Axit Sunphamic (Sulfamic Acid) – Tính Chất và Ứng Dụng Công Nghiệp

1. Tính Chất Vật Lý

• Công thức hóa học : H₃NSO₃ (Amidosulfonic acid).
• Dạng tồn tại : Chất rắn tinh thể màu trắng, không mùi, ổn định trong không khí.
• Khối lượng phân tử : 97,09 g/mol.
• Điểm nóng chảy : Khoảng 205°C (bị phân hủy khi đun nóng mạnh).
• Tính tan trong nước : Rất cao (khoảng 1,47 kg/L ở 20°C), tạo dung dịch axit mạnh.

Độ nhớt và mật độ : Dung dịch đậm đặc có độ nhớt thấp, mật độ ~1,26–1,5 g/cm³ tùy nồng độ.
2. Tính Chất Hóa Học Đặc Trưng của Axit Sunfamic

Các phản ứng hóa học chính quyết định ứng dụng của axit sunfamic bao gồm:

• Tính axit: Phản ứng điển hình với bazơ, oxit kim loại, và muối cacbonat tạo thành muối sunfamat tương ứng.
  • Ví dụ: Phản ứng với cặn canxi cacbonat:

CaCO₃​+2H₃NSO₃​→Ca(SO₃NH₂)₂ +H₂O + CO₂​↑

• Độ bền thủy phân: Khá bền trong dung dịch nước nguội, nhưng sẽ thủy phân chậm thành amoni bisulfat (NH₄HSO₄​) khi đun nóng.
• Phản ứng then chốt với Axit Nitrơ (HNO₂) và Nitrit (NO₂⁻): Đây là phản ứng quan trọng nhất trong nhiều ứng dụng. Axit sunfamic phản ứng nhanh và hoàn toàn với HNO₂  hoặc ion NO₂⁻ sinh ra khí Nitơ (N₂) không độc hại.
  • Phương trình: H₃NSO₃+HNO₂→N₂↑+H₂SO₄+H₂O
  • Phản ứng này là cơ sở cho việc loại bỏ nitrit hiệu quả.
• Phản ứng với chất oxy hóa: Tác dụng với các chất như hypoclorit (ClO−), clo (Cl2), brom (Br2).

3. Các Ứng Dụng Công Nghiệp Phổ Biến của Axit Sunfamic

Nhờ các tính chất trên, axit sunfamic được ứng dụng rộng rãi:

• Chất Tẩy Cặn (Descaling Agent): Ứng dụng hàng đầu. Hiệu quả tẩy cặn CaCO₃, rỉ sét trong nồi hơi, tháp giải nhiệt, thiết bị trao đổi nhiệt, hệ thống ống dẫn, dụng cụ nhà bếp... Ưu điểm: dạng rắn dễ dùng, ít ăn mòn kim loại hơn HCl.
• Công nghiệp Giấy & Bột giấy: Loại bỏ ion kim loại, ổn định quá trình tẩy trắng, kiểm soát pH.
• Công nghiệp Dệt Nhuộm: Loại bỏ nitrit dư sau quá trình sản xuất thuốc nhuộm azo, điều chỉnh pH.
• Xử lý Nước: Ổn định clo trong nước bể bơi, hệ thống làm mát công nghiệp, ngăn tạo cloramin, loại bỏ nitrit.
• Sản xuất Hóa chất: Dùng trong tổng hợp chất tạo ngọt, thuốc diệt cỏ, chất chống cháy.
• Mạ điện & Tinh luyện Kim loại: Thành phần trong dung dịch mạ chì, thiếc; dùng trong tinh luyện kim loại.
• Xúc tác: Làm xúc tác axit rắn cho một số phản ứng hóa học hữu cơ.

4. Vai Trò Không Thể Thiếu của Axit Sunfamic trong Phân Kim (Tinh Luyện Vàng)

Trong lĩnh vực phân kim, đặc biệt là tinh luyện vàng (Au) và kim loại quý (PGMs), axit sunfamic đóng vai trò cực kỳ quan trọng:

• Loại bỏ HNO₃/HNO₂ dư từ Nước Cường Toan (Aqua Regia): 
  • Sau khi hòa tan vàng bằng nước cường toan (HCl+HNO₃), lượng HNO₃ dư và các sản phẩm phụ như HNO₂/NO₂⁻ còn sót lại.
  • Các chất này cản trở quá trình kết tủa vàng tinh khiết bằng các chất khử (SO₂, Na₂S₂O₅, FeSO₄) do tính oxy hóa mạnh của chúng.
  • Axit sunfamic được thêm vào để phá hủy triệt để các tác nhân oxy hóa này thông qua phản ứng tạo khí N₂ (đã nêu ở phần Tính chất Hóa học).
  • Quá trình này đảm bảo vàng được kết tủa hoàn toàn, thu hồi tối đa và đạt độ tinh khiết cao. Đây là bước then chốt trong quy trình phân kim vàng hiện đại.
• Phân tích Định lượng Nitrit: Dùng làm thuốc thử trong các phương pháp xác định hàm lượng nitrit.

Kết luận:
Axit sunfamic (H₃NSO₃) là một axit vô cơ mạnh dạng rắn, không hút ẩm, dễ sử dụng và ít ăn mòn hơn một số axit lỏng thông thường. Khả năng phản ứng đặc hiệu với axit nitrơ/nitrit làm cho nó trở thành hóa chất không thể thay thế trong nhiều ứng dụng công nghiệp như tẩy cặn, xử lý nước, dệt nhuộm, và đặc biệt là trong quy trình tinh luyện vàng và kim loại quý, nơi nó đảm bảo hiệu quả và độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng.