有機肥料中總氮含量測定的前處理方法對比研究

商姍姍, 劉鵬飛, 于 軍, 王東岳, 于曉菲, 趙麗芳, 張 娟

(山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院 山東濟南 250100)

有機肥料主要是由動、植物經(jīng)過發(fā)酵腐熟的含碳有機物料組成,可以為植物提供所需的營養(yǎng)元素、改善土壤肥力、提高作物品質(zhì)。目前,有機肥總氮的測定方法是按行業(yè)標準《有機肥料》(NY/T 525—2021)的要求,采用濃硫酸-過氧化氫消煮法處理樣品,蒸餾后進行滴定。該方法要求試樣中加入濃硫酸和過氧化氫后放置過夜,且消煮過程中需多次加入過氧化氫并分次消煮,整個過程耗時長、操作復(fù)雜[1-3]。本文參考國家標準《復(fù)混肥料中總氮含量的測定 蒸餾后滴定法》(GB/T 8572—2010)中6.2.4節(jié)含有機物、酰胺態(tài)氮、氰氨態(tài)氮和銨態(tài)氮等試樣的消解方法,采用硫酸-混合催化劑消化法處理樣品,用自動定氮儀蒸餾后滴定,并將兩種有機肥消解方法的測定結(jié)果進行準確度和精密度對比,旨在為有機肥料總氮含量的測定提供參考。

1 試驗部分

1.1 試驗原理

1.1.1 硫酸-過氧化氫消煮法

有機肥料中的有機氮經(jīng)濃硫酸-過氧化氫消煮,轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮。將消煮清液堿化后置于蒸餾裝置,采用硼酸溶液直接吸收餾出液,用硫酸標準溶液滴定,計算樣品中的總氮含量。

1.1.2 硫酸-混合催化劑消化法

酸性介質(zhì)中,在混合催化劑的作用下,用濃硫酸消化,將酰胺態(tài)氮、氰氨態(tài)氮及其他有機態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮。從堿性溶液中蒸餾出氨,用硼酸溶液吸收氨,用硫酸標準滴定溶液滴定,計算樣品中的總氮含量。

1.2 儀器設(shè)備

SH420F型石墨消解儀,海能未來技術(shù)集團有限公司;消化管,體積約350 mL;K9840型自動定氮儀,海能未來技術(shù)集團有限公司;滴定管,量程為0～50 mL;ML204/02型分析天平,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.3 試劑和材料

硫酸(H2SO4),分析純,煙臺遠東精細化工有限公司;過氧化氫,質(zhì)量分數(shù)30%,國藥集團化學(xué)試劑有限公司;混合催化劑,硫酸鉀和硫酸銅按質(zhì)量比20∶1混合;氫氧化鈉溶液,400 g/L;硫酸溶液,0.05 mol/L;硼酸吸收液,100 g/L;溴甲酚綠-甲基紅混合指示劑。

1.4 分析步驟

1.4.1 硫酸-過氧化氫消煮法

稱取過1 mm篩的風(fēng)干試樣0.5～1.0 g(精確至0.000 1 g)置于消化管底部,用少量水沖洗黏附在管壁上的試樣,加入5 mL濃硫酸和1.5 mL過氧化氫,小心搖勻,管口放一彎頸小漏斗,放置過夜。將消化管置于石墨消解儀上緩慢加熱至硫酸冒煙,取下,稍冷加15滴過氧化氫,輕輕搖動消化管,加熱10 min取下,稍冷后分次加5～10滴過氧化氫消煮,直至溶液為無色或淡黃色清液后,繼續(xù)加熱10 min,除盡剩余的過氧化氫。取下冷卻,小心加水至20～30 mL,輕搖消化管,用少量水沖洗彎頸漏斗,洗液收入消化管中。將消煮液移入100 mL容量瓶中,冷卻至室溫,加水稀釋至刻度,移取50 mL消煮液置于消化管中,待測。

1.4.2 硫酸-混合催化劑消化法

稱取含氮量約100 mg已粉碎并通過1 mm試驗篩的樣品0.5～1.0 g(精確至0.000 1 g)于干燥的消化管中,將消化管置于通風(fēng)櫥中,加入10 mL濃硫酸和5 g混合催化劑,用少量蒸餾水沖洗管壁,插上彎頸漏斗,靜置10 min。將消化管置于石墨消解儀上加熱,如果樣品反應(yīng)劇烈,產(chǎn)生泡沫較多時,可暫停加熱,冷卻片刻,等劇烈反應(yīng)結(jié)束,試樣中水分完全蒸發(fā)后,再繼續(xù)消化,直至溶液為無色或淺綠色清液,再繼續(xù)消煮1 h,保證有機態(tài)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮(注意不能蒸干)。消解結(jié)束后,冷卻至室溫,沖洗漏斗及消化管壁,待測。

1.5 測定

將含待測液的消化管和加入3～4滴溴甲酚綠-甲基紅混合指示劑的三角瓶與已預(yù)熱的凱氏定氮儀連接,調(diào)節(jié)定氮儀參數(shù),三角瓶中加入10 mL硼酸溶液,消化管中加入稀釋水20 mL和400 g/L氫氧化鈉溶液40 mL,淋洗水20 mL,打開冷凝水,進行蒸餾,蒸餾5 min完成后取下接收瓶,用0.05 mol/L硫酸標準溶液滴定,溶液顏色由藍色變?yōu)樽霞t色即為終點[4]。同時進行空白試驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 精密度試驗

選取3個有機肥試樣,分別采用硫酸-過氧化氫消煮法和硫酸-混合催化劑消化法處理,按1.5節(jié)中步驟平行測定6次,結(jié)果見表1。

表1 兩種方法的總氮測定結(jié)果

從表1可以看出,硫酸-過氧化氫消煮法測定總氮的極差為 0.03%～0.04%,RSD為0.82%～1.28%;硫酸-混合催化劑消化法測定總氮的極差為 0.03%～0.05%,RSD為0.78%～1.26%。兩種方法的測定值均滿足NY/T 525—2021中對總氮平行測定結(jié)果的允許差要求,且精密度良好。

2.2 準確度試驗

選取璽標(上海)科技有限公司產(chǎn)品編碼為ZCRM1527的有機肥料作為質(zhì)量控制物質(zhì),按硫酸-過氧化氫消煮法和硫酸-混合催化劑消化法,分別平行測定3次,結(jié)果見表2。

表2 準確度試驗結(jié)果

從表2可以看出,兩種方法3次的測定值均在認定值范圍內(nèi),表明準確度良好。

3 結(jié)語

采用硫酸-過氧化氫消煮法和硫酸-混合催化劑消化法消解有機肥料測得的總氮含量均能滿足檢測要求,測試結(jié)果無顯著差異,均在標準方法規(guī)定的允許差范圍內(nèi),且準確度良好[5-6]。但對比發(fā)現(xiàn),NY/T 525—2021中規(guī)定的樣品消解過程步驟煩瑣,需放置過夜,且需要多次加入過氧化氫溶液加熱消解,耗時較長,試劑用量較多,但是這種方法得到的有機肥料消煮液同時適用于NY/T 525—2021中總磷和總鉀的測定。硫酸-混合催化劑消化法消解得到的有機肥料消煮液只能用于總氮含量的測定,但是對比硫酸-過氧化氫消煮法,消解的操作過程較簡單,加入硫酸和混合催化劑后,用石墨消解儀消解即可,無需放置過夜,避免了易制爆試劑過氧化氫的使用,整個過程耗時1.5～2 h,用時較短,提高了檢測效率,可用于大批量有機肥料中總氮含量的測定[3,7-8]。