復(fù)混肥總氮含量的檢測(cè)

文 龐晉冰

每當(dāng)農(nóng)忙時(shí)節(jié),復(fù)混肥便成為農(nóng)民的香餑餑，其中的氮是決定質(zhì)量的主要成分。

總氮的測(cè)定是經(jīng)濃硫酸消煮后的樣品分解液在強(qiáng)堿性狀態(tài)下進(jìn)行蒸餾，稍有不慎即極易被強(qiáng)腐蝕性的濃堿溶液噴出灼傷，操作時(shí)又難免漏出堿液，一是導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)；二是對(duì)檢測(cè)人員也極易造成灼傷事故；三是對(duì)儀器電路和其他部件極易造成腐蝕，難以維修。現(xiàn)將檢測(cè)中的幾點(diǎn)心得介紹給大家。

取樣制樣

一、首先隨機(jī)抽取一定的袋數(shù)，用采樣器從每袋最長(zhǎng)對(duì)角線插入至袋的四分之三處，取出不少于100克樣品。每批抽取總試樣量不少于2公斤。

二、樣品縮分：將選取的樣品迅速混勻，用四分法縮分至1000克，分裝于兩個(gè)潔凈、干燥的500毫升具有磨口塞的廣口瓶，貼上標(biāo)簽，注明生產(chǎn)廠名、產(chǎn)品名稱、批號(hào)、取樣日期、取樣人姓名，一瓶作產(chǎn)品質(zhì)量分析，一瓶密封保存二個(gè)月，以備查用。

三、試樣制備：取其中的一瓶縮分后取出100克樣品，迅速研磨至全部通過(guò)0.50毫米孔徑篩，置于潔凈干燥瓶中，作成份分析。

材料與方法

一、原理

在酸性介質(zhì)中還原硝酸鹽成銨鹽，在觸媒存在下，用濃硫酸消化，將有機(jī)態(tài)氮或尿素態(tài)氮和氰氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硫酸銨。從堿性溶液中蒸餾氨，并吸收在過(guò)量硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液中，在甲基紅指示劑存在下，用氫氧化鈉溶液返滴定。即消化-蒸餾-滴定。

二、試劑與儀器

鉻粉，石蠟，消化觸酶混合物（1000g硫酸鉀和50g五水硫酸銅混合），硫酸（1.84g/ml），鹽酸（1.18g/ml），氫氧化鈉400g/ml，0.10mol/l氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.50、0.20、0.10mol/l硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，甲基紅指示劑，廣范PH試紙。

1000ml圓底燒瓶，50毫升的堿式滴定管，蒸餾裝置如圖：

定氮蒸餾裝置圖

三、稱取總氮含量不大于235mg的實(shí)驗(yàn)室樣品0.5g～2 g，稱準(zhǔn)至0.0002g。

四、將試樣轉(zhuǎn)到凱氏燒瓶中，加水使總體積為35ml，靜置10min，時(shí)而緩慢搖動(dòng)，以保證所有硝酸鹽溶解。

加1.2g鉻粉，7ml鹽酸于燒杯中，在室溫下至少靜置5 min，但不超過(guò)10min。

置燒瓶于通風(fēng)櫥內(nèi)已預(yù)先調(diào)節(jié)至通過(guò)7～7.5min沸騰的加熱裝置上，加熱4.5min，冷卻。將燒瓶置于通風(fēng)櫥內(nèi)，加22g消化觸媒混合物，再加入30ml硫酸并加0.5g把防泡劑，減少泡沫，于燒瓶頸插上梨形空心玻璃塞，將其置于預(yù)先調(diào)節(jié)至通過(guò)7～7.5min沸騰試驗(yàn)的加熱裝置上。

如泡沫很多，減少供熱強(qiáng)度至泡沫消失，繼續(xù)加熱燒瓶和內(nèi)容物，直到濃的白煙在燒瓶的圓球部分清晰，緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)燒瓶，繼續(xù)消化60min或直到溶液透明，冷卻燒瓶至室溫，小心地加入250 ml水。否則易結(jié)晶，冷卻。

五、蒸餾

用圓底燒瓶蒸餾，定量轉(zhuǎn)移試樣的溶液于圓底燒瓶中，將試樣或保留溶液全部移于圓底燒瓶中。

放幾粒防爆沸顆粒或防爆沸裝置于燒瓶中，將試管接觸燒瓶底部。

六、放酸

試樣預(yù)計(jì)的氮含量，取表中一種硫酸溶液放于接受器（三角瓶）。

七、蒸餾過(guò)程的反應(yīng)條件控制要點(diǎn)是必須達(dá)到強(qiáng)堿性，而堿的加入量并不需要十分精確。常用的樣品前處理方法是采用硫酸銅作催化劑，蒸餾時(shí)加堿量若足夠，達(dá)到了強(qiáng)堿性狀態(tài)，則樣品中大量存在的銅離子就會(huì)使溶液變?yōu)樽睾谏Ｔ诨钊?手動(dòng)操控加堿的過(guò)程中，可通過(guò)觀察定氮儀反應(yīng)室內(nèi)溶液的顏色變化自主掌握加堿的量，至于加堿稍過(guò)量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響基本可忽略不計(jì)，反而對(duì)于樣品消煮的溫度、時(shí)間、催化劑等以及蒸餾的餾出液量等因素卻應(yīng)控制好。

