Рентгенофазовое исследование новых комплексных биоминеральных удобрений

X-Ray diffraction study of new complex biomineral fertilizers
Цитировать:
Рентгенофазовое исследование новых комплексных биоминеральных удобрений // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Хонкелдиева М.Т. [и др.]. 2020. № 6 (72). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/9494 (дата обращения: 25.06.2024).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В статье представлено применение метода рентгенофазового анализа для изучения состава, кристалличности, физико-химических свойств минеральных и биоминеральных удобрений. Изучен качественный и количественный состав комплексных минеральных и биоминеральных удобрений.

ABSTRACT

The article presents the application of the method X-Ray diffraction analysis to study the composition, crystallinity, physicochemical properties of mineral and biomineral fertilizers. Qualitative and quantitative composition of complex mineral and biomineral fertilizers were studied.

 

Ключевые слова: Рентгенофазовый анализ, качественный и количественный анализ, биоминеральные удобрения.

Keywords: X-Ray analysis, qualitative and quantitative analysis, biomineral fertilizers.

 

Существуют различные методы определения состава и структуры вещества, один из них – рентгенофазовый анализ. Как метод неразрушающего контроля, в основе которого лежит явление на трехмерной кристаллической решетке соединений, подчиняющееся условию Вульфа-Брэгга, рентгенофазовый анализ является мощным инструментом исследования химических соединений и считается одним из фундаментальных методов исследования структуры кристаллических, микрокристаллических и текстурных соединений [1].

В настоящее время данный анализ наиболее применим, по сравнению с другими рентгеновскими методами. Рентгенография поликристаллических образцов позволяет определять кристаллографические параметры неизвестных веществ, производить структурный анализ несложных структур, исследовать фазовый состав вещества, выполнять качественный и количественный анализы. Качественный рентгенофазовый анализ заключается в идентификации кристаллических фаз на основе присущих им значений межплоскостных расстояний d (hkl) и соответствующих интенсивностей линий I (hkl) рентгеновского спектра; в то время как количественный анализ заключается в определении количества фаз в смеси и основан на зависимости интенсивности дифракционного отражения от содержания I соответствующей фазы в исследуемом объекте [2].

В последние годы на мировом рынке минеральных удобрений наблюдается высокий спрос на различные виды комплексных NPK-удобрений [3]. Одновременно с использованием известных NPK удобрений аграрная наука непрерывно ведет поиск наиболее перспективных удобрений, которые положительно влияют на урожайность и качество выращиваемой продукции. На этой основе производится ряд бактериальных удобрений и микробиологических препаратов [4].  

Цель исследований – установить сравнительный анализ рентгенофазового анализа по эффективности минеральных и биоминеральных удобрений при комплексном их применении на формирование овощебахчевых культур в условиях сероземных и сильнозасоленных почв Сырдарьинской области Республики Узбекистан. Нами представлены результаты исследования комплексных минеральных удобрений серии «FAN-AGRO» в иммобилизованном состоянии с фосформобилизующими почвенными штаммами B. Subtilis BS-26, создаваемые на основе местного сырья и выпускаемых в Республике (ООО «FAN-DON»).

Идентификация образцов проведена на основе дифрактограмм, полученных на универсальном рентгеновским дифрактометре XRD-6100 (Shimadzu Corp. Japan), оснащенным источником Cu Kα-излучение (λ=1.54 Å). Качественное и количественное определение фаз образцов производилось с помощью программы MATCH [5]. Для количественного определения использовался комплект программного обеспечения BGMN/Profex Rietveld [6]. Общий минеральный состав определялся на порошковой пробе образца, которая готовилась растиранием средней пробы образца на лабораторной мельнице и агатовой ступке до 1–5 мкм. размера частиц. На рисунке 1 представлены дифрактограммы и результаты определения минерального состава образцов серии удобрений «FAN-AGRO» (табл. 1).

Таблица 1.

Минеральные составы серии удобрений «FAN-AGRO»

Наименование

компонента

Минеральный состав, %

Карбамид

Аммофос

KCl

MgSO4˖7H2O

«FAN-AGRO-03»

65

5

20

10

«FAN-AGRO-04»

28

20

28

24

«FAN-AGRO-07»

40

33

14

13

«FAN-AGRO-09»

2

79

16

3

 

Рисунок 1.  Дифрактограммы комплексных удобрений серии «FAN-AGRO»

 

Далее проведены рентгенографические исследования образцов обработанной водой и иммобилизованными микроорганизмами B. Subtilis BS-26.

