กรดไฮโดรคลอริก/กรดเกลือ (HCl) การผลิต ประโยชน์ และพิษต่อร่างกาย

Last Updated on 24 พฤศจิกายน 2022 by siamroommate

กรดไฮโดรคลอริก (Hydrochloric acid:HCl) หรือ กรดเกลือ จัดเป็นกรดแก่ มีคุณสมบัติเป็นได้ทั้งของเหลว และก๊าซ หากอยู่ในสถานะก๊าซ เรียกว่า ไฮโดรเจนคลอไรด์ เมื่ออยู่ในสถานะของเหลวจะเป็นสารที่ไม่มีสีหรือมีสีเหลืองอ่อน มีกลิ่นฉุนแรง และมีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง

กรดไฮโดรคลอริก ถูกค้นพบครั้งแรกเมื่อประมาณปี ค.ศ. 800 โดยนักเล่นแร่แปลธาตุในยุโรปชื่อ จาเบร อิบนู ฮัยยานยัน (Jabir ibn Hayyan) ถือเป็นกรดที่ถูกใช้ประโยชน์อย่างมากในอุตสาหกรรมต่างๆ อาทิ อุตสาหกรรมเหมืองแร่ อุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมฟอกย้อม อุตสาหกรรมผลิตโลหะ และชิ้นส่วนรถยนต์ เป็นต้น [1]

คุณสมบัติเฉพาะ ^[2],[3]
• CAS Number : 7647-01-0
• ชื่อทางการค้า (Trade Name) : กรดไฮโดรคลอริก (Hydrochloric acid)
• ชื่อทางเคมี (Chemical Name) : Hydrochloric acid
• ชื่ออื่นๆ (Synonyms) :
– Muriatic acid
– Chlorohydric acid
– Acide chlorhydrique
– Spirits of salt
– Hydrogen chloride
• สูตรทางเคมี (Chemical Formula) : HCl
• น้ำหนักโมเลกุล (Molecular Weight) : 36.46 กรัม/โมล
• ลักษณะทางกายภาพ (physical properties) : ของเหลวใส ไม่มีสี หรือ มีสีเหลืองอ่อน มีกลิ่นฉุนรุนแรง
• จุดเดือด (Boiling point) : -85.1 องศาเซลเซียส
• จุดหลอมเหลว (Melting point) : -114.2 องศาเซลเซียส
• จุดวาบไฟ (Flash point) : ไม่มี
• อุณหภูมิที่ติดไฟได้เอง (Auto ignition temperature) : ไม่มี
• ความดันไอ (Vapor pressure) : 35,424 มิลลิเมตรปรอท (25 องศาเซลเซียส)
• ความหนาแน่นไอ (Vapor Density) : 1.27
• ความหนาแน่น (Density) : 1.00045 กรัม/ล. ในสถานะก๊าซ
• ความถ่วงจำเพาะ (specific gravity, SG) : 1.05 ที่ความเข้มข้น 10% w/w, 1.10 (ที่ความเข้มข้น 20%), 1.15(ที่ความเข้มข้น 29.57%), 1.20 (ที่ความเข้มข้น 39.11%)
• ค่าคงที่เฮนรี่ (Henry’s law constant) : 4.90X10^-10 ลบ.ม.-บรรยากาศ
• การละลาย (Solubility) : ละลายได้ดีในน้ำ 67.3 g/น้ำ 100 g ที่ 30°C
• สารที่ต้องหลีกเลี่ยง (Materials to Avoid) : โลหะ และออกไซด์ของโลหะทุกชนิด สารที่เป็นด่างทุกชนิด ได้แก่ • สารประกอบของไฮดรอกไซด์ (OH) เอมีน (R – NH₂) คาร์บอเนต (Co₃) และสารอื่น ๆ เช่น ไซยาไนด์ (Cyanide) ซัลไฟด์ (SO₃) และฟอมัลดีไฮด์ (CH₂O)

การผลิตกรดไฮโดรคลอริก
กรดไฮโดรคลอริกผลิตได้จากปฏิกิริยาของก๊าซคลอรีน และก๊าซไฮโดรเจน ดังสมการ
Cl₂ (g) + H₂ (g) = 2HCl (g)

หรือ การละลายก๊าซคลอรีน (Cl2) และก๊าซไฮโดรเจน (H2) ในน้ำ
Cl₂ (g) + H₂(g) +H₂O (l) = สารละลายกรดไฮโดรคลอริก (2HCl + H₂O)

วัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตกรดไฮโดรคลอริกประกอบด้วย 2 ชนิด คือ
1. ก๊าซไฮโดรเจน H₂ ผลิตได้จากกระบวนการแยกด้วยเซลล์อิเล็กโทรไลต์ไฟฟ้า โดยใช้โซเดียมคลอไรด์หรือเกลือแกง (NaCl) เป็นวัตถุดิบ จนได้เกิดก๊าซคลอรีน (Cl₂) และได้ผลิตภัณฑ์อื่นเป็นโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ด้วยเช่นกัน
2. ก๊าซคลอรีน (Cl₂) ผลิตได้จากกระบวนการแยกด้วยเซลล์อิเล็กโทรไลต์ไฟฟ้า โดยใช้น้ำ (H₂O) เป็นวัตถุดิบ จนได้ก๊าซไฮโดรเจน (H₂)

ปฏิกิริยาของกรดไฮโดรคลอริก
– เมื่อได้รับอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะระเหยกลายเป็นไอหรือเป็นก๊าซพิษของไฮโดรเจนคลอไรด์ (Hydrogen chloride : HCl)
– เมื่อเทน้ำลงผสมกับกรดไฮโดรคลอริกจะเกิดการสะเทินอย่างรุนแรง เกิดการกระเด็นของกรดกระจายออกโดยรอบอย่างรุนแรง
– เมื่อมีการสัมผัสกับโลหะจะทำให้เกิดคลอไรด์ของโลหะนั้น และเกิดก๊าซไฮโดรเจนที่เป็นสารไวไฟสูงจนอาจเกิดการติดไฟ และระเบิดได้ง่าย เช่น Fe + HCl = FeCl₂ + H₂

วิธีนำกรดไฮโดรคลอริกกลับมาใช้ใหม่ ^[4]
1. วิธีการระเหย
โดยมีขั้นตอน คือ ระเหย HCl และ H₂O ออกจากอ่างสารละลายกรดที่ใช้แล้ว (อุณหภูมิถึง 125 ^oC) ซึ่งผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเป็นไฮโดรคลอริก ที่นำมาใช้ใหม่ได้ และมีตะกอนของเสียของ FeCl₂ โดยวิธีนี้ มีข้อดี คือ นำกรดไฮโดรคลอริกมาใช้ใหม่ได้กว่า 90 % และเกิดการสะเทินต้องการด่างน้อยกว่า แต่มีข้อเสีย คือ มีการใช้พลังงานมาก และเกิดเหล็กคลอไรด์เจือปนมาก
2. วิธีแลกเปลี่ยนอิออนกรด(H+)
โดยมีขั้นตอน คือ ทำการดูดซับอิออนอิสระของกรดไฮโดรคลอริกโดยใช้เรซิน จากนั้น นำมาผ่าน FeCl2 และ FeSO4 แล้วนำอิออนของกรดไฮโดรคลอริกอิสระกลับมาทำปฏิกิริยากับน้ำ ซึ่งผลที่ได้ คือ กรดไฮโดรคลอริกที่นำมาใช้ใหม่ได้, ของเสียในรูปของ FeCl₂ และ FeCl4 โดยวิธีนี้ มีข้อดี คือ เงินลงทุนต่ำ ขนาดปานกลาง ค่าซ่อมบำรุงต่ำ ประหยัดพื้นที่ และสามารถนำกรดไฮโดรคลอริกมาใช้ใหม่ได้กว่า 80 % แต่มีข้อเสีย คือ สารตกค้าง: เหล็กคลอไรด์, ใช้ไปแต่ละครั้ง ประสิทธิภาพในการนำกรดกลับมาลดลง
3. วิธีแลกเปลี่ยนอิออนเหล็ก(Fe+)
โดยมีขั้นตอน คือ ทำการออกซิเดชัน Fe(II) กับ H₂O₂ หรือ Cl₂ จนได้ Fe(III) จากนั้น ทำการดูดซับ FeCl₄ ด้วยเรซินโดยการผ่านอิออนของกรดอิสระ จากนั้น ทำการดึง Fe(III) กลับมา โดยการใช้น้ำชะ ซึ่งผลที่ได้ คือ กรดไฮโดรคลอริกที่นำมาใช้ใหม่ได้ และของเสียในรูปของ FeCl₃ โดยวิธีนี้ มีข้อดี คือ เงินลงทุนต่ำ ขนาดปานกลางค่าซ่อมบำรุงต่ำ ประหยัดพื้นที่ นำกรดไฮโดรคลอริกมาใช้ใหม่ได้กว่า 80 % แต่มีข้อเสีย คือ การใช้ไปแต่ละครั้งจะทำให้ประสิทธิภาพในการนำกรดกลับมาต่ำลง
4. วิธีไพโรไฮโดรไลซิส
โดยมีขั้นตอน คือ ให้ความร้อน อบ และออกซิเดชัน Fe(II) จนได้ Fe(III) จากนั้น ทำคลอไรด์ให้เข้มข้นขึ้นในรูปของกรดอิสระ และกรดจำเพาะทางเคมี ซึ่งผลที่ได้ คือ กรดจำเพาะทางเคมี และกรดไฮโดรคลอริก และ Fe₂O₃ ที่ไม่เป็นอันตรายโดยวิธีนี้ มีข้อดี คือ นำกรดไฮโดรคลอริกกลับมาใช้ใหม่ได้เกือบทั้งหมดถึง 99% มีสารตกค้างไม่เป็นอันตราย แต่มีข้อเสีย คือเงินลงทุนสูง ต้องใช้พื้นที่มากปัญหาด้านสาธารณูปโภค ใช้พลังงานมาก

