几种改性磷肥的X射线衍射特征初报

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1、Vol.8No.4吴平霄等：几种改性磷肥的X射线衍射特征初报317文章编号：1008-181X（1999）04-0316-02几种改性磷肥的X射线衍射特征初报吴平霄，毛小云，廖宗文（华南农业大学资源环境学院，广州510642）摘要：运用X射线衍射技术对改性磷肥的结构进行研究，发现其晶体结构发生了较大的变化；这种晶体结构的变化减少了改性磷肥中有效磷在土壤中的固定，从而大大提高了其生物有效性，是生物量增加的主要原因。关键词：改性磷肥；X射线衍射；结构变化中图分类号：S143.2+2文献标识码：A我国南方红壤缺

2、磷现象严重。我们利用有机和无机改性材料活化磷矿粉，在实验室条件下研制出3种改性磷肥。它们在固磷性极强的红壤上有较好的肥效，比普通过磷酸钙处理的生物量质量分数增加0.20以上，植株吸磷量比普通过磷酸钙处理有较大提高[1]。为研究其结构变化对其肥效机理的影响，我们对其X射线衍射特征进行了初步研究。1材料与方法取添加剂A20g与100g磷矿粉混匀，加水100ml，搅拌均匀，缓缓加入适量浓硫酸，边加边搅拌，风干即制得改性磷肥I；加入不同添加剂分别制得改性磷肥Ⅱ和改性磷肥Ⅲ，分别记为GXⅠ、GXⅡ、GXⅢ；不加添加

3、剂制得酸处理磷肥，记为CKH。用中国科学院广州化学研究所的日本理学D/MAX-1200型转靶X射线粉末衍射仪测定改性磷肥的XRD谱及d值。实验条件为：电压40kV，电流30mA，封闭式铜靶射线源，石墨单晶干涉器，扫描速度10(°)/min，样品为粉末状。2结果与分析经不同处理的磷肥的X射线衍射图谱（见图1）有很大的差别，从XRD谱上可以看出，磷矿粉中低碳氟磷灰石的质量分数超过0.8，另含有质量分数不足0.20的石英（3条特征衍射峰为0.4278、0.3353、0.1840nm）。磷灰石特征衍射峰0.280

4、0nm的峰形与磷矿粉直接施用的效果有一定的相关[1]。其有效磷的含量与衍射峰的强度成反比，与半高宽（FWHM）成正比，也即与结晶度成反比。但昆阳磷矿粉的0.2807、0.2781nm衍射峰结晶度非常好，故不适合直接施用。经不同处理的改性磷肥的X射线衍射图谱有很大的差别，XRD谱显示CKH、GXⅠ、GXⅡ、GXⅢ等四种磷肥都含有Ca(H2PO4)2·2H2O、CaHPO4·2H2O、石膏、石英等物质，在此我们只讨论Ca(H2PO4)2·2H2O和CaHPO4·2H2O这两种形态磷的衍射特征。CKH中的Ca(

5、H2PO4)2·2H2O出现了7条比较特征的衍射峰，分别为1.163、0.5985、0.4889、0.3873、0.3680、0.3336、0.2998nm。而GXⅠ、GXⅡ、GXⅢ则分别出现5、3、4条比较特征的衍射峰，与CKH相比，GXⅠ、GXⅡ、GXⅢ中的Ca(H2PO4)2·2H2O出现的谱峰较少，其晶体的结晶度也相对较差。而CaHPO4·2H2O的特征谱峰数均为4条（大致在0.7560、0.4270、0.3060、0.2680nm附近），并未减少，只是结晶度略有降低。这可能是由于有机－无机添加

6、剂的加入使得改性磷肥体系中的部分Ca2+Vol.8No.4吴平霄等：几种改性磷肥的X射线衍射特征初报317被有机－无机添加剂表面吸附或络（螯）合，从而降低了Ca－H2PO42-及Ca－HPO42-的离子键强度，导致其峰谱数的减少和结晶度的降低。由于HPO42-与Ca2+之间的结合力较强，有机－无机添加剂的影响不足以使CaHPO4·2H2O的谱峰数减少，而只使其结晶度略有降低。作为对比，我们将改性磷肥的XRD谱与过磷酸钙SP的衍射峰相比较，可以看出，SP中Ca(H2PO4)2·2H2O的质量分数超过0.8。

7、3讨论2.010.020.030.040.050.0KYLKCKHGXⅠGXⅡGXⅢSP2q/(°)0.34580.42780.33530.30720.28070.27120.26320.22540.19390.18401.1630.75620.59850.48900.42660.38730.34930.33360.28090.26780.18461.1570.75490.59680.42620.38700.34870.30560.28660.26781.1780.75750.42700.37920.30

8、600.28740.26791.1720.77270.60170.42820.35010.33430.30060.28120.18491.1630.38660.34900.33382.845图1改性磷肥的X射线衍射图谱不同形态的磷在土壤中被固定的速度是不同的。从改性磷肥晶体结构变化分析可以看出，酸处理－P有效磷中游离H2PO4-离子含量高，施入土壤后与Fe、Al等较快反应而固定快。而在3种改性磷肥中，H2PO4-、HPO42-