50 % trên toàn thị trường thế giới. Các nhà máy phân đạm tại Việt Nam đều áp dụng công nghệ này.

Điều chế amoniac trong công nghiệp

- Nguyên liệu đầu vào là khí thiên nhiên (phần lướn là metan), khí hóa lỏng có chứa propan và butan, hoặc naphta, than đá sẽ được chuyển thành khí tổng hợp có chứa hydro và cacbon monooxit. 

CH₄ + H₂O  CO + 3H₂ (xúc tác Ni, nhiệt độ cao)

- Sau khi chuyển cacbon monooxit thành cacbon dioxit, người ta loại bỏ khí này chỉ thu hydro.

- Nito lấy từ không khí sau khi trải qua quá trình khí hóa nguyên liệu chứa cacbon và loại bỏ hết oxy.

- Amoniac được tổng hợp bằng quá trình Haber – Bosch theo phản ứng

N₂ + 3H₂   2NH₃ (ΔH = –92 kJ/mol)

3. Ứng dụng của Amoniac

3.1. Trong sinh hoạt

Trong sinh hoạt, Amoniac được dùng làm chế xuất sản xuất chất tẩy rửa phổ biến như bột giặt, chất tẩy bồn cầu và ứng dụng trong hệ thống xử lý chất thải bẩn.

Amoniac được sử dụng như nguyên liệu trong hệ thống xử lý Amoniac ứng dụng vào dọn dẹp bùn thải, nước thải công nghiệp, tẩy rửa thiết bị bán dẫn, linh kiện điện tử. Hệ thống này có hiệu quả cao và năng lực phân giải chất bẩn tối ưu, hỗ trợ quá trình xử lý nước thải và kiểm soát độ pH của nước.

Bồn chứa hệ thống xử lý Amoniac áp dụng cho nước thải bẩn

Amoniac được dùng làm chất tẩy rửa thông dụng trong gia đình đối với các loại vết bẩn có tính axit giúp trung hòa và làm sạch bề mặt dính bẩn một cách nhanh chóng. Có thể dùng amoniac để giặt rửa, lau chùi hoặc khử mùi nhà vệ sinh. Trong quá trình sử dụng, cần lưu ý không kết hợp amoniac với clo hoặc các chất có độ tẩy rửa mạnh.

BẬT MÍ >> Cách làm sạch đồ trang sức bằng hoá chất Amoniac

3.2. Trong công nghiệp 

- Amoniac được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đa dạng như chế xuất dầu, khai thác mỏ, dệt vải, thuốc nhuộm và xử lý môi trường.

- Amoniac có tính trung hòa cao giúp loại bỏ các tạp chất trong dầu thô để đảm bảo chất lượng dầu và bảo vệ các thiết bị lọc khỏi sự ăn mòn.

- Amoniac được ứng dụng trong ngành công nghiệp khai thác các kim loại như đồng, niken hoặc molypden từ quặng thô.

- Dung dịch NH₃ với nồng độ thấp hơn 25% thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm phục vụ cho các nghiên cứu sinh - hóa học.

Amoniac có tiềm năng sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp phổ biến

- Amoniac lỏng là nguyên liệu phổ biến trong ngành công nghiệp xử lý môi trường nhằm loại bỏ SOx hoặc NOx có trong khí thải đốt cháy hóa thạch.

- Ứng dụng trong ngành công nghiệp dệt để sản xuất sợi tổng hợp, là nguyên liệu cho quá trình nhuộm và làm sạch các vật liệu may mặc như bông và len.

- Sử dụng Amoniac trong công nghệ thực phẩm và nước giải khát để tạo môi trường thích hợp cho sự tồn tại của nấm men và vi sinh vật có lợi cho sức khỏe con người.

Ứng dụng của amoniac trong công nghệ sản xuất nước giải khát

- Amoniac là nguyên liệu cần thiết cho quá trình sản xuất dược phẩm.

Hy vọng những thông tin cơ bản trong bài viết về Amoniac và ứng dụng cơ bản của Amoniac sẽ giúp bạn có thêm cái nhìn đúng đắn về tầm quan trọng của Amoniac trong đời sống và sinh hoạt hàng ngày. Truy cập ngay website labvietchem.com.vn để tham khảo thêm nhiều bài viết hơn nữa.

Tìm kiếm liên quan: Amoniac là gì, ứng dụng của muối amoni, amoniac được sử dụng để sản xuất axit nitric