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自作カリウム肥料  [2009/03/11]

自作カリウム肥料
自作カリウム肥料です。
約10%(w/v)の硫酸カリウムです。
市販の肥料用硫酸カリウムを再結晶化させて純度を上げています。
肥料用硫酸カリウムは純度が低い(50%以上を保障)ですが、再結晶で精製することにより、溶解度の高い不純物の殆どを取り除く事が出来ます。
エビ等が居て、不純物が心配な人にお勧めします。
自分が行った調整方法とは異なりますが、お勧めの調整方法を記しておきます。
再結晶させずに調整する方は、--硫酸カリウム溶液の調整--から目を通してください。

---硫酸カリウムの再結晶---

1. 飽和硫酸カリウム水溶液の調整
より高温の飽和溶液の方が結晶が沢山取れる。参考データを参考に、使用量を決める。市販の肥料用硫酸カリウム(50%保障)は92.5%硫酸カリウム(参考データ参照)である。25℃で調整する場合は、溶解度が12g/100g水なので、水100ml(=g)あたり12g*(100%/92.5%)=13.0g程度を溶かす。不溶物ばかりで溶けたのかわからないが、時間をかけるか加温して確実に飽和させる。水は純度が高い方がいいが、水道水で十分。

2. 濾過
コーヒーのペーパーフィルター等で不溶物をなるべく取り除く。できれば、2重、3重にして確実に。ろ過のときに冷めると再結晶化して、その分だけフィルター内に無駄が残る。残った不溶物にはまだカリウムが沢山含まれてもったいないが、捨ててしまう。

3. 再結晶化
温度の上下や自然乾燥で再結晶化させる方法もあるが、硫酸カリウムの溶解度の特性であまり効率的ではないため、沸騰により再結晶化させる。適当な容器(出来ればガラス)で沸騰させ、溶液の量を1/5~1/10程度に濃縮する。突沸しやすいので、沸騰石を入れる。大きな容器が用意できない場合は、濃縮させすぎないように数回に分けて継ぎ足す。濃縮させすぎると不純物も再結晶化させることになるので注意。

4. 結晶の濾過・風干
冷ました後、容器の壁に付いた結晶と底に固まった結晶を崩し、沸騰石を取り除く。ろ過して結晶を集める。フィルターの外側からティッシュ・キッチンペーパー・新聞紙等で水分をなるべく取り除く。結晶に残っている溶液の不純物が気になる人は、アルコールで結晶を洗えばいいが、そこまでやるなら再々結晶か試薬グレードを買った方がいい。フィルターペーパーを取り除いて、自然乾燥させて精製終了。

再結晶 結晶大
精製前の写真は有りませんが、色がより白く、きらきらした感じになります。
当然、殆ど溶けます。
右は温度上下と自然乾燥でゆっくりと結晶化させたものです。結晶同士が合体して、こんなに大きくて透明な結晶が出来ます。数ヶ月かかりますけど…


--硫酸カリウム溶液の調整--
水で溶かして適当な濃度するだけです。ただし、硫酸カリウムの溶解度はそれほど高くないので注意。不溶物が極々微量出るので、再度濾過するとベター。
再結晶化させていない市販の肥料用硫酸カリウムを使う方は、硫酸カリウムの純度を92.5%程度として計算・調整して、2重のペーパーフィルターでろ過することをお勧めします。
自分は約10%で調整しています。
カリウム肥料の添加量の目安を参考に、調整してください。


--参考データ・備考--
・硫酸カリウムの溶解度
溶液温度(℃) --- (硫酸カリウムg/水100g)
0 --- 7.76
5 --- 8.55
10 --- 9.29
15 --- 10.22
20 --- 11.11
25 --- 12.04
30 --- 12.99
35 --- 13.88
40 --- 14.81
45 --- 15.69

・沸騰石
石ころでも何でもいいが、あまり小さいものを多数入れると取り出しにくくなる。
沸騰中に崩れてしまうような軟らかい物も適さない。
自分はろかジャリと富士砂を試して、富士砂がよかった。

・沸騰させる容器
アルミ(アルマイト)等の金属は微妙に溶け出すかもしれないので、気持ち悪い。
よく撥ねて飛び散りやすいので、高さがある容器や首が細い容器がいい。
耐熱性も考えて、三角フラスコがベストだと思うが、このためだけに買うのはもったいない。
底は浅いが、100円の土鍋は沸騰石も省けて最適かもしれない。
耐熱でないガラスは、直火厳禁!適当に工夫する。
自分は、食酢のビンを油浴で加熱した。

・濃度と添加量の目安
別記事にしました。
カリウム肥料の添加量の目安

・硫酸カリウムの保障成分
硫酸カリウムの保障成分はK2Oで換算されています。
K2O=94.2g/mol, K2SO4=174.27g/mol
なので、100%硫酸カリウムであっても、
94.2/174.27=0.5405=54%
で、54%程度の保障成分になります。
保障成分が50%であれば、
94.2/(174.27+不純物)=0.5
174.27+不純物=94.2/0.5
不純物=188.4-174.27=14.13
硫酸カリウムおよび、不純物の濃度は
174.27/(174.27+14.13)=92.5%
14.13/(174.27+14.13)=7.5%
となります。

