CHU TRÌNH CHUYỂN HÓA PHOTPHO

Trường Đại học Bách Khoa
Khoa Kỹ thuật Hóa học

CHU TRÌNH CHUYỂN HÓA
PHOTPHO


Mục lục
I. Giới thiệu Phospho
II. Vai trò của Photpho
III. Chu trình của photpho trong tự nhiên
IV. Ứng dụng của Phospho
V. Thu hồi Photphate từ chất thải
Tài liệu tham khảo


I. Giới thiệu Phospho


I. Giới thiệu Phospho
• Phospho là một nguyên tố rất cần thiết cho sự sống, chiếm
phần lớn trong thành phần lớp vỏ Trái Đất. Khoảng 95% nguồn
Phospho tồn tại dưới dạng fluorapatit.
• Tồn tại trong môi trường chủ yếu dưới dạng octophotphat
(PO43-) có hóa trị 5+, Tồn tại trong đá trầm tích,trong đất và
nước, trong cấu tạo AND, trong cơ thể động vật và là thức ăn
của thực vật.


1.Trầm tích
• Nhóm apatit là photphat biến chất, kết

tinh thành những vi tinh thể apatit, độ
cứng cao, khó hòa tan trong acid yếu.

• Nhóm photphorit thường gồm những kết
hạch canxi photphat vô định hình, chứa
sắt, nhôm, hàm lượng P2O5 thường
thấp, từ 5 đến 34% dễ hòa tan trong acid
yếu, vì vậy khi xay nhỏ có thể làm phân
bón trực tiếp.


2. Trong đất và nước
• Mặc dù phosphate được coi là cố định cao trong đất, nhưng
nếu khả năng hấp thụ phosphat của đất bị vượt quá thì
phospho sẽ nhanh chóng chuyển xuống lớp đất sâu hơn và tập
trung vào dòng chảy dưới lớp đất mặt.
• Mức độ và tốc độ di chuyển phụ thuộc vào khả năng phát sinh
tự nhiên của đất và dạng phosphate.


3. Trong cấu tạo AND, ARN
Trong cơ thể động, thực vật.
• Phospho là một trong những nguyên tố đại lượng cần thiết cho
mọi tế bào sống.
• Phospho là thành phần quan trọng của ATP, acid nucleic(AND
và ARN), và phospholipid của màng tế bào.
• Phospho có thể được dự trữ trong các hạt volutin nội bào như
polyphosphate ở cả procaryote và eucaryote.
• Phospho còn là chất dinh dưỡng của giới hạn tăng trưởng của
tảo trong các hồ.

• Các loại ngũ cốc chứa nhiều Phospho.
• Có nhiều trong xương động vật.


II. Vai trò của Photpho
1.Vai trò sinh học
• Phospho là nghuyên tố quan trọng trong mọi dạng sự sống
• Tạo thành một phần của phần cấu trúc của các phân tử AND và
ARN
• Vận chuyển năng lượng tế bào thông qua adenosin
triphosphate(ATP)
• Là thành phần của một số men quan trọng tham gia chuyển hóa
protein, lipid, tế bào và mô, các chức phận của cơ và thần kinh
• Các photpholipid là thành phần cấu trúc chủ yếu của mọi màng
tế bào


1.Vai trò sinh học
• Các muối Photphat canxi được các động vật dùng để làm cứng
xương của chúng và các tổ chức mềm(não, cơ)
• Phospho tồn tại dưới dạng octophotphat PO43- có hóa trị 5+
được các TV ở cạn và ở nước hấp thụ để phát triển.
• Photpho thường được coi là chất dinh dưỡng giới hạn trong
nhiều môi trường, tức là khả năng có sẵn của photpho điều
chỉnh tốc độ tăng trưởng của nhiều sinh vật.


2. Vai trò trong công nghiệp
• Photpho chủ yếu được sử dụng trong phân bón nhưng cũng có
thể dùng sản xuất thuốc trừ sâu, các sản phẩm cọ rửa vệ sinh

và chất nổ.
• Photpho đỏ được dùng chế tạo diêm.
• Điều chế acid Photphoric.


III. Chu trình của photpho trong tự nhiên
• Ban đầu, phosphate phong hóa từ
đá và khoáng sản được nước mưa
đem đến các vùng đất.
• Thực vật hấp phụ phot pho qua rễ
và dùng để sinh trưởng. Động vật
lấy phot pho khi ăn thực vật hay
động vật.
• Khi sinh vật chết, phot pho trở lại
đất trồng.
• Một phần phot pho theo nước ra
các sông hồ, đại dương bị lắng
động tạo thành các lớp trầm tích.


III. Chu trình của photpho trong tự nhiên
• Không giống như các chu trình Cacbon hay Nitơ, Photpho hầu
như không được tìm thấy trong bầu khí quyển. Thay vào đó,
hầu hết chúng đều ở dạng kết tủa trong đất đá, khoáng sản hay
phân bón do con người cung cấp. Và có một phần nhỏ trong
nước.
• Trong chu trình này, photpho tồn tại trong thực vật hay động vật
với thời gian ngắn. Tuy nhiên, chúng lại chuyển dịch trong các
lớp đất đá hay đại dương là rất chậm, làm cho chu kỳ phốt pho
tổng thể là một trong các chu trình sinh địa chậm nhất.

1. Chu trình photpho trong môi trường đất
Phot pho có trong đất
được thực vật hấp
thụ

Động
vật lấy
photph
o từ
thức ăn

Phot pho
được trả
lại môi
trường
đất
Vsv phân giải các
chất thải và xác các
sinh vật


1. Chu trình photpho trong môi trường đất
Xác bã hữu cơ: cây cỏ khô hay
xương động vật, xác vi sinh vật.

Nguồn vô cơ: đá apatit hay phân
lân của con người bón vào.

Phốt pho trong môi trường sinh
thái đất

Phốt pho được phân hủy thành các
gốc HPO32-, H2PO3-, PO43Hấp thu vào rễ thực vật và vi sinh vật.
Rồi hình thành các acid amin chứa P và
các enzyme photpatase, chứa trong
ATP.
Khi động vật ăn thực vật, P chuyển vào
cơ thể chúng.

Kết tủa: bị giữ chặt bởi các muối ko
tan: Ca3(PO4), AlPO4, FePO4

1 phần P đi vào môi trường
nước cung cấp cho hệ sinh
thái dưới nước


2. Chu trình photpho trong môi trường nước


2. Chu trình photpho trong môi trường nước
• Ở trong nước, chu trình phốt pho sinh học cũng diễn ra tương
tự như trên cạn. Nhưng do quá trình suy giảm ánh sáng và
phân tầng nước mà quá trình hấp thụ và tái tạo phốt pho diễn
ra theo các độ sâu khác nhau.
• Khi 1 thủy vực bị phân tầng, quá trình xáo trộn giữa tầng mặt và
tầng sâu diễn ra rất ít. Quá trình thay đổi nhiệt như một rào cản
quan trọng đối với sự lan tỏa và vận chuyển các chất giữa 2

tầng nước, do đó các chất dinh dưỡng tầng trên có thể bị cạn
kiệt.


3. Sự hao hụt của chu trình
• Ước tính hằng năm phospho trả lại cho chu trình sinh thái là
60.000 tấn. Trong khi đầu vào là 2 triệu tấn (bón phân). Do đó
lượng hao hụt là khá lớn. Vì vậy chu trình photpho là chu trình
không hoàn chỉnh.
• Nguyên nhân: do phốtpho được trả lại môi trường nhờ phân
hủy tạo thành các ion được cây hấp thụ và vòng tuần hoàn tiếp
tục. Tuy nhiên nó cũng có thể bị rửa trôi theo dòng nước và ít
quay lại chu trình. Lượng phôtpho ở biển thu hồi lại chủ yếu
nhờ vào sản lượng cá khai thác và một lượng nhỏ từ phân chim
thải ra trên các bờ biển và hải đảo.
• Bởi vậy, hằng năm con người vẫn phải sản xuất hàng triệu tấn
phân lân để cung cấp cho đồng ruộng.


