Production of single superphosphate labeled with 34S

Abstract

Single superphosphate is currently one of the mostly used fertilizers as an alternative source for phosphorus and sulphur. Sulphur presents four stable isotopes (32S, 33S, 34S, and 36S) with natural abundances of 95.00; 0.76; 4.22; and 0.014% in atoms, respectively. Single superphosphate labeled with the 34S isotope was obtained from a chemical reaction in stoichiometric amounts between Ca(H2PO4)2 and Ca34SO4.2H2O. Calcium sulphate (Ca34SO4.2H2O) was enriched with 5.85 ± 0.01 atoms % of 34S. The Ca(H2PO4)2 reagent was obtained from a reaction between CaCl2.2H2O and H3PO4. The reaction between the Ca(H2PO4)2 thus produced and the labeled Ca34SO4.2H2O compound was then performed to obtain the 34S-labeled single surperphosphate. The thermal decomposition of the labeled superphosphate for the production of gaseous 34SO2 was carried out under a vacuum line at 900ºC in the presence of NaPO3. The isotopic determination of S (atoms % of 34S) was carried out on an ATLAS-MAT model CH-4 mass spectrometer. The production yield of Ca(H2PO4)2 and labeled single superphosphate were approximately 97 and 99% respectively, and the purity level of the labeled single superphosphate was estimated as 96%. No isotopic fractionation was observed in the production process of 34S-labeled single superphosphate.

O superfosfato simples é um dos fertilizantes mais utilizados atualmente como fonte de fósforo e uma alternativa para enxofre. O enxofre apresenta quatro isótopos estáveis, 32S, 33S, 34S e 36S, com abundância natural de 95,00; 0,76; 4,22 e 0,014% em átomos, respectivamente. O superfosfato simples marcado com 34S foi obtido a partir da reação química em proporção estequiométrica entre o Ca(H2PO4)2 e o Ca34SO4.2H2O. O Ca34SO4.2H2O foi enriquecido com 5,85 ± 0,01% em átomos de 34S. O Ca(H2PO4)2 foi obtido a partir da reação entre CaCl2.2H2O com o H3PO4. A decomposição térmica do superfosfato marcado para produção do 34SO2 gasoso foi realizada em linha de vácuo a 900ºC na presença de NaPO3. A determinação isotópica do S (% em átomos de 34S) foi realizada no espectrômetro de massas. O rendimento da produção do Ca(H2PO4)2 e do superfosfato simples marcado foi em média 97 e 99%, respectivamente, e a pureza do superfosfato marcado foi estimada como 96%. Não foi observado fracionamento isotópico no processo de produção do superfosfato simples marcado com 34S.