・再結晶でどれだけ純度が上がるか
理論上でどの程度純度が上がるか計算します。
不溶性の不純物は、最初の濾過で殆ど取り除かれるので、可溶性についてのみ考察します。
仮に不純物を硫酸銅とし、硫酸カリウムに対して1/10含まれていたとします。
始めの硫酸カリウム飽和溶液を10g/100ml水で調整したとすると、
硫酸銅は10g*1/10=1g/100ml水だけ含まれているはずです。
これを1/5に濃縮したとすると、硫酸カリウムは飽和によって4/5だけ結晶化するのに対して、硫酸銅は1g/100ml*5=5g/100mlの5倍の濃度の溶液になります。
ただし、硫酸銅の溶解度は0℃でも31.7g/100ml水もあるため、結晶化しません。
この溶液をろ過して結晶だけを取り出せば、殆どが取り除かれます。
さらに、硫酸カリウムはアルコールに不溶であるため、アルコールで洗浄を行うと、残った不純物やアルコールに可溶な不純物を取り除く事が出来ます。ただし、硫酸カリウムを使ってエビがバタバタ死んだなんて、聞いたこともないので、そこまでやらなくてもいいかと。

このように、再結晶化で不純物はかなり減りますが、使った水や加熱容器からの不純物が追加されてしまうことを忘れないでください。また、再結晶化の際に煮詰めすぎるのも、駄目です。
業者の方は、ガス代や人件費を考えれば、試薬グレードを買った方が早いです。
98%500g1300円、99%500g1500円(ナカライ)

長い…
疲れた…
誰か見てくれるかな…


追記
ここまで書いておいてあれなんですけど、普通の人は、手に入るなら、食品添加物グレード以上の炭酸カリウムがお勧めです。
重炭酸カリウムという手もありますが、炭カリがお勧めです。
アルカリが強いというデメリットがありますが、軽減する方法もあります。
肥料用硫酸カリウムは、炭酸カリウムが手に入らない人やなるべく安くしたい人、複塩の硫酸イオンさえ肥料として利用するつもりの、水草専用水槽や農場レベルの生産者などにお勧めです。
[ 2009/03/11 01:21 ] 器具・DIY | TB(0) | CM(8)
よくここまで考察されましたね!!
自分はブライティKです^^;
完全に実験ですね♪
[ 2009/03/14 20:03 ] にわとりさん@管理人 (URL) [ 編集 ]
始めまして。
ブライティKは高い…
ここまで書いておいてあれなんですけど、普通の人は食品添加物グレードの炭酸カリウムがお勧めです。


にわとりさん、にわとりさん…どこかで見たこと有るような…

思い出しました!
くじ引き参加者で、当選者ですね!
私も参加者です。
blog見て貰えば、誰か一目瞭然ですよ。
[ 2009/03/14 23:11 ] フォームEWさん@管理人 (URL) [ 編集 ]
そうだったんですか~!
一目瞭然と言われましたが、どっちか分かりません^^;
F〇〇〇さんですか???
ちがったらすみません;
[ 2009/03/15 22:13 ] にわとりさん@管理人 (URL) [ 編集 ]
違いますよ。
何を飼っているか見てもらえればわかりますi-179
[ 2009/03/16 05:14 ] フォームEWさん@管理人 (URL) [ 編集 ]
私の更新記事にコメント頂きまして、
早速読ませていただきました。

…反省中。
どうやら私はかなり間違ったことをしていたようです。
記事の方も訂正をしなければいけませんね。
教えていただいてありがとうございました。

訂正文の中でこの記事を
ご紹介させていただいてもよろしいでしょうか?
[ 2010/06/11 22:34 ] 車輪のホイールさん@管理人 (URL) [ 編集 ]
>車輪のホイールさん
自分も再結晶などというばかげた事をして、この記事を書くまで、勘違いしていました。
再結晶中に50%に引っかかって、「なんでこんな純度が低いのだろう?」、「なんで高純度として売られているものでも、50%台なんだろうと気になって調べました。
窒素やリンも○○換算として計算されているようなので、もしかしてと思ってよーく調べると、やはりK2O換算だということがわかって納得しました。
ですので、普通は再結晶などということをしなくても、十分純度があり、むしろ純度を下げる恐れもあるという間抜けな事がわかりましたw
普通は軽く溶かして、不要物を濾し取る程度で十分ですw
おそらくアクアで出回っている情報の殆どが、保障成分=硫酸カリの濃度と勘違いしていると思います。

>訂正文の中でこの記事を
>ご紹介させていただいてもよろしいでしょうか?
もちろんです。
引用元がわかるようになっていたほうが、アクア界、ひいては自分にとってもメリットがありますし。
もし、自分の記事が間違っていても、誰かが訂正してくれる率も上がりますしね。
[ 2010/06/12 00:32 ] フォームEWさん@管理人 (URL) [ 編集 ]
フォームEW さん こんばんは。

長文での説明コメントいただき、有難うございました。
当方ではこれからも硫酸カリ液肥をアクアリウムに
使って行くつもりです。

結果的にフォームEW さんを釣り上げてしまった(?)
あの記事については、自分の経験上の話を中心とした記事
として書き直すつもりです。また、その際、フォームEW さん
のこちらのブログのリンク等貼らせていただくと思います。

-追記-
初めてブログの題名みたとき「俺はコメントしないぞぉ~w」と
思っていたんだけど、結果的にコメントすることになっちゃった(爆
俺の方が釣られたのかもねw

では。
[ 2010/10/31 00:15 ] 淺木裕太さん@管理人 (URL) [ 編集 ]
>淺木裕太さん
経験則はすごく大切だと思いますよ。
複雑な自然現象は、やはり経験則が一番信用できます。

>初めてブログの題名みたとき「俺はコメントしないぞぉ~w」と思っていたんだけど
ちょっww
このタイトルは気軽にコメが送れるようなページになればいいなと思って付けました。
自分の知っていることをまとめて見てもらい、わからない事・間違っている事は、気軽に聞ける・指摘できて、読む側も書く側(自分)もメリットがある形にしたいなと。
だから本当はblog(日記)と言うよりも、趣味のHP+コメが送れるって感じの方がしっくりくるんですよねw
[ 2010/11/01 07:40 ] フォームEWさん@管理人 (URL) [ 編集 ]
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