表面活性劑與鉀長石提鉀過程的相容性研究

表面活性劑與鉀長石提鉀過程的相容性研究

表面活性劑可用作肥料的防洪劑，于20世紀(jì)60年代獲得批準(zhǔn)。1不同類別表面活性劑與鉀長石作用穩(wěn)定性比較表面活性劑除了其共同的一些基本結(jié)構(gòu)及性能特征之外,不同結(jié)構(gòu)的表面活性劑又有其特有的性能,因此不同類別的表面活性劑與鉀長石作用相容性存在差異。本文旨在研究不同類別的表面活性劑在封閉恒溫體系下對鉀長石提鉀過程的影響,采用XRD測試技術(shù)表征生成物物相組成,探討其作用方式,并由此推斷不同類別的表面活性劑與鉀長石提鉀過程的相容性。鉀長石化學(xué)式為K[AlSi2實驗部分2.1二烷基苯磺酸鈉鉀長石:主要化學(xué)成分為K磷礦粉:主要化學(xué)成分為P表面活性劑:十二烷基苯磺酸鈉,十二烷基硫酸鈉,SCI-A,span-60。D/max-γB型陽極轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀(日本理學(xué)):Cu靶,管電壓40kV,掃描范圍3°~70°。2.2礦粉和磷酸鹽的制備鉀長石和磷礦經(jīng)破碎、球磨分別過0.074mm和0.148mm標(biāo)準(zhǔn)篩,按實驗要求稱取適量鉀長石礦粉和磷礦粉,混合均勻后置于水熱反應(yīng)釜中,并加入4.5mL的磷酸(46%P3結(jié)果與討論3.1二烷基硫酸鈉用量對鉀長石分離效果的影響陰離子表面活性劑中產(chǎn)量最大的是磺酸鹽型,其次是硫酸鹽型圖2是反應(yīng)后水不溶物的XRD圖譜,三張譜圖吸收峰位置基本不變,衍射峰強度有一定變化,表明陰離子表面活性劑能夠吸附于鉀長石表面,改變鉀長石表面性質(zhì),進(jìn)而影響鉀長石提鉀過程。圖3是隨著十二烷基硫酸鈉用量的增加,提鉀過程產(chǎn)物的水不溶物XRD圖譜。由于各譜圖吸收峰位置基本不變,吸收峰強度存在差別,表明隨著陰離子表面活性劑的不斷加入,陰離子表面活性劑并未改變原有反應(yīng)的方向,也沒有新的反應(yīng)出現(xiàn),只是改變了反應(yīng)進(jìn)程。3.2陽離子表面活性劑對鉀長石表面的吸附機理陽離子表面活性劑絕大部分是含氮的化合物,也就是有機胺的衍生物端則指向溶液介質(zhì),從而改變鉀長石表面的潤濕性質(zhì)(從親水變?yōu)樵魉?。而且表面活性基團能夠占據(jù)鉀長石骨架結(jié)構(gòu)中原鉀離子的位置,中和鉀長石表面的負(fù)電性,形成有效的離子對吸附圖5是反應(yīng)后水不溶產(chǎn)物的XRD譜圖,各譜圖吸收峰位置基本不變,但吸收峰強度存在差別,因為陽離子表面活性劑容易強烈地吸附于鉀長石表面,同時陽離子表面活性劑基團能夠占據(jù)鉀長石骨架結(jié)構(gòu)中原鉀離子的位置,形成有效的離子對吸附,因此譜圖中衍射峰強度有一定變化,而且陽離子表面活性劑并未改變原有反應(yīng)的方向,也沒有新的反應(yīng)出現(xiàn),只是改變了反應(yīng)進(jìn)程。3.3非離子表面活性劑的影響近年來,表面活性劑的復(fù)配實驗受到了越來越多學(xué)者的重視,大量研究表明,經(jīng)過復(fù)配的表面活性劑具有比單一表面活性劑更好的使用效果和經(jīng)濟效益在所有的表面活性劑混合體系中,陰、陽離子具有最強的協(xié)同作用圖7是在陰、陽離子表面活性劑中添加適量非離子表面活性劑span-60時對溶出率的影響,隨著非離子表面活性劑用量的減少,鉀溶出率逐漸上升,并達(dá)到46.3%。這可能是因為加入少量溶解度較大的非離子表面活性劑,陰、陽離子表面活性劑在水中溶解度明顯增加,更加有利于陰、陽離子表面活性劑離子之間的相互作用,進(jìn)一步影響鉀長石提鉀過程。圖8是陰離子∶陽離子(3∶1)和陰離子∶陽離子∶非離子(4∶1∶1)混合型表面活性劑反應(yīng)后水不溶產(chǎn)物的XRD譜圖,圖中衍射峰的位置基本相同,但添加非離子表面活性劑后,某些衍射峰強度發(fā)生變化,進(jìn)一步說明加入非離子表面活性劑可提高陰、陽離子表面活性劑的溶解度,促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行,改變了反應(yīng)的進(jìn)程。4不同復(fù)配方案對鉀長石的提鉀效果影響1.單組分表面活性劑溶液中,陽離子表面活性劑以離子對形式吸附于鉀長石表面,對鉀溶出率影響最大;陰離子表面活性劑以范德華力吸附于鉀長石表面,能有效地提高鉀溶出率。2.混合型表面活性劑比單一表面活性劑更有利于鉀的溶出。對比不同復(fù)配方案對鉀長石提鉀過程的影響,實驗得到了以陰離子表面活性劑為主,加入少量的陽離子表面活性劑,再加以適量的非離子表面活性劑輔助的復(fù)配方案。3.由于不同表面活性劑與鉀長石作用機理不同,其與鉀長石的相容性存在差異,具體表現(xiàn)在對鉀溶出