CN103350991B - 一种磷酸亚铁铵缓释微肥的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磷酸亚铁铵缓释微肥的合成方法，包括以下步骤：(1) 用氨水调节亚铁盐和铵盐的混合溶液至pH6.5-7.5之间，其中铵盐/亚铁盐的摩尔比例为1/1；(2) 将步骤(1)的混合溶液，按照摩尔比P /Fe =（1-1.2）/1加入含磷溶液中，并控制pH在6.5-7.5，常温下反应10-50min；(3) 反应结束后进行固液分离，沉淀物在40-80℃条件下烘干得磷酸亚铁铵结晶。本发明在常温下即可进行，且合成效率高，产品的纯度较高，易于操作，能耗较低，P和Fe原料转化率接近100%，反应后清液含有氨氮和少量的二价铁，可直接作为原料用于下一轮合成中。与之前高温等合成等技术相比，体现出了极大的优越性。
Description
技术领域
本发明涉及农业、化工技术和肥料领域，具体来说涉及一种高效缓溶微肥磷酸亚铁铵的合成技术。
背景技术
铁是植物必需的微量元素之一，是植物合成叶绿素的催化剂，也是植物中氧的载体，对植物的新陈代谢作用意义重大。植物的细胞分裂、呼吸作用、光合作用及新陈代谢等过程均离不开铁的氧化物。与此同时，铁还能促进作物对氮和磷的吸收，当作物中的铁含量低于0.02%时，作物将不能很好的利用氮和磷，造成叶片发黄甚至枯死，由此可见铁对植物正常生长代谢的重要性。
常见的铁肥有硫酸亚铁和螯合铁肥，硫酸亚铁性质不稳定，易氧化成硫酸铁，作物对三价铁利用率较低。螯合铁肥肥效较好，但成本一般较高。磷酸亚铁铵是一种缓溶性的肥料，是同时含有N和P的铁肥，施于土壤后其养分缓慢释放出来，与速溶性铁肥相比，其肥效好，肥料利用率更高。除此之外，北方石灰性土壤由于其自身碱性反应及氧化作用，施入的速溶性铁肥很容易形成难溶化合物，从而降低铁肥的使用效率，而磷酸亚铁铵缓释微肥则可以在很大程度上解决这一问题，是一种极具发展前景的新型缓释肥料。
有关于磷酸亚铁铵合成方面的文献报道，有采用硫酸亚铁、磷酸和氨水在80℃条件下进行合成，或采用磷铵和硫酸亚铁在80℃下进行合成，但此条件下合成需要较高的温度，反应时间较长，操作不便，且生成的磷酸亚铁铵纯度不是很高。有文献用硫酸亚铁、磷酸二氢铵、氨水和少量的柠檬酸作为原料，利用液相共沉淀法，在45℃条件下合成磷酸亚铁铵，此合成条件控制因素较多，操作繁琐，反应时间较长，也需要适当的温度，不利于大规模的生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现在技术存在的问题和不足，提供一种工艺条件简单、易于操作、成本低、效果好、原料转化率高的磷酸亚铁铵缓释微肥的合成方法。
本发明需要解决的主要技术问题是通过以下方案实现的。
一种磷酸亚铁铵缓释微肥的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
(1) 用氨水调节亚铁盐和铵盐的混合溶液至pH6.5-7.5之间，其中铵盐/亚铁盐的摩尔比例为1/1；
(2) 将步骤(1)的混合溶液，按照摩尔比P /Fe =（1-1.2）/1加入含磷溶液中，并控制pH在6.5-7.5，常温下反应10-50min；
(3) 反应结束后进行固液分离，沉淀物在40-80℃条件下烘干得磷酸亚铁铵。分离出的含氨氮清液可循环使用。
所述的亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁，含磷溶液为磷酸、磷酸盐或者预处理后的工业含磷废水，合成体系pH用氨水、盐酸或硫酸进行调节。
磷酸亚铁铵合成反应的离子方程式为：
Fe2+ + NH4 + + PO4 3- + H2O = FeNH4PO4·H2O↓
Fe2+ + NH4 + + HPO4 2- + H2O = FeNH4PO4·H2O↓+ H+
Fe2+ + NH4 + + H2PO4 - + H2O = FeNH4PO4·H2O↓+ 2H+
