從農(nóng)用尿素與車用尿素淺析檢測(cè)方法的選擇

何喆 高明聰 劉佳 楊寧 隋明芳

摘 要：汽車排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)苛，SCR方案在柴油車尾氣排放處理系統(tǒng)中具有明顯優(yōu)勢(shì)，而車用尿素（AUS32）是SCR方案的必需添加劑，成為適合我國國情的重型柴油機(jī)節(jié)能減排技術(shù)路線，車用尿素溶液作為SCR還原劑也越來越受到重視，車用尿素市場(chǎng)呈現(xiàn)一片打好的前景，自然地很多人都想從中分得一杯羹，各種惡性競(jìng)爭(zhēng)也漸露苗頭。為了保證車用尿素的質(zhì)量，濃度檢測(cè)成為了車用尿素質(zhì)量檢測(cè)的一個(gè)重要指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：車用尿素;農(nóng)用尿素;肥料尿素

引言

肥料尿素也叫做碳酰胺，是一種白色的晶體，主要成分有碳、氧、氫、氮等，尿素是一種中性肥料，適用于各種作物和土壤，主要作用就為作物和土壤補(bǔ)充所需的氮。肥料尿素使用方便，容易保存，對(duì)土壤的破壞非常小，是現(xiàn)在用量比較大的氮肥之一。

車用尿素的學(xué)名叫做柴油機(jī)尾氣處理液，是一種無色透明的清澈液體，通常它的濃度在31.8%-33.2%左右，目前國內(nèi)所使用的車用尿素是由32.5%高純尿素和67.5%的去離子混合而成的。主要用途是通過傳感器的作用發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使汽車的尾氣變?yōu)闆]有污染的水和氮?dú)狻?/p>

一、現(xiàn)行有效的車用尿素標(biāo)準(zhǔn)為

GB 29518-2013 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物還原劑（AUS 32）;普通尿素標(biāo)準(zhǔn)為：GB/T 2440-2017 尿素。對(duì)比兩標(biāo)準(zhǔn)得知：車用尿素的技術(shù)要求中需要檢測(cè)18個(gè)參數(shù)：尿素含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%、密度（20攝氏度）、折光率、堿度（以NH2計(jì)）%、縮二脲%、醛類（以HCHO計(jì)）、不溶物、磷酸鹽（以PO4計(jì)）、鈣、鐵、銅、鋅、鉻、鎳、鋁、鎂、鈉、鉀;而農(nóng)用尿素只檢測(cè)5個(gè)參數(shù)：總氮（N）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、縮二脲（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、水分、亞甲基二脲（以HCHO計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粒度。相比之下車用尿素的雜質(zhì)要求更加嚴(yán)苛，對(duì)于各種金屬離子、縮二脲均有嚴(yán)格要求。而且其配制又嚴(yán)格的濃度要求，即質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.5%。

二、在檢測(cè)方法方面相同參數(shù)的方法也有所不同

（1）車用尿素的尿素含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%采用燃燒法自動(dòng)定氮儀測(cè)定，農(nóng)用尿素的總氮（N）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用蒸餾后滴定法測(cè)定。前者主要是為了確定溶液中尿素含量，采用總氮法排除主要影響因素縮二脲后反推出尿素的含量;后者主要是為了測(cè)定產(chǎn)品中總氮含量故不需要排除其他因素的影響。（2）車用尿素的縮二脲%與農(nóng)用尿素的縮二脲（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的測(cè)定方法原理基本相同均為：縮二脲在硫酸銅、酒石酸鉀鈉的堿性溶液中生成紫紅色配合物，使用分光光度計(jì)在波長為550nm下測(cè)定其吸光度。用縮二脲標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線，再由樣品的吸光度在標(biāo)準(zhǔn)曲線上計(jì)算縮二脲的濃度。

三、車用尿素檢測(cè)意義

（1）尿素含量會(huì)直接影像NOX的催化效率和凝固點(diǎn)

