隨著近年來在農業方面,國家大力加強耕地質量建設,實 施測土配方施肥,提倡科學用肥,要求肥料使用量零增長等要 求,使得科學種田觀念的不斷深入人心,肥料檢測工作也日益 受到重視。下面筆者就結合自己的實踐工作經驗,采用全自動 凱氏定氮儀與傳統國標、行標的不同種類肥料總氮檢測方法做 個比較,如何在檢測過程中快捷、準確檢測肥料總氮,為農業 肥料行業的健康發展、科學用肥方面提供幫助。 肥料中總氮來源于基礎肥料中的硝酸銨、氯化銨、磷銨、 尿素、碳酸氫銨、有機物等。氮的存在形態有硝態氮、銨態 氮、酰胺態氮、氰氨態氮和有機氮。測定時,需要根據氮的存 在形態采取不同的測定方法。如傳統的國標法中復混肥料按 GB/T 8572 - 2010 《復混肥料中總氮含量的測定蒸餾后滴定 法》[1],有機 - 無機肥料按 GB 18877 - 2009 《有機 - 無機復混 肥料》[2],有機肥料按 NY525 - 2012 《有機肥料》[3]中的方法等 進行樣品前處理,再進行蒸餾滴定。遇到樣品量大的時候,傳 統的凱氏燒瓶定氮法耗時長、成本大,不便于同時進行多樣品 測定。本文將標準中的蒸餾過程改為采用全自動凱氏定氮儀進 行蒸餾,與不同種類的肥料的國標法進行比較,結果表明: 全 自動凱氏定氮儀法測定速度快、重現性好,能夠同時進行多樣 品測定,并具有較高的準確度。
1 實 驗
1. 1 主要儀器 FOSS 2400 型全自動凱氏定氮儀,瑞士福斯公司; 電子天 平( 精密度為 0. 000 l g) 。
1. 2 試 劑 H2 SO4 ; HCL; 鉻粉; 混合催化劑( 硫酸銅: 硫酸鉀) ,將 1000 g K2 SO4 和 50 g CuSO4 ·5H2 O 充分混勻,并仔細研磨; NaOH 溶液 400 g /L; 0. 5 moL/L 硫酸標準溶液,此標準溶液需 按標準方法標定[4],有準確濃度。 1% 硼酸吸收液: 將 100 g 硼酸溶于 10 L 蒸餾水中配成 1% 硼酸溶液,添加 100 mL 溴甲酚綠溶液( 100 mg 溴甲酚綠溶于 100 mL 乙醇中) ,添加 70 mL 甲基紅溶液( 100 mg 甲基紅溶于 100 mL 乙醇中) ,混合好的 1% 硼酸溶液應該是暗紫色。
1. 3 實驗原理 將肥料中的不同形態的氮通過還原和酸消化過程轉化為銨 鹽,在堿性介質中進行蒸餾,在甲基紅一溴甲酚綠混合指示劑 存在下,用 1% 硼酸溶液把蒸餾出來的氨全部吸收,用準確濃 度的標準硫酸溶液自動滴定,記錄標準硫酸溶液體積,全自動 凱氏定氮儀自動計算結果。
1. 4 實驗方法
1. 4. 1 樣品的消化還原 ( 1) 一般肥料( 不含硝態氮、有機氮) 的消化。通過硝態氮的準確鑒別后[5],確定樣品中不含硝態氮成分,從制備好的只 含有銨態、酰銨態氮、氰銨態氮的肥料試樣中稱取約總氮含量 不大于 235 mg 的試樣于 250 mL 的消化管中,稱樣量一般為 0. 5 ~ 0. 8 g,加入 13 mL 濃硫酸,置于 380 ~ 420 ℃ 的消化裝置 中,達到設定溫度后開始計時,消化 60 min,冷卻至室溫。 ( 2) 含硝酸態氮的肥料的消化。從制備好的含有硝酸態氮、 酰銨態氮、氰銨態的試樣中稱取不大于 60 mg 氮的試樣于 250 mL 的消化管中,稱樣量大容易消化不完全,只要制樣均 勻,稱樣量為 0. 3 g 左右是合適的[6],然后加入鉻粉 1. 2 g 鉻 粉,濃 HCL 10 mL,插入小玻璃漏斗,搖勻后,靜置 10 min。 然后置于良好的通風櫥內加熱,一般消化爐設定加熱溫度為 250 ℃左右,加熱至微沸泛起泡沫后 1 ~ 2 min,冷卻至室溫。 小心加入 13 mL 濃硫酸,設定加熱溫度為 380 ℃,加熱冒硫酸 白煙 15 min 后停止,消煮好的溶液應該為深綠色,且液體在消 化管上掛壁明顯,然后冷卻至室溫。 ( 3) 含有機態氮的有機 - 無機復混肥料或有機肥料的消化。 從制備好的含有機物、酰銨態氮、氰銨態氮的試樣中稱取約 0. 5 g 試樣于 250 mL 的消化管中,加入 10 g 混合催化劑和 13 mL 濃 硫酸,放在 400 ℃的消化裝置中,消化 60 min,冷卻至室溫。
