土壤钙磷的表面和体相形成及几个影响因素探讨

摘要

P是植物生长的必需营养元素之一。我国北方石灰性土壤中的无机磷一般以Ca-P为主，平均占土壤无机磷的80％以上。不同形态无机磷的有效性差异很大，Ca8-P是作物的第二有效磷源，Ca10-P在短时期内不易被作物吸收利用，是作物的潜在磷源。因此，研究土壤中典型钙磷的形成和转化机理对提高土壤中磷的有效性具有重要意义。
　　 本文研究了CaCO3对磷酸根(PO43-)的吸附特性，及初始P浓度、吸附完成后的老化温度、老化时间等对表面钙磷形成的影响，同时通过实验室合成探讨了溶液共沉淀生成钙磷的条件和影响因素，确定了合成磷酸八钙的最适宜条件。用XRD、SEM等手段表征了产物的物相组成及形貌等性质。得到的主要结果有：
　　 (1)以尿素为pH调节剂，采用均匀共沉淀法合成了磷酸八钙。体系中相继生成CaHPO4·2H2O、磷酸三钙，以及磷酸八钙。提高反应温度和尿素浓度，所得磷酸八钙纯度增加，其纤维形貌更均匀。当尿素浓度为0.7 mol/L和0.8 mol/L时，75℃时合成产物含有CaHPO4·2H2O杂质，80℃、85℃、90℃时，可以得到较纯的条状磷酸八钙。
　　 (2)pH6.5时，CaCO3对PO4的最大吸附量为58.4795mg/g(以P计)，而pH8.5时P最大吸附量急剧减少到6.1237mg/g，CaCO3对P的吸附量随pH的增大而减小。pH较低时，由于CaCO3的溶解度增加，与PO4形成了表面沉淀。
　　 (3)对吸附P的CaCO3进行老化，反应中CaCO3的特征峰减弱，其表面形成CaHPO4·2H2O(透磷钙石，brushite)。提高老化反应温度表面CaHPO4·2H2O可逐渐转化生成羟基磷灰石，温度越高形成羟基磷灰石速率越快；提高P的吸附量，老化后表面羟基磷灰石的衍射峰增强，其颗粒增大大，片状形貌更清晰。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 土壤中磷的组成与分类

1.1.1 无机磷

1.1.2 有机磷

1.2 碳酸钙对磷的吸附

1.2.1 磷的吸附机制

1.2.2 土壤中磷吸附的研究

1.2.3 磷吸附的主要模型

1.3 磷酸钙盐的合成

1.4 课题研究的目的和意义

2 材料和方法

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 样品表征

2.3.1 X-射线衍射(XRD)分析

2.3.2 扫描电镜(SEM)观察

2.4 实验方法

2.4.1 磷酸八钙合成实验

2.4.2 吸附实验

3 结果与讨论

3.1 合成实验部分

3.1.1 不同反应条件对产物影响

3.1.2 讨论

3.1.3 结论

3.2 吸附试验部分

3.2.1 pH对吸附反应的影响

3.2.2 初始P浓度对吸附产物的影响

3.2.3 老化时间对吸附产物的影响

3.2.4 温度对吸附产物的影响

3.2.5 讨论

3.2.6 结论

参考文献

致谢