在SCR還原系統(tǒng)中，尿素溶液中的尿素含量是關(guān)鍵因素之一。過高或過低的尿素含量不僅不能提高NOX 的轉(zhuǎn)化效率，反而會(huì)造成氨氣逃逸;過高的NH3/NOX 比造成的氨氣逸失可形成二次污染物氨氣。同時(shí)尿素含量直接影響NOX 的催化效率和尿素溶液的凝固點(diǎn)。

（2）溫度會(huì)影響尿素含量和穩(wěn)定性

尿素的儲(chǔ)存溫度在-5℃-25℃，過高或過低都會(huì)影響尿素溶液的使用。

在高溫時(shí)尿素溶液易分解，≤10℃保質(zhì)期大于36個(gè)月，≤30℃保質(zhì)期大于12個(gè)月，≤35℃保質(zhì)期大約6個(gè)月，在夏天，由于保質(zhì)期明顯縮短，每次使用前都應(yīng)檢測(cè)。尿素水溶液的初始結(jié)晶點(diǎn)是-11 ℃，過低的溫度會(huì)使尿素溶液結(jié)晶，改變尿素溶液濃度。

四、車用尿素檢測(cè)方法

尿素溶液的濃度時(shí)SCR還原系統(tǒng)中關(guān)鍵因素之一，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)一般規(guī)定尿素溶液的濃度為31.8-33.3/33.2%，目前國內(nèi)外主要檢測(cè)方法有：

（1）化學(xué)試劑法

間接方法，化學(xué)試劑法是將樣品轉(zhuǎn)換成六次甲基四胺鹽和銨離子后用堿滴定。GB/T696以及北京、深圳的地方標(biāo)準(zhǔn)都使用此方法，這種方法投入較小，但是操作繁瑣，時(shí)間長，需要使用者有一定化學(xué)試驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn)，并且會(huì)使用到甲醛、硫酸等溶劑，對(duì)操作人員有危害而且不環(huán)保。

（2）凱氏定氮法

間接方法，凱氏定氮法是一種通用的氮含量檢測(cè)方法，通過凱氏定氮儀測(cè)定氮元素含量，然后轉(zhuǎn)換成尿素含量。這種方法需要的時(shí)間長，而且它不能確定測(cè)定的氮是來自哪里，比如如果在尿素溶液中加入三聚氰胺，也會(huì)使氮元素含量增加

（3）折光法

間接方法，通過測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)尿素溶液和樣品溶液的折射率計(jì)算尿素溶液的濃度。折光率本身也是車用尿素溶液的指標(biāo)，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)一般規(guī)定折光率在1.3814-1.3843，與密度類似，在一定溫度下尿素溶液的折光率與濃度有著對(duì)應(yīng)關(guān)系，測(cè)量折光率有助于輔助驗(yàn)證車用尿素溶液的濃度和質(zhì)量，但折光法不是直接方法，如果溶液中含有其他成分，會(huì)影響折光率。

（4）近紅外光譜法

直接方法，通過檢測(cè)尿素中的N-H基團(tuán)，檢測(cè)尿素含量，近紅外法檢測(cè)尿素含量被廣泛用于飼料、食品中的尿素含量檢測(cè)。這種方法不需要前處理、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快、不需有機(jī)溶劑，除樣品瓶外沒有耗材，檢測(cè)精度高。而且，廠家標(biāo)定后，還能進(jìn)行其他指標(biāo)檢測(cè)，以CoolCheck為例，除能檢測(cè)車用尿素含量外，還能檢測(cè)防凍液的類型、乙二醇含量、透明度、污染、顏色、冰點(diǎn)、沸點(diǎn)、無機(jī)鹽等指標(biāo)。

五、結(jié)語

由于不同的產(chǎn)品側(cè)重參數(shù)不同，在對(duì)應(yīng)的領(lǐng)域應(yīng)選擇對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)方法，得出的參數(shù)會(huì)能更好的反應(yīng)產(chǎn)品性能是否優(yōu)良。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 2441.2-2010 尿素的測(cè)定方法 第二部分：縮二脲含量 分光光度法

[2]GB 29518-2013 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氮氧化物還原劑（AUS 32）;附錄C