氣相色譜法測定有機肥料中的水分流失研究

孫波

摘 要：本文主要對氣相色譜法測定有機肥料中的水分流失情況進行了深入的探討和詳細的研究，同時分別從色譜條件、主要儀器、試劑系列矯正標準溶液的配置、提取溶劑和內標物的選擇以及氣相色譜分離條件的優化等方面進行了簡單的贅述。希望能夠為同行業工作者提供有效參考，從而進一步的促進該行業的不斷發展與優化。

引言

對有機肥料而言，水分含量是有機肥料質量中的一個關鍵因素。既影響著配料的發酵速度和品質，還關系著有機肥料的重金屬含量等問題。因此，水分含量是堆肥產物和商品有機肥料中的一個重要的質量評價指標。由此可見，對于有機肥料中水分含量的測定具有極其重要的意義和價值。在測定肥料水分含量時，可以采用烘箱干燥法和卡爾費休法。然而，這兩種方法在實際應用中有著各自的優勢和不足。比如，烘箱干燥法并不適用于干燥過程中產生的非水分揮發性物質的檢測，而卡爾費休法在檢測過程當中所用到的檢測物質具有一定的毒性，并且測定水分過程當中干擾物質也相對較多，并不適用于含有氧化劑、還原劑等物質的肥料檢測。現階段情況下，我國在有機肥料生產原料方面變得越來越多元化和豐富化。除傳統的園藝作物秸稈和養殖業廢棄物等材料外，還增加了綠泥蘆薈等新的生產原料種類。然而，多種類型的生產原料使有機肥料的品種性質存在著較大的差異性，這就使烘箱干燥法和卡爾費休法測定有機肥料水分具有更多的不確定因素。在這一背景之下，必須要快速地建立一種檢測速度快、準確性高的測定有機肥料中水分的含量的新方法。

1、實驗部分

1.1實驗中的主要儀器和試劑

本實驗采用的氣相色譜儀為GC9890A 型，熱導檢測器生產廠家為上海凌華儀器有限公司，超聲波清洗器型號KQ–300ES，由昆山市超聲儀器有限公司生產。電子分析天平型號為ME 204，感量為 0.1 mg，生產廠家為瑞士梅特勒托利多公司。低速離心機是上海安亭科學儀器廠所產的TDL–60B 型。除此之外，還采用了分析純和農殘級異丙醇。在實驗過程當中用到的氣密小瓶為20ml，實驗用水為二級水。

1.2色譜條件

本實驗采用的色譜柱為porapad-Q多孔高分子小球不銹鋼填充柱。柱頭壓力為0.04MPa。柱體初始溫度為100℃。在3min之后會以20℃/min的速度升至180℃，保持7min。在檢測過程當中熱導檢測器溫度為200℃，電流為120 mA，進樣體積為1μL。

1.3系列校正標準溶液的配置

在實驗過程當中操作人員用移液管按順序分別移取異丙醇、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺到帶隔墊帽的氣密小瓶（或色譜頂空瓶）中來配制標準樣品。之后再準確地稱量氣密小瓶的質量，在操作過程當中要注意不可使樣品沾到小瓶上。在記錄加入水的質量過程當中，要將數量精確到0.1mg。之后在同一氣密小瓶中依次加入0.9g異丙醇，0.1g甲醇，分別記錄異丙醇和甲醇的凈質量數值，精確到0.1mg。選取適當的N，N-二甲基甲酰胺，把每個標準樣品稀釋到15 mL，在蓋好瓶蓋之后分別記錄上述物質的凈質量，精確到0.1mg。將這些物質搖勻，便得到水的矯正標準溶液。除此之外，另取氣密小瓶并在其中加入同樣量的異丙醇、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺，但不加水，以此作為空白對照。下表1為有機肥料中水的校正標準溶液表。

對有機肥料樣品進行多次縮分，迅速研磨至可以通過1.0 mm篩子，置于潔凈的干燥瓶中充分混勻。分別稱取1.0～1.5 g的樣品于配置好的系列標準溶液中，精確到0.1mg。把裝有樣品的小瓶超聲震蕩15min，靜置5 min，使其沉淀，然后吸取樣品中的上清液備用。

2、結果與討論

2.1提取溶劑和內標物的選擇

甲醇、乙醇、異丙醇、N，N-二甲基甲酰胺的極性相對較大，相對分子質量較小。因此，能夠與水以任意比例互溶，是氣相色譜法測定水分時的常用試劑。通過對甲醇、乙醇、異丙醇等實驗室常用的有機溶劑進行分離效果比較，可得出不同物質在色譜條件下的分離效果圖。如下圖1所示：

從圖1可以看出，甲醇和異丙醇的出峰位置較為平緩，并且保留時間和水分的保留時間相近。所以，甲醇和異丙醇都能夠作為內標物，本實驗選擇甲醇作為內標物。而 N，N-二甲基甲酰胺出峰時間最晚，因此可將其作為提取溶劑。等到所有目標峰出完后，可以調高色譜柱溫度，以加快 N，N-二甲基甲酰胺出峰時間，從而在此基礎之上縮短整個檢驗時間。

2.3氣相色譜分離條件的優化問題

根據儀器條件，為了對色譜分離條件進一步優化，理論上可通過使用較高的初始柱溫，加快不同色譜組分的出峰時間，來縮短相關工作人員的實驗分析時間。但是，實驗過程中發現較高的初始柱溫條件下，水分和甲醇會產生基線重疊的現象，導致分離效果較差;如果選用較低的初始柱溫，則會導致各色譜組分出現色譜峰拖尾現象。因此，通過對不同條件試驗分析，最后選擇1.2中的色譜條件，在選擇最佳初始柱溫保持3min后，再使柱體溫度持續升高，以獲得良好的分離目標物。其中水的保留時間為0.600min，甲醇的保留時間為1.444min，異丙醇保留時間為5.742 min。

3、結論

該實驗通過以N，N-二甲基甲酰胺為溶劑，甲醇為內標物，建立了測定有機肥料中水分含量的氣相色譜檢測方法。通過該實驗方法可以證明：該實驗精密度良好，檢測過程當中的分析速度相對較快，并且檢測結果較為穩定和精準，能夠充分的彌補烘箱干燥法以及卡爾費休法在實驗過程當中的不足之處。能夠較好地適用于有機肥料的質量檢測工作。因為溶劑中含有水分，因此采用上述方法測定水分含量較低的樣品時會產生一定的誤差，所以在進行測定之前相關工作人員必須要針對實驗過程當中所使用到的溶劑進行水分的考察驗證，從而使其能夠盡可能地采用水分較低的試劑進行實驗。除此之外，相關工作人員在進行水分含量測試時還應該適當地增加樣品的稱量次數，從而盡可能地讓待測溶液的濃度處于標準曲線的中間，進而在此基礎之上有效地提高檢測質量。

參考文獻：

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