4. Các quá trình xuất hiện, tồn tại và chuyển hóa
của photpho
Khoáng hóa: là quá trình chuyển hóa P dạng hữu cơ thành dạng
vô cơ được thực hiện bởi các vi sinh vật. Nguồn photpho hữu cơ
chính trong đất được tạo bởi thân xác thực vật, phế thải động vật
và xác vi sinh vật.

Phân hủy: Phytin dễ bị phân hủy bởi enzyme Phytaza và
Lecithinasa của vsv và rễ cây, tạo thành orthophotphat PO43- là
nguồn photpho dễ hấp thu. Axit nucleic bị enzyme nuclease phân
hủy thành orthophotphat.

4. Các quá trình xuất hiện, tồn tại và chuyển hóa
của photpho
Cố định sinh học: là quá trình tái sử dụng photpho vô cơ nhờ vi
sinh vật và qua đó chuyển đổi P dạng vô cơ thành dạng hữu cơ
trong nguyên sinh chất của vi sinh vật. P là nguyên tố không thể
thiếu trong quá trình tổng hợp tế bào của vi sinh vật.

Cố định hóa học: là quá trình chuyển đổi P từ dạng tan sang
dạng khó tan dưới tác dụng của phản ứng vô cơ giữa ion PO43và các cation kim loại.


4. Các quá trình xuất hiện, tồn tại và chuyển
hóa của photpho
• Quá trình khoáng hóa hữu cơ
• Nucleoprotein  acid nucleic  H3PO4
• Loxitin  glicerophotphat  H3PO4
• Chuyển hóa photpho do tiết ra acid hữu cơ
• Hòa tan AlPO4, FePO4, Ca3(PO4)2
• Huy động photpho hữu cơ bằng những vi sinh vật tự dượng và
dị dưỡng, tích lũy photpho ở mức thấp.


5. Vi sinh vật trong chu trình chuyển hóa photpho

• Vi sinh vật phân giải P, vsv chuyển hóa P (Phosphate
Solubilizing Microorganisms – PSM) là các vsv có khả năng
chuyển hóa các hợp chất photphat vô cơ ở dạng khó tan thành
dễ tan cho cây trồng, đồng thời có khả năng khoáng hóa các

hợp chất P hữu cơ thành dạng cây trông có thể hấp thụ được.
• 1 số vsv đc biết như các loài: Pseudomonas, Micrococus,
Bacillus, Flavobacterium, Penicillium, Sclelotium, Aspergillus.


6. Hiện tượng phú dưỡng

Thủy triều đỏ ở Nhật Bản

Rong biển phát triển quá
mức ở Trung Quốc


6. Hiện tượng phú dưỡng

• Con người là nguồn gây nên sự giàu dinh dưỡng cho các hệ
nước ngọt và nước biển ven bờ. Phospho theo nước thải sinh
hoạt, sản xuất và hoạt động nông nghiệp xả xuống các thủy vực
không qua xử lý là nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm cho các
nguồn nước, làm sinh khối tảo thích nghi tăng nhanh, rồi chết
gây ra màu nước xanh do sự phân hủy của tảo, tạo mùi khó chịu
và 1 số chất độc, làm giảm hàm lượng oxy của nước 1 cách
nghiêm trọng, làm chết cá và các động vật sống trong nước.


V. Ứng dụng của Phospho
Acid photphoric đậm đặc, có thể chưa tới 70-75% P2O5 là
rất quan trọng đối với nghành nông nghiệp trong sản xuất
phân bón.
Các photphat được dùng trong sản xuất các loại thủy tinh

đặc bietj được sủ dụng trong các loại đèn hơi natri.
Tro xương, photphate canxi được sử dụng trong sản xuất đồ
sứ.
Natri tripolyphotphate được sử dụng trong bột giặt.


V. Ứng dụng của Phospho
Acid photphoric được sản xuất từ phospho dùng trong các
đồ uống chứa soda.
Trong thuốc đánh răng cũng có photpho.
Là thành phần quan trọng trong sản xuất thép.
Phot pho trắng được sử dụng trong các ứng dụng quân sự.
Ngoài ra Phospho còn dùng để sản xuất phụ gia cho gia
súc.