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Dissertação de Mestrado
DOI
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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gustavo.pdf (1.09 Mbytes)
Data de Publicação
2003-11-28
 
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