دی آمونیوم فسفات

دی آمونیوم فسفات - Diammonium phosphate

 1- مقدمه

دی آمونیوم فسفات یکی از نمک های محلول در آب از دسته ی آمونیوم فسفات ها است و پر مصرف ترین کود جهانی نیز می باشد. نام IUPAC این ترکیب دی آمونیوم هیدروژن فسفات، نام اختصاری آن DAP و فرمول شیمیایی آن NH_4 (HPO_4) می باشد. این نمک از واکنش آمونیاک با فسفریک اسید به دست می آید. محلول آبی دی آمونیوم فسفات، یک باز ضعیف است و مقدار pH آن بین 7.6 تا 8.2 است (برای 100 گرم نمک در یک لیتر آب). آمونیوم دی فسفات در طبیعت بسیار کمیاب است و به عنوان فسفامیت معدنی وجود دارد. ترکیب دی هیدروژن مربوط به این نمک، به عنوان ماده معدنی بی فسفامیت یافت می شود. هر دو این ترکیبات مربوط به ذخایر گوانو هستند. 

2- تاریخچه

کودهای فسفات آمونیوم برای اولین بار در دهه 60 میلادی در دسترس قرار گرفتند و دی آمونیوم فسفات به سرعت در این دسته از محصولات محبوبیت یافت. در این دهه نحوه تولید کودها با توجه به نیاز کشاورزان تغییر کرد و محققان کودهایی را بررسی کردند که بتوانند فسفات بیشتری را در ازای قیمت کمتر به خاک برساند. فسفات های غلیظ تر جایگزین سوپر فسفات های قدیمی و به کالای اولیه صنعت کود تبدیل شدند. این امر باعث شد آنچه تنها بهره برداری از معادن بود، به یک صنعت تولیدات شیمیایی تبدیل شود. از آن زمان سنگ فسفات دیگر برای تولید مستقیم کود به فروش نرفت و برای تولید فسفریک اسید استفاده شد که تقریبا تمام آن برای تولید کود های فسفاته مصرف می شود. 

3- کاربردها

1-3- کشاورزی

اصلی ترین استفاده از دی آمونیوم فسفات در کود های شیمیایی است. هنگامی که این نمک به عنوان غذای گیاهی استفاده می شود، به طور موقت pH خاک را افزایش می دهد. اما در طولانی مدت به علت نیتریفیکیشن که یک فرایند میکروبی است، نیتروژن موجود در خاک به نیتریت و نیترات اکسید می شود و خاک را اسیدی تر از قبل می کند. این ماده با فلزات قلیایی ناسازگار است، زیرا آمونیوم در محیط هایی که pH آن ها بالا است، ناپایدار است و به آمونیاک تبدیل می شود. pH میانگین محلول کود، حدود 7.5 تا 8 است.

2-3- اطفاء حریق

از دی آمونیوم فسفات می توان برای خاموش کردن آتش استفاده کرد. این ترکیب باعث می شود تا دمای حریق و حداکثر سرعت از دست دادن وزن (Maximum Weight Loss Rate) کاهش یابد و باعث افزایش تولید پسماند یا زغال  شود. این ها اثرات مهمی در مبارزه با آتش سوزی و مخصوصا آتش سوزی جنگل ها دارند؛ زیرا پایین آوردن دمای پیرولیز و افزایش تولید زغال باعث می شود که مقدار سوخت موجود در آتش سوزی کاهش یابد که می تواند به پایان آتش سوزی ختم شود. آمونیوم دی فسفات جزو بزرگترین مولفه های چندین آتش خاموش کن پر طرفدار است.

4- واکنش‌ ها

همان طور که معادله زیر بیان می کند دی آمونیوم فسفات جامد می تواند با توجه به فشار محیط، آمونیاک گازی آزاد کند که در نتیجه آن، تبدیل به مونو آمونیوم فسفات می شود:

در این معادله P فشار تفکیک حاصل از آمونیاک و T دما بر حسب کلوین است. در 100 درجه سانتی گراد فشار تفکیک دی آمونیوم حدود 5 میلی متر جیوه است.