การใช้ประโยชน์กรดไฮโดรคลอริก ^[2]
1. อุตสาหกรรม
– ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมี และตัวทำละลายในการสังเคราะห์สารอินทรีย์
– ใช้เป็นสารเคมีในกระบวนการผลิต อาทิ ใช้ทำความสะอาดโลหะ ใช้เป็นสารทำน้ำให้บริสุทธิ์
– ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร อาทิ ใช้ในกระบวนการไฮโดรไลซีส (Hydrolized) แป้งเพื่อให้ได้เป็นน้ำตาลชนิดต่างๆ เช่น น้ำตาลกลูโคส และการไฮโดรไลซีส (Hydrolized) โปรตีน เพื่อให้ได้กรดอะมิโนชนิดต่างๆ
– ใช้ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี เช่น ใช้ในกระบวนการเตรียมสารไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์ (Vinyl chloride monomer) สำหรับเป็นวัตถุดิบในการผลิต PVC และคลอโรพรีน(chloroprene) สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับยาง เป็นต้น
– ใช้ในอุตสาหกรรมเหมืองแร่เพื่อสกัดแร่ชนิดต่างๆอาทิ เหมืองทองคำในกระบวนการสกัดแร่ทองคำ เหมืองดีบุก สังกะสี และยูเรเนียม เป็นต้น
– ใช้อุตสาหกรรมฟอกหนัง ฟอกสีสำหรับเป็นสารฟอกหนังสัตว์ และฟอกสีหนังสัตว์ให้ขาวสะอาด
– ใช้เป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด
– ใช้เป็นสารปรับสภาพความเป็นกรดในระบบบำบัดน้ำเสีย

2. ทางการแพทย์
– ใช้สำหรับการรักษาเมตฟอร์มินจากโรคสมอง และโรคตับแข็ง
– ใช้เป็นส่วนผสมของยาฆ่าเชื้อหรือยาต้านเชื้อจุลชีพในทางการแพทย์
– พบรายงานการศึกษาการใช้กรดไฮโดรคลอริกสำหรับต้านและกำจัดเซลล์มะเร็ง 6 mol/L (HAS6)
โดยผลการศึกษา พบว่า HAS6 สามารถทำให้เซลล์มะเร็งแข็งตัวได้ และช่วยยืดอายุของผู้ป่วยให้ยืนยาวเพิ่มขึ้นได้

ขอบคุณภาพจาก
www.Study.com

เอกสารอ้างอิง
[1] wikipedia.org. ออนไลน์. เข้าถึงได้ที่ : https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrochloric_acid
[2] U.S. National Library of Medicine. ออนไลน์. เข้าถึงได้ที่ : https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Hydrochloric-acid
[3] https://www.sigmaaldrich.com/. Hydrochloric acid. ออนไลน์. เข้าถึงได้ที่ : https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/vetec/v0t0538?lang=en&region=TH/.
[4] อาทร วุฒิสัตย์วงศ์กุล. 2545. การปรับปรุงกระบวนการนำกลับกรดไฮโดรคลอริก-
จากน้ำกรดกำจัดสนิมเหล็กด้วยวิธีการแลกเปลี่ยนอิออน.
[5] ปฐวี จีรณราวุฒิ. 2560. การเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการลดความเข้มข้น-
ของไอระเหยกรดไฮโดรคลอริกด้วยวิธีดูดซึม.
[6] Occidental Chemical Corporation. Safety Data Sheet : HYDROCHLORIC ACID (HCl) (ALL GRADES).