含聚天門冬氨酸尿素中縮二脲含量分析方法探討

劉金梅

(呼倫貝爾金新化工有限公司 安全環保監督部中心化驗室，內蒙古 海拉爾 021506)

我國目前尿素產能已明顯供大于求，但新裝置仍在不斷籌建，產品產能過剩的情況繼續發展，尿素價格也長期處在低位徘徊。我公司為了調整產品結構，提高市場競爭力，改變傳統尿素產品銷售困局，研發推出以聚天門冬氨酸鹽為添加劑的新型尿素。

聚天門冬氨酸鹽[1]是一種含有肽鍵和羧基的水溶性高分子氨基酸類化合物，具有極強的分散、螯合、吸附等作用。添加聚天門冬氨酸鹽的新型尿素與普通尿素相比，有促進農作物對鋅、鐵、錳等微量元素吸收，活化養分元素，減少養分流失，提高肥料利用率的效果。

含聚天門冬氨酸尿素在測定縮二脲時，因活性基團的影響，縮二脲分析結果偏高，對尿素產品的品質判定產生嚴重影響。針對此情況，本文利用聚天門冬氨酸鹽的化學性質，采用氯化鋇作為沉淀劑去除聚天門冬氨酸酸根，最終準確測定尿素中縮二脲的含量。

1 實驗原理

含聚天門冬氨酸尿素中的酸根與氯化鋇產生沉淀反應，用中速濾紙過濾后加入硫酸鈉去除過剩的鋇離子，再次過濾掉沉淀后，縮二脲在堿性的酒石酸鉀鈉、硫酸銅溶液中生成紫紅色配合物，在波長 550 nm 處，用 3 cm 比色皿測定其吸光度。

2 材料和方法

2.1 試劑和儀器

本部分中所用試劑、溶液和水，在未注明規格和配制方法時，均應符合HG/T 2843 《化肥產品 化學分析常用標準滴定溶液、標準溶液、試劑溶液和指示劑溶液》的規定。

堿性酒石酸鉀鈉溶液(50 g/L)：稱取 50 g 酒石酸鉀鈉于 500 mL 干凈燒杯中，加水 300 mL，溶解后，加入 40 g 固體氫氧化鈉，充分攪拌溶解，待溶液完全冷卻后轉移至 1000 mL 容量瓶中，定容至刻度線；硫酸銅溶液，15 g/L；縮二脲標準溶液，2 g/L；聚天門冬氨酸原液；氯化鋇溶液(2 moL/L)：稱取 41.646 g 無水氯化鋇固體于燒杯中，加水溶解后轉移入 100 mL 容量瓶中，稀釋至刻度；硫酸鈉溶液(2 moL/L)：稱取 28.408 g 無水硫酸鈉固體于燒杯中，加水溶解后轉移入 100 mL 容量瓶中，稀釋至刻度。

通常實驗室用儀器，中速濾紙、漏斗、玻璃棒、燒杯、容量瓶、移液管；水浴恒溫振蕩器，50～80次/min，30 ℃±5 ℃；分光光度計，帶 3 cm 吸收池。

2.2 實驗步驟

2.2.1 標準曲線的繪制

將 2 g/L 的縮二脲標準溶液按照表1所示體積依次加入8個 100 mL 的容量瓶中。

表1 縮二脲標準溶液加入量

每個容量瓶移取完 2 g/L 的縮二脲標準溶液后，加入水 50 mL，然后依次加入 20.0 mL 堿性酒石酸鉀鈉溶液和 20.0 mL 硫酸銅溶液，充分搖勻，定容至刻度，在 30 ℃±5 ℃ 的震蕩水浴器中恒溫水浴 20 min。以試劑空白為參比溶液，在 30 min 內，于波長 550 nm 處，用可見分光光度計測定標準溶液的吸光度[2]。

以縮二脲的對應質量(mg)為橫坐標，測得相對應的吸光度為縱坐標求線性回歸方程。

2.2.2 樣品分析

根據尿素中縮二脲的不同含量確定稱樣量后，稱樣于燒杯中，準確至 0.0002 g。加 30 mL 水溶解后，加入 5 mL 的 2 mol/L 氯化鋇溶液，等待 5 min，沉淀完全后，用中速濾紙過濾掉沉淀。向濾液中加入 6 mL 的 2 mol/L 硫酸鈉溶液，等待 5 min，沉淀完全后，再次用中速濾紙過濾，將濾液轉移至 100 mL 容量瓶中，然后依次加入 20.0 mL 堿性酒石酸鉀鈉溶液和 20.0 mL 硫酸銅溶液，充分搖勻，定容至刻度，在 30 ℃±5 ℃ 的震蕩水浴器中恒溫水浴 20 min。以試劑空白為參比溶液，采用 3 cm 比色皿，于波長 550 nm 處，用可見分光光度計測定其溶液的吸光度[3]。

