Karbonat minerallerinin fosfat adsorpsiyonuna yüzey kaplamalarının etkisi

Abstract

ÖZET Türkiye'nin farklı coğrafik bölgelerinden alınan ve kireç oranları # 1.7 ile $ 66 arasında değişen yedi top rak örneği deneme materyali olarak kullanılmıştır» Örnekler saf su içinde ve ultrasonik dispersiyon yoluyla 2000-200, 200-20, 20-2, < 2 -urn' lik irilik fraksiyonlarına ayrılmış ve `bu fraksiyonlardaki kireci çözmeyen kimyasal irnddelfceifculla- nılarak P adsorbsiy onunda önemli toprak bileşenleri seçici olarak uzaklaştırılmıştır» Organik madde alkali HaOCT çözel tisi ile, hemen çözünebilir silika ve alumina NaHCO, çözel tisi ile, serbest oksitler ise sitrat-dithionit-bikarbonat (SDB) çözeltisi ile ortamdan uzaklaştırılmış, elde edilen rezidülerde ve orijinal 'örneklerde P adsorbsiyonu çalışmala rı yapılmıştır. Değerlendirmeler 0.02, 0.2, 2, 20, 200 ug/ml lik beş P konsantrasyonunda ve '20 um/ml'lik tek bir P kon santrasyonunda yapılmıştır* 2-0.2 mm» lik fraksiyonda yapılan ışık mikroskobu incelemeleri yorumlara görsel destek sağla mıştır. Organik maddesi zerre irilik fraksiyonlarında # 7*5 ile io 15 «2 arasında değişen Rendzina (İzmir) örneğinde hem bütün fraksiyonlarda ve `nemde bütün konsantrasyonlarda işlem sonrası P adsorbsiy onları işlem öncesine göre artmıştır. P adsorbsiy onları Freundlich izotermine uygunluk göstermiştir, Rendzina (Van), Grumusol (Çamlık ve Ortaçiftlik-Bursa) ör nekleri ile tek P konsantrasyonu kullanarak yapılan çalışma lar sonucu P adsorbsiyonu ile organik madde miktarı arasında fo 5 seviyesinde bir ilişki bulunmuştur. Aynı yakınlıktaki ilişki organik maddesi fo 0.3 ile 1° 2.1 arasında değişen top rak rezidüleri ile de saptanmıştır. Kireç ve aktif kireç P adsorbsiyonu ile ilişkili bulunmamıştır. Sonuçlar^ incelenen örneklerde organik maddenin P adsorbsiyonunda önemli bir top-- 41 - t, rak bileşeni olduğunu, `buna karşılık kireç ve ince kirecin önem taşımadığını göstermektedir. Grumusol (Çamlık-Bursa) örneğinde s il ika ve alümi- nanın ortamdan uzaklaştırılarak elde edilen toprak rezidüle- ri Freundlich izotermine uygunluk göstermiştir. Tutulma ener jisinde işlem sonucu görülen artışla ekstrakte- edilen alümin yum arasında fi 5 düzeyinde bir ilişki bulunmuştur. Buradan, söz konusu alüminanın kil yüzeyindekinden farklı olarak zer releri hem bağladığı hem de fosforu tutan odaklar ı` kapladığı sonucuna varılmıştır'. Kahverengi (Konya), Kırmızımsı Kahverengi (Harran- Şanlıurfa) ve Kırmızı Akdeniz (Adana) toprak örneklerinin 2000-200 -ym (Kum) ile, <2 um (Kil) fraksiyonlarında serbest oksitlerin uzaklaştırılmasından sonra P adsorpsiyonlarmda.rbir kil örneği dışında- fi 28 ile fi 92 arasında değişen azal malar olmuştur. En belirgin azalma Kırmızımsı Kahverengi toprağın fi> 91 kireç taşıyan kum fraksiyonunda görülmüş, iş lem Öncesi fi 13 olan P adsorbsiyonu işlem sonrasında fi lfe düşmüştür. Her nekadar ekstrakte edilen Pe, Al ve Si- ile P adsorbsiyonu arasında bir ilişki bulunamamışa ada özellikle kum fraksiyonlarında serbest oksitlerin fosforu tutan önem li toprak bileşenleri olduğu sonucuna varılmıştır. Mikroskop çalışmaları özellikle Rendzina (İzmir) ör neğinde organik maddenin kaplayıcı ve bağlayıcı, etkisini açık bir şekilde göstermiştir. Polarize ışık altındaki gözlemler ve daha önce elde edilen analitik veriler hipoklorit işlemi sonucu organik maddenin daha çok bağlayıcı görevde olan kıs mının ortamdan uzaklaştırıldığını, geriye kalan kısmının ise daha çok kaplayıcı nitelikte olduğunu göstermektedir';'' Yapılan çalışmalarda elde edilen genel sonuç, or ganik madde yanında alkalide çözünebilir alümina ile serbest- 42 - tabiattaki Fe, Al ve Si-oksitlerin hem bağlayıcı nemde kap- layıcı nitelikte olduğu ve yalnız kalsit zerrelerini değil diğer toprak minerallerini de etkilediği şeklindedir. Buna göre doğal koşullarda toprak bileşenlerinin kendilerininkin den çok kaplayıcı ve bağlayıcı.maddelerin. P adsorbsiyon karak teristiklerinin adsorbsiyona yansıması beklenme İçtedir. Kapla yıcı etki özellikle kaba fraksiyonlarda kendini göstermekte, kil boyutunda ise kil minerallerinin özgül yüzey alanının bü yüklüğünden dolayı önemini büyük ölçüde yitirmektedir.

