淺析蒸餾法檢測常見肥料的總氮含量

龐 偉,王琰沛

(山東省臨沭縣檢驗檢測中心,山東 臨沭 276700)

肥料可以及時補充土壤中損失的營養(yǎng)元素，維持農作物的高產。我國肥料產業(yè)經過多年的發(fā)展，肥料種類齊全，市場上不乏高質量的好肥料，但也存在部分肥料企業(yè)制造假肥料和養(yǎng)分含量不足的肥料以次充好?？焖?、準確測量不同種類肥料的總氮含量，保障肥料產品質量，具有非常重要的意義。

市場上常見的肥料如摻混肥料、復合(混)肥料、有機肥料、有機-無機復混肥、尿素等。因不同肥料制作工藝和使用原材料的不同，氮的形態(tài)也不同，如酰胺態(tài)氮、有機態(tài)氮、硝態(tài)氮、氰氨態(tài)氮等，消化處理方式也有很大差異。好的消化處理過程，可以讓各種形態(tài)的氮完全轉化成銨鹽，保障檢測結果的準確性。

1 檢測原理、試劑和裝置

1.1 原理

采用GB/T 8572-2010所提供的蒸餾后滴定法。在催化劑的作用下，用濃硫酸消化肥料樣品，將酰胺態(tài)氮、有機態(tài)氮和氰胺態(tài)氮轉化為銨鹽，加入過量氫氧化鈉蒸餾，產生氨氣用過量的硫酸溶液吸收，在甲基紅-亞甲基藍混合指示劑的作用下，用氫氧化鈉標準溶液返滴定。

1.2 試劑

本實驗所用的水、溶液、試劑的配制和使用均符合HG/T 2843-1997的規(guī)定。

本實驗硫酸(分析純)；鹽酸(分析純)；鉻粉(分析純)；氫氧化鈉(分析純)；無水乙醇(分析純)；硫酸鉀(分析純)；五水硫酸銅(分析純)；混合催化劑：將硫酸鉀和五水硫酸銅按照質量分數20∶1研磨并拌勻；氫氧化鈉溶液：400g/L；氫氧化鈉標準滴定溶液：0.5mol/L；硫酸溶液：1.0mol/L；甲基紅-亞甲基藍混合指示劑：用無水乙醇分別溶解0.1g甲基紅和0.05g亞甲基藍用無水乙醇溶解定容到100mL；廣泛pH試紙。

1.3 裝置

消化和蒸餾裝置：裝置參照GB/T 2441.1-2008配備，1000mL圓底蒸餾燒瓶，加熱采用2kW電爐，有相應的鐵架臺并配有循環(huán)水；防暴沸裝置：防濺棒或采用直徑約4mm左右玻璃珠(做含硝態(tài)氮復混肥料時使用)。

2 檢測方法

2.1 樣品制備

尿素、復混(合)肥料、有機肥料、有機無機復混肥料樣品均是質地均勻的肥料顆粒，可以直接取適量的肥料放在磨樣器中磨碎，待測。摻混肥料樣品是將含氮、磷、鉀三種元素的原料按照一定比例經過物理摻混的方式制成的，因此肥料樣品需要用格槽縮分器或者四分法進行均勻縮分，縮分后的樣品再放在磨樣器中磨碎，待測。以上肥料樣品應盡可能研細，大小應保證可以通過0.5mm孔徑篩子。

2.2 肥料樣品消化

不同肥料所含氮元素的有效態(tài)不同，消化處理的方法也不盡相同。下面將詳細區(qū)分：

肥料中不含硝態(tài)氮的復混(合)肥料：消化過程將肥料樣品酰胺態(tài)氮、氰氨態(tài)氮和銨態(tài)氮全部轉化成銨態(tài)氮。稱量樣品中總氮含量不大于235mg，稱取質量(0.235/樣品標識總氮含量-0.2g)左右。將稱量好的樣品放入圓底燒瓶中，用大約30mL左右水沖洗瓶壁，加入25mL濃硫酸，放在通風櫥的加熱爐上加熱，待燒瓶中白煙冒盡后，取下冷卻至室溫。

肥料中含硝態(tài)氮的復混(合)肥料：消化過程將肥料中硝酸態(tài)氮、酰氨態(tài)氮和銨態(tài)氮轉化為銨態(tài)氮，稱取約0.2g左右樣品放入圓底蒸餾燒瓶中，用約35mL水沖洗瓶壁，加入1.2g鉻粉，7mL鹽酸，靜置45min，放在電爐上加熱冒泡1 min，靜置冷卻至室溫。冷涼好的圓底蒸餾燒瓶中加入25mL硫酸，蓋上漏斗，放在通風櫥的加熱爐上小火加熱，瓶口可以傾斜呈四十五度，可以有效防止加熱過程底部溫度過高，消解液向上噴濺。待瓶中液體由墨綠色變成變成磚紅色取下，冷卻至室溫。

