Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2003.tde-20102003-155618
Documento
Autor
Nome completo
Gustavo Marques Biasioli
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2003
Orientador
Banca examinadora
Prochnow, Luis Ignacio (Presidente)
Abreu, Monica Ferreira de
Alleoni, Luis Reynaldo Ferracciu
Título em português
Influência do pH e da força iônica na liberação de fósforo de compostos do tipo Fe - K - P presentes em superfosfatos.
Palavras-chave em português
fertilizantes fosfatados
impureza
superfosfato.
Resumo em português
Compostos de fósforo insolúveis em água, como os do tipo Fe - K - P podem ser
formados em fertilizantes fosfatados totalmente acidulados (FFTA). Em superfosfatos
dois dos mais comuns são os compostos Fe3KH8(PO4)6.6H2O (H8) e
Fe3KH14(PO4)8.4H2O (H14). Elevadas quantidades de rocha fosfática são descartadas a
fim de garantir que FFTA apresentem na fração citrato neutro de amônio (CNA) + água,
90% de P2O5 solúvel em CNA, como prevê a legislação brasileira de fertilizantes.
Experimentos anteriores mostraram que os FFTA não necessitam, obrigatoriamente,
conter alta solubilidade em água. Estudos anteriores indicaram que rochas fosfáticas
poderão ser melhores utilizadas conhecendo-se a performance agronômica das
impurezas insolúveis em água. Para adicionar informações a este assunto, os compostos
H8 e H14 foram sintetizados em condições de laboratório. Os precipitados foram
analisados através de análise química elementar, difratometria de raios-x, microscopia
eletrônica de varredura e espectrometria de energia dispersiva (EED). As análises
efetuadas confirmaram a correta precipitação de ambos compostos. Um experimento de
hidrólise foi conduzido usando soluções de NaCl 0,01; 0,05 e 0,1 mol L -1 com pH variando de 3,0 a 7,5. Amostras do H8, H14 e de FR de Catalão foram agitadas
utilizando-se as soluções até pH de equilíbrio. O pH da solução foi ajustado
adicionando-se NaOH ou HCl. Depois de atingido o pH de equilíbrio, as soluções foram
filtradas, e as concentrações de P, Fe, K, S, Na e Cl determinadas analiticamente e
utilizado o programa MINTEQ para calcular a atividade dos íons ortofosfato (H2PO4 - e
HPO4 2- ). Os precipitados que ficaram retidos no papel de filtro foram analisados
analiticamente e submetidos a raios-x e EED. As quantidades de H8 e H14 sintetizadas
foram suficientes para o estudo de hidrólise. Os resultados indicaram que a porcentagem
de P liberada dos compostos do tipo Fe - K - P aumentava com o aumento do pH.
Quantidades mais elevadas de P foram liberadas do composto H14 quando comparado
ao H8. Também, a atividade dos íons ortofosfato foi mais elevada para o H14 quando
comparado ao H8. Observou-se uma tendência a elevação da atividade dos íons
ortofosfato com a diminuição da força iônica para ambos compostos. Para o H8 ocorreu
um aumento da atividade com o aumento do pH para NaCl 0,01 mol L -1 . Para o H14 a
tendência foi o aumento da atividade até pH 5,0 para NaCl 0,05 e 0,1 mol L -1 e pH 6,0
para NaCl 0,01 mol L -1 . Após estes valores a atividade tendeu a diminuir devido
provavelmente à formação do par NaHPO4 - . As análises químicas, raios-x e EED dos
precipitados oriundos do estudo de hidrólise mostraram que os resultados de composição
e raios-x são similares ao do composto H8, atestando novamente baixa porcentagem de
liberação de P deste composto. Para o composto H14 verificou-se a formação de um
novo composto, possivelmente estrengita amorfa. Os dados obtidos neste estudo indicam
que elevadas quantidades de P liberado de compostos do tipo Fe - K - P a solução não
significam necessariamente elevada atividade. Os resultados confirmam que o composto
H14 pode apresentar melhor eficiência agronômica do que o H8.
Título em inglês
The effect of ph and ionic strenght in the phosphorus release of fe k p compounds present in superphosphates.
Palavras-chave em inglês
impurities
phosphate fertilizers
superphosphates.
Resumo em inglês
Water-insoluble P compounds, as of the type Fe-K-P, can be formed in totally acidulated
phosphate fertilizers (TAPF). In superphosphates two of the most common are the
Fe3KH8(PO4)6.6H2O (H8) and the Fe3KH14(PO4)8.4H2O (H14). High amounts of
phosphate rock (PR) are discarded in order to produce APF with about 90% of P2O5
neutral ammonium citrate (NAC) soluble fraction in the available P fraction (NAC +
H2O), as indicated by the brazilian fertilizer legislation. Previous experimental data have
shown that TAPF do not necessarily need to always contain high water solubility.
Studies have indicated that PR will be better utilized by accessing the agronomic
performance of water-insoluble P impurities. To add information related to this topic H8
and H14 compounds were synthesized at laboratory conditions. The precipitates were
exposed to elemental chemical analysis, x-ray, scanning electron microscope and
energy-dispersive spectroscopy (EDS). All chemical plus instrumental analysis
confirmed the correct precipitation of both compounds. A hydrolysis experiment was
conducted using 0,01; 0,05 and 0,1 mol L -1 NaCl solution with pH ranging from 3 to 7.5.
Sub samples of the H8, the H14 and a PR from Catalão were agitated with each solution until certain equilibrium was achieved. Solution pH was adjusted by adding NaOH or
HCl. After equilibrium the solutions were filtered, the concentrations of P, Fe, K, S, Na
and Cl determined and the software MINTEQ used to calculate the activity of the
orthophosphate ions (H2PO4 - and HPO4 2- ). The precipitate remaining in the filter paper
was also analyzed for the same elements and submitted to x-ray and EDS. The amounts
of H8 and H14 synthesized were enough for the hydrolysis study. The results indicated
that the amount of P released from both Fe-K-P compounds increased in higher solution
pH. More P was released from the H14 than the H8 compound. Also, the activity for the
orthophosphate ions was higher for the H14 than for the H8 compound. There was a
trend to obtain higher activity of the ions orthophosphate with lower ionic strength for
both compounds. For the H8 it was obtained higher activity as the solution pH increased
when the ionic strength was of 0,01 mol L -1 NaCl. For the H14 the trend was for the
activity to increase until pH 5 for the 0,05 and 0,1 mol L -1 NaCl solution and until pH 6
for the 0,01 mol L -1 . After these values the activity tended to decrease most likely due to
the formation of the NaHPO4 - ionic par. The elemental chemical composition, x-ray and
EDS of the precipitates after the hydrolysis study showed composition and x-ray results
similar to the H8 compound attesting low hydrolysis in this situation. For the H14
compound it was found the formation of a new compound, most likely an amorphous
strengite. Data obtained in this study indicate that higher amounts of P released from
compounds of the type Fe-K-P as the solution pH increases does not necessarily mean
higher activity. The results confirm that the H14 compound should be of higher
agronomic effectiveness than the H8.
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Data de Publicação
2003-11-28