1. 4. 2 蒸 餾 ( 1) 設定蒸餾條件。全自動凱氏定氮儀設置條件為: 啟動儀 器后,自動加入 80 mL 400 g /L 的氫氧化鈉溶液( 注意: 設定加 入的堿量要過量,能完全中和消化樣品的酸量,并使樣品溶液保 持堿性) ,加30 mL 1% 硼酸作為吸收液于定氮儀滴定缸中,定氮 儀開始自動蒸餾時,蒸餾液用0. 5 moL/L 硫酸標準滴定溶液返滴定 硼酸吸收液中的氨,硼酸吸收液從灰綠色剛轉為紫紅色為終點。 儀器自動記錄消耗硫酸標準溶液的滴定體積并計算結果。 ( 2) 做實驗空白。在檢測樣品開始前,使用同樣的試劑, 但不含試樣進行空白消化,按同樣的消化操作步驟,然后上機 蒸餾,直至檢測空白的結果穩定時開始檢測樣品。 ( 3) 檢測樣品。將消化好的樣品置于蒸餾裝置中,先輸入樣品 重量,放入裝有消化好樣品的消化管,確認消化管放好,密封不 透氣,關好安全門,儀器按上述設定條件自動開始蒸餾,當硼酸 吸收液從灰綠色剛轉為紫紅色為終點,儀器自動記錄消耗硫酸標 準溶液的體積并計算結果。全自動凱氏定氮儀一個樣品蒸餾時間 比較短,一般為5 ~6 min,傳統國標法要40 ~60 min。
2 結果與討論
2. 1 硫酸銨回收率分析 稱取 6 個硫酸銨樣品,加入 2 mL 水,直接采用全自動凱 氏定氮儀進行測定,檢測硫酸銨標準樣品的回收率實驗,結果 見表 1。其回收率在 99% ~ 100% ,表明全自動凱氏定氮儀測定氮 含量回收率還是比較準確。
2. 2 樣品比對分析
2. 2. 1 2 種蒸餾法測定結果比較 取一個不含硝態氮和有機氮,且未知氮含量的肥料樣品, 分別采用傳統國標法和全自動凱氏定氮儀法進行氮蒸餾的測 定,見表 2。實驗數據表明,兩組數據差異不顯著,誤差均在 國標 GB 8572 - 2010 標準規定不大于 0. 30% 誤差范圍內,說明 這兩種方法測定具有相同的準確度,數據可靠。
2. 2. 2 含硝態氮樣品總氮測定結果比較 取同一個含硝態氮的肥料,分別采用傳統的國標法和全自 動定氮儀法測定 6 次重復,兩種方法的測定結果見表 3,其測 相對標準偏差和平均結果差異較小,表明全自動凱氏定氮儀在 硝態氮的測定中有較好的重現性和精密度。
2. 2. 3 含有機態氮肥料樣品總氮測定結果比較 取同一個含有機態氮的肥料,分別采用傳統的國標法和全 自動凱氏定氮儀法測定 6 次重復,兩種方法的測定結果見表 4, 在氮含量比較低情況下,可相對增加稱樣量。從測定結果來 看,相對標準偏差和平均結果差異較小,有較好的重現性和精 密度。
3 結 論
本文對一般性肥料( 不含硝態氮) 肥料、含硝態氮肥料肥 料、有機態氮等不同類型肥料,分別采用了傳統的國標法與全 自動凱氏定氮儀法對其氮含量進行測定,總體上兩種方法結果 差異不大,都在合理的誤差范圍內; 從硫酸銨的回收率來看, 全自動凱氏法的準確度也很好。在滿足測定準確要求的前提 下,在時間上和試劑使用方面全自動凱氏定氮儀法比傳統的國 標法更方便快捷準確,耗時更短,在肥料檢測樣品量多的時 候,此方法更能滿足實驗要求,節約成本,提高分析工作效 率。