2.3 結果計算

縮二脲含量w，以質量分數表示，按式(1)計算：

(1)

式中：m1為樣品中從標準曲線查出所測吸光度對應的縮二脲的質量，mg；m2為空白實驗從標準曲線查出所測吸光度對應的縮二脲的質量，mg；m為稱取樣品質量的數值，g。

取平行測定結果的算術平均值為測定結果，計算結果保留小數點后兩位。

3 實驗論證

3.1 干擾因素的確認

在正常生產白尿素時，縮二脲質量分數均為0.9%左右；在工藝負荷不變的情況下，添加聚天門冬氨酸原材料后，縮二脲質量分數隨即上漲到1.0%左右(表2、表3)。

表2 聚天門冬氨酸鋅尿素生產前后縮二脲數據對比(一)

表3 聚天門冬氨酸鋅尿素生產前后縮二脲數據對比(二)

為了驗證生產過程，查找影響因素，于化驗室進行了白尿素添加原材料的模擬實驗。

樣品一：取 5 g 左右的白尿素，分析縮二脲的質量分數；樣品二：在 5 g 白尿素中加入 10 mL 的新產品原材料(稱取 0.30 g 聚天門冬氨酸鋅原液稀釋定容到 100 mL，此尿素中含聚天門冬氨酸 700 mg/kg)，分析縮二脲質量分數，結果見表4。

表4 樣品一與樣品二的縮二脲分析

本文計算所用標準曲線均為：

w(縮二脲)=(193.93×A-0.3724)/(10×m)

從表4來看，白尿素在加入了聚天門冬氨酸鋅原材料后，分析過程中存在干擾因素，提高了縮二脲數值，造成了分析誤差，影響產品品質判定。

3.2 聚天門冬氨酸酸根的消除

鑒于聚天門冬氨酸特性[4]，用氯化鋇對其進行沉淀處理，消除干擾。

稱取白尿素 5 g 于燒杯中，加入 30 mL 水溶解，加入相當于 700 mg/kg 的聚天門冬氨酸鋅原液；充分混勻后，加入 5 mL 的 2 mol/L 氯化鋇溶液；等待 5 min，沉淀完全后，用中速濾紙過濾，將濾液轉移至 100 mL 容量瓶中，測定縮二脲質量分數。結果見表5。

表5 氯化鋇溶液處理前后縮二脲質量分數

實驗過程中，我們發現，在加入硫酸銅后，溶液變渾濁，出現乳白色硫酸鋇沉淀，干擾縮二脲分析測定。

3.3 過剩鋇離子的去除

按上述步驟進行尿素制備，并經氯化鋇溶液處理。向經過氯化鋇溶液處理的濾液中加入 6 mL 的 2 mol/L 硫酸鈉溶液，等待 5 min，沉淀完全后，用中速濾紙過濾。將濾液轉移至 100 mL 容量瓶中，測定縮二脲質量分數。見表6。

表6 白尿素與處理后聚天門冬氨酸鋅尿素的縮二脲質量分數

由表6可知，經過氯化鋇和硫酸鈉處理過后的聚天門冬氨酸鋅尿素縮二脲含量與原普通白尿素縮二脲質量分數絕對差值為0.00～0.01%，滿足GB/T 2441.2-2010尿素的測定方法第2部分：縮二脲含量分光光度法所要求的允許差≤0.05%，由此說明此方法可行。

4 回收率驗證

采用白尿素(縮二脲質量分數為0.89%)，加入相當于 700 mg/kg 的聚天門冬氨酸鋅，制成聚天門冬氨酸鋅尿素。按樣品分析步驟進行處理及測定。另加入一組加標縮二脲(2 g/L)的樣品對分析方法進行效果檢查。結果見表7。

表7 加標回收實驗

從表7來看，回收率在97.83%～99.23%之間，平均回收率為98.62%，符合95%～105%之間的要求。

5 注意事項

1)硫酸銅、酒石酸鉀鈉溶液試劑的生產廠家和生產批號不同，會對分析結果造成誤差。若更換試劑，應重新制作標準曲線。

2)分光光度計維修更換零部件后應重新制定標準曲線。

6 結語

本文利用聚天門冬氨酸的化學特性，采用沉淀法消除其對縮二脲測定過程的干擾，并模擬工藝，在普通白尿素中加入聚天門冬氨酸原液測定的實驗方法進行方法驗證，證明了此方法分析數據準確、可靠。