NH₃ là gì ?

NH₃ hay còn được gọi là Amoniac là hợp chất khí vô cơ gồm 1 nguyên tử nitơ liên kết với 3 nguyên tử hydro. Ở điều kiện thường NH₃ là khí không màu, có mùi khai, hắc, dễ nhận biết và tan rất tốt trong nước.

Dù là một chất có độc tính và mùi hắc đặc trưng, nhưng NH₃ đóng vai trò nền tảng trong rất nhiều quy trình sản xuất và là một trong những hóa chất quan trọng nhất đối với ngành công nghiệp nặng, nông nghiệp, xử lý môi trường và công nghệ lạnh. 

Tính chất nổi bật của NH₃

Tính chất vật lý

Tính chất hóa học

• NH₃ phản ứng dễ dàng với axit và tạo muối amoni.
• NH₃ tác dụng với dung dịch halogen là ứng dụng trong công nghiệp xử lý.
• NH₃ là chất khử trong một số quá trình luyện kim nhiệt độ cao.

NH₃ mang tính bazơ yếu và nhờ những tính chất này đã giúp NH₃ trở thành nguyên liệu quan trọng trong tổng hợp hóa chất.

Amoniac và ứng dụng trong công nghiệp

Sản xuất phân bón vô cơ

NH₃ là nguyên liệu cốt lõi để tạo ra ure, amoni nitrat và amoni sunfat. Đây là nhóm sản phẩm chiếm phần lớn nhu cầu amoniac trong công nghiệp.

Làm môi chất lạnh công nghiệp

Amoniac mang lại hiệu suất trao đổi nhiệt rất cao, phù hợp cho kho lạnh, hệ thống cấp đông, nhà máy thủy sản, nhà máy đồ uống và các hệ thống lạnh công suất lớn.

Sản xuất hóa chất nền tảng

NH₃ được dùng để tổng hợp nitrat, nitrit, hydrazin, amin, nhựa ure-formaldehyde và nhiều hóa chất quan trọng trong ngành polymer và ngành nhựa.

Xử lý nước và môi trường

Amoniac giúp điều chỉnh pH, trung hòa độ axit, loại bỏ clo dư và hỗ trợ tối ưu hóa nhiều công đoạn trong xử lý nước thải và nước cấp.

Luyện kim và xử lý bề mặt kim loại

NH₃ khi phân hủy ở nhiệt độ cao tạo môi trường khử, phù hợp cho quá trình nhiệt luyện, thấm nitơ và tăng độ cứng cho kim loại.

Các quy trình điều chế NH₃ phổ biến hiện nay

Tách và tinh chế khí nitơ từ không khí

Không khí chứa hơn 78% nitơ, nên các nhà máy sẽ dùng phương pháp chưng cất phân đoạn không khí để thu nitơ tinh khiết.

Sản xuất khí hydro từ khí thiên nhiên hoặc LPG

Hydro được điều chế bằng cách tách hydro ra từ khí metan thông qua quá trình xử lý xúc tác ở nhiệt độ cao.

Nén khí N₂ và H₂ ở áp suất lớn

Hai khí được nén ở áp suất rất cao nhằm tăng khả năng kết hợp với nhau.

Đưa vào buồng phản ứng có xúc tác

Xúc tác kim loại đặc biệt giúp nitơ và hydro kết hợp hiệu quả hơn tạo thành NH₃.

Làm lạnh để ngưng tụ NH₃

Khi làm lạnh mạnh, hỗn hợp khí sẽ tách ra và Amoniac hóa lỏng sẽ được thu lại.

Tuần hoàn phần khí chưa phản ứng

Những khí chưa chuyển hóa sẽ được đưa lại buồng phản ứng để tăng hiệu suất.

Ảnh hưởng của NH₃ đến môi trường

• Gây ô nhiễm không khí khi nồng độ cao, làm tăng hiện tượng phú dưỡng trong nước, ảnh hưởng sức khỏe hô hấp nếu tiếp xúc trực tiếp. 
• Tuy nhiên NH₃ sẽ không làm hỏng tầng ozone, ít gây hiệu ứng nhà kính hơn nhiều loại khí lạnh và đặc biệt là có thể thu gom và tái sử dụng.

Những quy tắc an toàn khi vận chuyển và bảo quản NH₃

• NH₃ cần được bảo quản trong bồn chịu áp lực, tránh nguồn lửa và nơi nhiệt độ cao và phải có hệ thống cảnh báo rò rỉ, thiết kế nhà kho thông thoáng. 
• Nếu xảy ra rò rì thì nhanh chóng sơ tán đi theo hướng ngược chiều gió, không dùng nước phun trực tiếp vào rò rỉ và phải dùng mặt nạ phòng độc hoặc SCBA.

NH₃ hay Amoniac là hóa chất cực kỳ quan trọng trong sản xuất công nghiệp và nông nghiệp. Không chỉ đóng vai trò chủ đạo trong sản xuất phân bón, NH₃ còn góp phần vào ngành lạnh, hóa chất, xử lý môi trường và luyện kim. Dù mang lại nhiều lợi ích nhưng NH₃ vẫn cần được sử dụng và bảo quản đúng kỹ thuật để tránh nguy cơ ảnh hưởng đến con người và môi trường.