 
5- روش تولید

دی آمونیوم فسفات در یک واکنش کنترل شده اسید فسفریک با آمونیاک تولید می شود. مخلوطی از آمونیوم فسفات ((NH_4 )_3 PO_4)، دی آمونیم فسفات ((NH_4 )_2 HPO_4) و مونو آمونیوم فسفات ((NH_4 ) H_2 PO_4) در این واکنش تولید می شود که میزان آن ها به غلظت آمونیاک و فسفریک اسید استفاده شده در مواد اولیه بر می گردد. 
برای تولید کردن تقریبا یک تن از دی آمونیوم فسفات به 1.5 تا 2 تن سنگ فسفات، 0.4 تن گوگرد و 0.2 تن آمونیاک نیاز است. گوگرد در واقع سنگ فسفات را حل می کند. تغییرات عرضه و قیمت هر یک از این مواد مستقیما بر قیمت و در دسترس بودن دی آمونیوم فسفات تاثیر می گذارد. ارزش بالای مواد مغذی دی آمونیوم فسفات به کاهش هزینه های استفاده، جابجایی و حمل و نقل کمک می کند.

6- تحقیقات جدید

به تازگی از الیاف بامبو به عنوان عامل زغال ‌کننده در پلی‌ اورتان ترموپلاستیک همراه با پلی‌ فسفات آمونیوم برای تهیه کامپوزیت ‌های مقاوم در برابر آتش استفاده شده است. به منظور بهبود پراکندگی و راندمان بازدارندگی آتش، الیاف بامبو با دی آمونیوم فسفات پیوند زده شده است که آن را الیاف بهبود یافته بامبو می نامند.
همچنین اخیرا برای بهبود بازدارندگی اشتعال کامپوزیت های زیستی، دی آمونیوم فسفات با غلظت های مختلف را به الیاف آن ها اضافه کرده اند. به طور کلی، نتایج نشان داده است که افزایش درصد دی آمونیوم فسفات مورد استفاده برای بهبود الیاف کامپوزیت های زیستی،  به طور موثر مقاومت در برابر شعله، سرعت کاهش وزن و ضریب خمشی را بهبود می بخشد اما مقاومت خمشی و کششی را کاهش می دهد.

7- نگهداری

این ماده تحت شرایط نرمال نگهداری و حمل پایدار است. در نگهداری طولانی مدت، به تدریج تا 8 درصد از آمونیوم خود را از دست می دهد. دی آمونیوم فسفات یک ماده نمگیر و رطوبت گیر است و زمانی که رطوبت محیط بیشتر از 82 درصد باشد ممکن است از هوا رطوبت جذب کند. برای محافظت از کیفیت محصول، بایستی آمونیوم دی فسفات در مکان های خنک، خشک و دارای تهویه مناسب نگهداری شود و درب ظرف نگهداری آن محکم بسته شود. ظروف نگهدرای در برابر آسیب فیزیکی بایستی محافظت شود, زیرا ضربه فیزیکی به این محصول می تواند سبب تجزیه جزئی شود. دی آمونیوم فسفات باید دور از منیزیم و سدیم هیپوکلریت نگهداری شود، زیرا این مواد می تواندد با یکدیگر واکنش انفجاری دهند. همچنین این محصول را از فلزات قلیایی و حرارت نیز بایستی دور نگه داری نمود. 

8- ایمنی

بر اساس داده های به دست آمده از دی آمونیوم فسفات، تجزیه این نمک از دمای 70 درجه سانتیگراد شروع می شود. این نمک در تماس با هوا در دمای اتاق، با گذر زمان آمونیاک آزاد می کند که برای تنفس افراد می تواند مشکل زا باشد در دمای بالاتر (155 درجه سانتی گراد) این ماده به آمونیاک، اکسید فسفر و اکسید نیتروژن تبدیل می شود که بسیار خطرناک می باشد.