樣品溶液內(nèi)含濃硫酸多，密度大，樣品溶液積聚在反應(yīng)室底部，而加入的堿液在上層，不容易判斷所加入的堿液是否已經(jīng)足夠。但只要開始通入蒸汽蒸餾，酸、堿溶液即被混勻，就能很直觀地觀察到反應(yīng)室內(nèi)的溶液是否已達(dá)到強(qiáng)堿性。若發(fā)現(xiàn)加入的堿液不足，也無(wú)需停止蒸餾，只要輕輕扭開活塞4，補(bǔ)充堿液直至反應(yīng)室內(nèi)的溶液呈棕黑色即可。而中途停止蒸餾卻會(huì)因蒸汽壓力驟然下降，致使樣品溶液倒吸,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。蒸餾裝置如圖所示，蒸餾出的溶液不能伸入液面下，否則易發(fā)生爆裂。至少收集150 毫升餾出液后，將接受器取下，而冷凝管的導(dǎo)管仍在接受器邊上的位置，用PH試紙檢驗(yàn)餾出液，以保證氨全部蒸出，移去熱源。

從冷凝管上拆下防濺球管，用水沖洗冷凝管和擴(kuò)大球泡的內(nèi)部及導(dǎo)管的外部，收集沖洗液于接受器中。

八、回滴定

用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定過(guò)量硫酸到指示劑顏色呈橙黃色。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

結(jié)果的計(jì)算

總氮含量（X）以氮（N）的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，由下式計(jì)算；

式中C1-測(cè)定時(shí)，使用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

C2-測(cè)定及空白試驗(yàn)時(shí)，使用標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

V1-測(cè)定時(shí)，使用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml；

V2-測(cè)定時(shí)，使用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml；

M——樣品質(zhì)量

空白＝C3V3－C2V4

C3-空白實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；

V3-測(cè)定時(shí)，使用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml；

V4-測(cè)定時(shí)，使用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml；

不確定度

根據(jù)GB8572的實(shí)驗(yàn)方法，不確定度的來(lái)源應(yīng)從兩個(gè)方面考慮：方法數(shù)學(xué)模型中涉及的各個(gè)分量的不確定度和方法重復(fù)性的不確定度。

一、被測(cè)量的數(shù)學(xué)模型不確定度

1、數(shù)學(xué)模型中所涉及的分量的不確定度。

2、標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度的不確定度。

3、標(biāo)準(zhǔn)工作液配制引入的不確定度。

在已校準(zhǔn)的萬(wàn)分之一的天平上稱取標(biāo)準(zhǔn)品，用A級(jí)100ml的容量瓶配制。再稀釋過(guò)程使用了100ml容量瓶10ml吸量管4次。

4、體積。根據(jù)JJG196—90，所用A級(jí)100ml容量瓶和10ml吸量管的最大允許差分別為±0.10ml、±0.05ml，由它們引入的不確定度分別為：

由于稀釋操作時(shí)，吸量管和容量瓶中的溶液處于幾乎相同的溫度下，因此可忽略溫度帶來(lái)的影響。

5、質(zhì)量。采用加量法稱量標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)量，其不確定度主要來(lái)源于天平的校準(zhǔn)和稱量中的變動(dòng)性，后者歸并于重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)偏差中。天平校準(zhǔn)所引入的不確定度包括天平的線性和分辨力兩個(gè)主要方面，而由于兩次稱量的質(zhì)量值在很窄的范圍內(nèi)，所以分辨力的影響可忽略。

根據(jù)天平制造商的建議，天平的線性為±0.15mg，采用矩形分布處理，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

二、分析和量化不確定度分量

1、重復(fù)性不確定度評(píng)定

在使用該方法前，對(duì)方法的重復(fù)性進(jìn)行了確認(rèn)，依照標(biāo)準(zhǔn)操作步驟重復(fù)實(shí)驗(yàn)十次，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.012mg/L，即：

2、不確定度的合成為：

3、按公式計(jì)算合成不確定度為：

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，上述實(shí)驗(yàn)無(wú)論自制儀器或方法可操作性強(qiáng)，危險(xiǎn)性小。