- 43 - SUMMARY Seven soil samples collected from various geographi cal areas of Turkey with carbonate contents varying from 1.7 İ° and 66 $ were used as experiment materials. The samp-. les were separated by using ultrasonic dispersion into 2000- 200, 200-20, 20-2^ and < 2 _um particle size fractions in water and the chemical agents that do not effect carbonates appreciably were used to remove selectively the soil compo nents active in P adsorption» The organic matter were remo ved by alkaline NaOCl solution, readily soluble alumina and silica by NaHCO- solution and free oxides by citrate-bicar- bonate-dithionite (0DB) solution. The soil residues as well as untreated samples were used for P adsorption. The adsorp tion were carried out by using five P concentrations, 0«02, 0*2, 2, 20, 200 jig/ml and a single concentration of 20 jig P/ml» The light microscopy was employed to give visual sup port to the interpretations» In the Rendzina (İzmir) sample, which has an orga nic matter content ranging from 7«5 f° to 15*2 $ in the par ticle size fractions, P adsorption exhibited an increase following hypochloride treatment* The Freundxich isotherm fitted well the adsorption» In the studies with Rendzina (Van) and Gruciusol (Çamlık and Ortaçiftlik-Bursa) samples using the single point adsorption, a correlation was found between P adsorption and organic matter at the 5 İ» level* The same close relationship was observed between P adsorption and soil residues with an organic matter con tent of 0.3-2*1 $'* No such correlation exists for total and active lime» The results show that the organic matter is an important soil constituent in the soils studied while the carbonates are unimportant»- 44 - The soil residues of Grumusol (Çamlık-Bursa) sample obtained after removal of silica and alumina, the adsorption followed the freundlich equation closely. The relative increase in adsorption energy follo wing treatment gave a correlation with extracted alumina at the 5 fo level. It was thus conclcuded that the soluble alu mina, `being different from that on clay surface hound the soil particles together and also cover the sites that adsorb more P. In the 2000-200 ym (sand) and jL.2 ym (clay) frac tions of brown (Konya), reddish brown (Harran-Şanlıurfa) and red Mediterranean (Adana) soil samples, the P adsorption decreased with the exception of one clay sample, by 28-92 $# The most prominent decrease was observed with the sand frac tion of reddish brown soil, which adsorbed 13 $ P before treatment and 1 fo P after treatment* Although no correlation was noted between P adsorption and extracted Pe,` Al and Si, it was concluded that the free oxides, expecially those pre sent in sand fraction are important soil constituents for P adsorption» Studies with microscopy showed particulary in Rend- zina (İzmir) sample clearly that organic matter has an agg regating and coating effect1. The observations under polarized light and analytical data obtained earlier led to the conclu sion that the aggregating organic fractions were removed by NaOCl treatment and the remaining organic matter functions more as coating material* The general result obtained in the studies is that, in addition to organic matt erf soluble alumina and free oxi des of Al, Pe and Si serve as aggregating and coating agents not only for calcite but also for other soil constituents'.- 45- Thus -under natural conditions, P adsorption characteristics of aggregations and coating agents rather than those of soil constituents are expected to affect the adsorption. The coa ting effect is promient in the coarser fraction hut it loses its importance in finer fractions particulary helow 2 ^xm as a result of the high specific surface area of clay mine rals»