本发明在常温下即可进行，且合成效率高，产品的纯度较高，易于操作，能耗较低，P和Fe原料转化率接近100%，反应后清液含有氨氮和少量的二价铁，可直接作为原料用于下一轮合成中。与之前高温等合成等技术相比，体现出了极大的优越性。
除此之外，本发明中的原料均可利用工业废弃物如废水代替。P源可以用高浓度的工业含磷废水，如处理后的磷石膏渣场含磷废水等，我国磷石膏累积堆积量已超过1亿吨，磷石膏废水的储量很大，廉价的P源十分丰富，经过适当的预处理之后可以直接作为P源。N源可以用合成氨工业排放的含氨氮废水，Fe源可以利用工业含铁废水等。以上廉价原料的选择可以在很大程度上降低生产成本，同时达到回收废水中有用物质的目的，保护了环境，符合国家的产业政策，一举多得。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
(1) 使用硫酸亚铁作为铁源，氯化铵作为铵源，两种原料摩尔比为1/1制成溶液混合，并用氨水调节体系pH至6.5;
(2) 将步骤(1)的混合溶液， 以摩尔比P/Fe=1/1加入磷酸溶液中，并用氨水氨水和硫酸控制pH在6.5，常温下反应50min。
(3) 反应结束后进行固液分离，并用蒸馏水洗涤沉淀物，60℃烘干得到天蓝色粉末晶体，即为磷酸亚铁铵缓释微肥。
实施例2
(1) 使用氯化亚铁作为铁源，氯化铵作为铵源，两种原料摩尔比为1/1制成溶液混合，并用氨水调节体系pH至7.0。
(2) 将步骤(1)的混合溶液， 以摩尔比P/Fe=1.2/1加入磷酸二氢钠溶液中，并用氨水和盐酸控制pH在7.0，常温下反应10min。
(3) 反应结束后进行固液分离，并用蒸馏水洗涤沉淀组分，然后40℃烘干得到天蓝色粉末晶体，即为磷酸亚铁铵缓释微肥。
实施例3
(1) 硫酸亚铁作为铁源，氯化铵作为铵源，两种原料摩尔比为1/1制成溶液混合，并用氨水调节体系pH至7.5。
(2) 将步骤(1)的混合溶液， 以摩尔比P/Fe=1.1/1加入磷酸溶液中，并用氨水控制pH在7.5，常温下反应30min。
(3) 反应结束后进行固液分离，并用蒸馏水洗涤沉淀组分，80℃烘干得到天蓝色粉末晶体，即为磷酸亚铁铵缓释微肥。
实施例4
(1) 硫酸亚铁作为铁源，氯化铵作为铵源，两种原料摩尔比为1/ 1制成溶液混合，并用氨水调节体系pH至7.0。
(2) 将步骤(1)的混合溶液， 以摩尔比P/Fe=1.1/1加入预处理后的磷石膏渣场含磷废水中，并用氨水和盐酸控制pH在7.0，常温下反应30min。
(3) 反应结束后进行固液分离，并用蒸馏水洗涤沉淀组分，60℃条件下烘干，得到的产物即为磷酸亚铁铵缓释微肥。
Claims (5)
1.一种磷酸亚铁铵缓释微肥的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
(1) 用氨水调节亚铁盐和铵盐的混合溶液至pH6.5-7.5之间，其中铵盐/亚铁盐的摩尔比例为1/1；
(2) 将步骤(1)的混合溶液，按照摩尔比P /Fe =（1-1.2）/1加入含磷溶液中，并控制pH在6.5-7.5，常温下反应10-50min；
(3) 反应结束后进行固液分离，沉淀物在40-80℃条件下烘干得磷酸亚铁铵结晶。
2.根据权利要求1所述的磷酸亚铁铵缓释微肥的合成方法，其特征在于：所述的亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁。
3.根据权利要求1所述的磷酸亚铁铵缓释微肥的合成方法，其特征在于：所述的含磷溶液为磷酸、磷酸盐或者预处理后的工业含磷废水。
4.根据权利要求1所述的磷酸亚铁铵缓释微肥的合成方法，其特征在于：用氨水、盐酸或硫酸调节pH值。
5.如权利要求1所述的磷酸亚铁铵缓释微肥的合成方法，其特征在于：合成的关键在于氨水的调节作用，一方面提供过量的氨氮，使亚铁离子与过量铵根离子发生络合作用；另一方面是体系中的氢氧根离子与亚铁离子的结合作用，以上两种作用可避免亚铁离子与之后加入的磷形成沉淀。
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