Минеральные удобрения. Новые исследования и разработки - Позин М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Г. М. Пеикришвили, В. Т. Гнеденкова, Т. В. Зубкова,
JI. И. Гвасалия
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФОСФАТ-ИОНОВ С ПРИРОДНЫМИ ЦЕОЛИТАМИ
Из известных способов получения минеральных удобрений с регулируемой скоростью отдачи как катионных, так и анионных форм питательных элементов (удобрения пролонгированного действия) привлекает к себе внимание их производство путем нанесения питательных элементов, в частности, фосфора на природные цеолиты. Высокий агрохимический эффект таких удобрений обусловлен как известным действием питательных элементов, так и специфическими почвоструктурирующими и ионообменными свойствами природных цеолитов [1].
Нами исследован механизм взаимодействия фосфат-ионов с природными цеолитами. Для этого цеолпты-клиноптилоли-ты месторождения Тедзами обрабатывали содержащим в качестве активатора процесса 2% КС], 3N раствором ортофос-форной кислоты при Т :Ж=1 : 10 в течение 2 часов в температурном интервале 293—378 К, после чего суспензию филь-
-гровали на вакуум-фильтре, промывали дистиллированной водой в объеме, равном объему рабочего раствора и сушили при 373—383 К. Как исходный цеолит, так и продукты его обработки были изучены методами рентгенографии и спектроскопии в видимой и ИК-обласгн спектров. Дифрактограм-мы снимались на ДРОН-2, а ИК-спектры — на Specord-75R.
В таблицах 1 и 2 представлены результаты химического анализа исходного клиноптилолита (Кл) и продуктов его обработки фосфорно-кислыми растворами и данные рентгенографических исследований этих же образцов.
Таблица I
Результаты химического анализа природного и обработанного 3 н. раствором ортофосфорной кислоты клиноптилолита (активатор 2% КС1)
Содержание компонентов, мас.%
Образец р2о5 Si02 СаО MgO Fe,,03 А 1,0.4 н2о~ н2о+ Na20 КгО
Клисх 0,20 63,58 3,20 2,70 2,20 12,30 4,95 7,25 2,60 1,10
Кл293К 6,50 58,20 3,10 0,20 1,65 10,50 6 60 7,45 0,50 5,30
КЛ32Ж 9,30 56,70 1,70 0,30 1,00 9,СО 6.00 8,82 0,58 6,00
13,45 53,60 1,70 0,20 0,80 8,90 6,20 8.48 0,67 6,00
Таблица 2
Данные рентгеноструктурного исследовании природного и обработанного 3 н. раствором ортофосфорной кислоты клиноптилолита (активатор 2% KCI)
! Отноше Параметры элементарной ячейки
Образец ние
Si02
ai2o3
КЛнсх 9,0 0=15,69 А 6 = 17,84 А с=6,63 А Р= 116с02'
Кл29зк 8.0 с=15,80 А 6= 17,87 А с=6,63 А Р=116°10'
Клэ23к 7.4 д = 15,77 А 6=17,87 А с=6,67 А Р = 117“24'
Кл378к 7,9 о=15,72 А 6=17,71 А с=6,67 А Р = 115°24'
Из анализа таблиц 1 и 2 видно, что при обработке природных цеолитов фосфорно-кислыми растворами, с ужесточением условий обработки, происходит как деалюминирование,
так и десилицпрование цеолита. При этом наряду с общим снижением содержания алюминия и кремния происходит и уменьшение отношения SiC^/AbCb. При этом параметры элементарной ячейки практически не меняются, что указывает на сохранность цсолитной структуры. Более того, при наблюдении за рефлексами {400, 330} и {240, 421} характеризую-
Рнс. 1. Днфратограммы природного 1 и обработанных 2—5 3 н. раствором Н;!Р04 клнноптило-лнтов
Дублеты, характеризующие: а) соотношения
Si02: А1203; б) структурный фактор цеолита
шими структурный фактор цеолитов [2], можно отметить повышение стабильности структуры клиноптилолита при обработке в интервале температур 323—343 К (рис. 1). Это может объясняться как обменом регулярных катионов на ионы калия, вводимых в фосфорно-кислый раствор как активирующий агент, так и стабилизирующим действием окклюдированных клиноптилолитом фосфат-ионов [2].
Для уточнения механизма взаимодействие оргофосфорной кислоты с клнноптнлолитом были проведены спектроскопические исследования в средней области излучения ИК-спектров (200—1300 см~‘).
На рис 2 представлены результаты ИК-спектроскопиче-ских исследований, из которых видно, что с ужесточением условии обработки, интенсивность полос 640 и 760 см-1 уменьшается, что указывает на снижение содержания в каркасе кремния и алюминия. Подтверждением зтого является и рост интенсивности полосы 790 см-1, указывающий на повышение концентрации вакантных мест в каркасе, образовавшихся за счет его деалюминирэванин.
Рис. 2. ИК-спектр природного И обработанного 3 и. раствором ортофосфорной кислоты (активатор KCI) клиноптн-лолита
i
Основные полосы антисимметричных валентных колебаний в области 980—1100 см-1 для исследуемых образцов сдвигаются с 1050 см-1 для природного клиноптилолита до 1070 см-1 для обработанного фосфорно-кислыми растворами при 378 К. Однако, если принять во внимание длины связей Si—О (1,61 А) и А1—О (1,75А), то увеличение доли атомов А1 в каркасе (уменьшение отношения Si02/A!20,j с 9,0 до 7,9) и меньшая по сравнению с Si его электроотрицательность, основные полосы валентных колебаний должны были сдвинуться в сторону меньших частот.