 

Рисунок 2. Сравнительные дифрактограммы комплексных удобрений серии «FAN-AGRO/Н2О» и «FAN-AGRO/ИМ»

 

Сравнительные дифрактограммы «FAN-AGRO-03/Н2О» и его иммобилизованного образца «FAN-AGRO-03/ИМ» показали, что изменения касаются интенсивности отражения (рис.2). В «FAN-AGRO-03/Н2О» привел к росту интенсивности базисного отражения (50000 квантов). В «FAN-AGRO-03/ИМ» интенсивность базисного отражения карбамида (001) уменьшается до 10000 квантов.  В остальных образцов интенсивность пиков сильно занижены, т.к. из-за присутствия влаги растет вклад аморфного составляющего.

Значения максимального пика в «FAN-AGRO-04/Н2О» 800 квантов, «FAN-AGRO-04/ИМ» 900 квантов, «FAN-AGRO-07/Н2О» – 1600, «FAN-AGRO-07/ИМ» – 4500, «FAN-AGRO-09/Н2О» - 1450, «FAN-AGRO-09/ИМ» – 1500 квантов. Анализ дифракционной картины программой Profex показал, что в рассматриваемых образцах присутствуют кристаллические фазы исходных ингредиентов - карбамид, аммофос, КCl, MgSO4∙7H2O, также новые образованные кристаллические фазы, в результате реакции взаимодействия аммофоса с калием хлоридом. Во всех образцах сильно уменьшаются пики калия хлорида и аммофоса, карбамид образует соединения включения с аммонием хлоридом - (NH2)2CO•NH4Cl, также появляются кристаллические фазы (NH4)xK1-xH2PO4 и KH2PO4

Таким образом, свойства комплексных удобрений серии «FAN-AGRO», «FAN-AGRO/Н2О» и «FAN-AGRO/ИМ» изучены методом рентгенофазового анализа. Полученные результаты показали, что после обработки исходных минеральных удобрений серии «FAN-AGRO» водой и штаммом B. Subtilis BS-26 наблюдалось увеличение аморфной фазы из-за уменьшения кристаллической фазы. Это свидетельствует о появлении новых фаз, в результате реакции исходных компонентов и образования супрамолекулярных комплексов. В обоих случаях штамм B. Subtilis BS-26 во влажных условиях играет роль как катализатор. В результате, физико-химические свойства среди индивидуальных удобрений, особенно растворимость удобрений улучшается в следующим порядке: «FAN-AGRO-09» → «FAN-AGRO-04» → «FAN-AGRO-07» → «FAN-AGRO-03», а в общем виде «FAN-AGRO» → «FAN-AGRO/Н2О» → «FAN-AGRO/ИМ» смотрится так. В этом случае самый оптимальный вариант удобрений считается «FAN-AGRO-03» → «FAN-AGRO-03/Н2О» → «FAN-AGRO-03/ИМ».

 

Список литературы:
1. Михалкина О.Г. Применение метода рентгеновской дифракции для исследования керна и техногенных продуктов // Научно-технической сборник. Вести газовой науки. - 2016. - № 4 (28). - С. 96-108.
2. Кузнецова Г.А. Качественный рентгенофазовый анализ. Методические указания. – Иркутск, 2005. - 28 с.
3. Получение NPK-удобрения из мытого сушеного фосфоритового концентрата / Назирова Р.М. [и др.] // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. - 2016. № 10(31). [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/3774 (дата обращения: 30.04.2020).
4. Захаров С.А. Применение биоминеральных удобрений и биопрепаратов в ресурсосберегающих технологиях выращивания озимой пшеницы лесостепи Поволжья // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2015. № 4. - С.62-67.
5. Le Meins J-M, Granswick L.M.D., Le Beil A. Results and conclusions of the internet based «Search/match round robin 2002» // Powder Diffraction. - 2003. V. 18, Issue 2. - Р. 106-113.
6. Dobelin N., Kleeberg R., Profex: a graphical user interface for the Rietveld refinement program BGMN, Journal of Applied Crystallography. - 2015. V.48. - P. 1573-1580.

 

Информация об авторах

академик, зав. лаб. растительных цитопротекторов, Институт биоорганической химии АН РУз., Узбекистан, г. Ташкент

Academician, Institute of Bioorganic Chemistry, Academy of Sciences, Uzbekistan, Tashkent

канд. хим. наук, ст. науч. сотр., Институт биоорганической химии, Академия наук Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент

PhD of Chemical Sciences, senior researcher, Institute of Bioorganic Chemistry, Academy of Sciences of Republic of the Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

д-р хим. наук, проф. кафедры биотехнологии, Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Chemistry, Professor Departments of Biotechnology, Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Tashkent

канд. техн. наук, мл. науч. сотр., Институт общей и неорганической химии, Академия наук Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент

PhD of Technical Sciences, junior researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry, Academy of Sciences of Republic of the Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top