摻混肥料(BB肥):消化過程將肥料中酰胺態(tài)氮、氰氨態(tài)氮和銨態(tài)氮全部轉化成銨態(tài)氮?？偟坎淮笥?35mg，按照產品標識的總氮含量，稱取質量(0.235/樣品標識總氮含量-0.2g)左右。將樣品放入圓底蒸餾燒瓶中，加入0.2g左右五水硫酸銅，用約30mL水沖洗瓶壁，加入25mL硫酸，在通風櫥的加熱爐上加熱至冒白煙，待瓶中白煙冒盡后，取下冷卻至室溫。

尿素:消化過程將尿素中的酰胺態(tài)氮轉化成銨態(tài)氮。稱取制備好樣品0.5g左右，將樣品放入圓底蒸餾燒瓶中，加入0.2g左右五水硫酸銅，用約30mL水沖洗瓶壁，加入15mL硫酸，在通風櫥的加熱爐上加熱至冒白煙，待瓶中白煙冒盡后，取下冷卻至室溫。

有機肥料:消化過程將肥料樣品中有機物轉化成銨態(tài)氮。按照稱取樣品1g左右，將稱量好的樣品放入圓底蒸餾燒瓶中，加入22g混合催化劑，用約30mL水沖洗瓶壁，加入約30mL硫酸，放在通風櫥的加熱爐上加熱，待瓶中白煙冒盡后，繼續(xù)小火加熱2小時，取下冷卻至室溫。

有機-無機復混肥料:消化過程將肥料樣品中有機物、酰胺態(tài)氮、氰氨態(tài)氮和銨態(tài)氮全部轉化成銨態(tài)氮。按照稱取樣品1g左右，將樣品放入圓底蒸餾燒瓶中，加入22g混合催化劑，用約30mL水沖洗瓶壁，加入約30mL硫酸，放在通風櫥的加熱爐上加熱，待瓶中白煙冒盡后，繼續(xù)小火加熱1h，取下冷卻至室溫。

2.3 蒸餾和滴定

將冷卻后的蒸餾瓶中加入350mL左右的水，搖動蒸餾燒瓶使試料溶解，除含硝態(tài)氮復混(合)肥先加好了玻璃珠，其他肥料加入防濺棒防止暴沸。在接收器中加入20mL 1.0mol/L的硫酸溶液，加入5～6滴混合指示劑，加適量水封閉接收器空氣連接口。連接好蒸餾儀器、圓底蒸餾燒瓶和接收器，用2kW電爐為圓底蒸餾燒瓶加熱，同時打開冷卻水。蒸餾濾液超過150mL時，用廣泛pH試紙檢測冷凝管下端液滴，無堿性結束蒸餾。

用已標定的0.5mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定接收器中過量硫酸，混合指示劑顏色從紅色變成灰綠色即為滴定終點 。同時做空白試驗。

2.4 結果計算

其中V2是空白試驗中氫氧化鈉標準滴定溶液滴定過量硫酸溶液得到的滴定數值(mL)；V1是試樣試驗氫氧化鈉標準滴定溶液滴定過量硫酸溶液得到的滴定數值(mL)；c是氫氧化鈉標準滴定溶液的濃度準確數值(mol/L)；0.01401是氮的毫摩爾質量數值(g/mmol)；m是試料質量的數值。

3 檢測過程中注意事項

消化過程，肥料樣品加入濃硫酸放在通風櫥中加熱處理，電爐加熱溫度不宜過高，濃硫酸局部溫度過高，容易飛濺，造成結果的不準確性；加熱溫度也不宜過低，過低會導致蒸餾出的白煙冒不盡，不能準確的判斷消化程度。蒸餾連接裝置連接處要定期檢查，防止橡膠連接管老化，造成蒸氣外漏，玻璃連接處要涂抹凡士林均勻防止漏氣。

摻混肥料是將采用物理摻混的方式，樣品制備之前一定要混合均勻。采用格槽縮分器縮分，應選擇盡可能多的樣品，縮分過程中保持連續(xù)加入，使其形成薄的物料流，讓物料均勻的落在接收器中。采用四分縮分法，應盡可能讓縮分樣品質量在1kg以上，確?？s分均勻。摻混肥料消化過程可以加入0.2g左右硫酸銅，催化使試樣中的酰胺態(tài)氮轉化為銨態(tài)氮。

含硝態(tài)氮的復合肥蒸餾過程反應劇烈，稱量質量嚴格控制在0.2g多一點。經過多次試驗，采用玻璃珠的效果比防濺棒要好，可以有效降低局部反應溫度，減緩反應劇烈程度。蒸餾前，將消解完的圓底蒸餾燒瓶加水溶解后要使勁搖勻，讓消解液全部溶解，盡量減少瓶底沉淀，可以有效減緩蒸餾前期劇烈晃動。蒸餾前圓底燒瓶加水量一定要盡量控制在350mL左右，加入過多的水會導致蒸餾裝置在加熱過程中反應劇烈，裝置產生劇烈震蕩，造成蒸氣泄漏。