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仲裁法测定复混肥料中总氮含量应注意的几个问题

2019.5.06
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韩金龙

致力于为分析测试行业奉献终身

  复混(合)肥料是重要的农资产品,随着农业测土施肥科技的进步和农业从业人员对肥料质量意识的提高以及化肥工业的快速发展,肥料检测越来越受到重视,每年夏秋收种之际,各级质量监管部门都会安排对复混(合)肥料的监督抽查工作。此外,在笔者从事数年的复混(合)肥料检测过程中,发现个人委托检验的复混(合)肥料样品也在逐年增加。本文着重谈谈采用仲裁法测定复混(合)肥料的总氮含量时应注意的几个问题。 
  1 准备工作 
  1.1 要熟悉仲裁法采用的蒸馏后滴定法测氮的原理 
  在碱性介质中用定氮合金将硝酸态氮还原,直接蒸馏出氨或在酸性介质中还原硝酸盐成铵盐,并在混合催化剂的作用下,用浓硫酸消化,将有机态氮或酰胺态氮和氰氨态氮转化为铵盐,进而从碱性溶液中蒸馏出氨。将氨气吸收在过量的硫酸溶液中,在甲基红―亚甲基蓝混合指示剂的存在下,用氢氧化钠标准滴定溶液进行返滴定[1]。如能熟悉原理,则在整个测试过程中就可知道能从哪些方面去避免或减小误差。 
  1.2 要把整个试验过程从头到尾回顾一遍,做到心中有数 
  检查仪器是否完好,试剂是否完全、足够,是否在使用有效期内。 
  2 试剂 
  2.1 直接购买即可使用的试剂 
  硫酸:分析纯;盐酸:分析纯;铬粉:细度小于250μm;定氮合金(Cu:50%、Al:45%、Zn:5%):细度小于850μm;硫酸钾:分析纯;五水硫酸铜:分析纯;广泛PH试纸;硅脂。 
  2.2 需配制才能使用的试剂 
  混合催化剂:将1000g硫酸钾和50g五水硫酸铜充分混合后,再仔细研磨;氢氧化钠溶液:400g/L;硫酸溶液:0.5mol/L;甲基红―亚甲基蓝混合指示剂。 
  2.3 需标定的溶液 
  氢氧化钠标准滴定溶液:0.5 mol/L。需要注意的是:氢氧化钠标准滴定溶液要进行标定:首先要把工作基准试剂邻苯二甲酸氢钾放置在105~110℃的电烘箱中干燥至恒重,按GB/T 601-2002中相关称取量的规定称取,然后加入无二氧化碳的水进行溶解,再加入2滴酚酞指示剂(10g/L),再用配制好的氢氧化钠溶液滴定至溶液呈粉红色,并保持30s,同时做空白试验[2];标定氢氧化钠溶液的浓度时,必须由2人进行实验,分别各做4个平行样,每人4平行测定的结果极差的相对值不得大于重复性的临界极差的相对值的0.15%,2人共8平行测定结果的极差相对值不得大于重复性临界极差相对值的0.18%。最后取2人8平行测定结果的平均值为测定结果。在运算过程中要保留5位有效数字,浓度值的报出结果取4位有效数字[2];标准滴定溶液浓度的平均值的扩展不确定度一般不应大于0.2%,可以根据需要报告出来;制备的标准滴定溶液浓度,应在规定浓度值的±5%范围内[2];在标定标准溶液时,滴定速度一般应保持在6~8mL/min;标准溶液的使用有效期一般不超过2个月。 
  3 消化 
  3.1 氮在肥料中的存在形式通常有三种:铵态氮、硝酸态氮和有机态氮 
  如果事先知道肥料属于哪一种形式,那么氮的测量则变得简单,如果不知道氮的具体形式,那么则要按照未知的样品来进行处理,试验过程就相对较繁琐[3]。 
  3.2 样品的称取量问题 
  国标规定,称取试样时,总氮含量不大于235mg,硝酸态氮含量不大于60mg的试料0.5~2g。这里有2个问题:要注意总氮含量和样品的称取质量。对于氮含量明示的样品,可根据明示的含量进行计算后,再行称取,称取的数量,可比计算的数字要少一些;而对于没有明示的样品,尽量少称取些,比如可以控制在0.5~0.7g范围内,这样可以避免数据偏差大的现象发生。 
  4 蒸馏 
  4.1 蒸馏过程要特别注意气密性问题 
  仪器设备各连接部位,一定要用硅脂涂抹,并转动,使接触面密实完全,防止氨气的逃逸,增加试验数据偏差过大情况的发生。 
  4.2 蒸馏装置的连接问题 
  国家标准给出的蒸馏装置是全玻璃仪器的硬连接,如果用于蒸馏烧瓶和冷凝管的连接部分是硬连接的话,则在连接过程中易出现折断等情况,一旦出现这种现象,则意味着前功尽弃,要从头重新开始。如何解决这种情况,笔者根据多年的经验,认为最好改为软连接,可把玻璃连接管从中间断开,然后再用一小段橡胶软管分别接住断开的两端,这样就不会出现蒸馏部分和冷凝部分僵硬折断的问题。 
  4.3 蒸馏开始前,一定要加入足够量的碱液 
  要保证蒸馏瓶内处于碱性环境,否则氨气无法生成,或产生的氨气量较少,导致测量结果严重背离实际情况。 
  5 安全问题 
  5.1 本试验过程繁琐、所用试剂较多,一定要注意实验室安全问题 
  在笔者长期的检验过程中,亲历周边人员在该试验中的安全事故3起,为此,对于可能出现的安全问题在此应予以引起足够重视。 
  5.2 浓碱液的配制问题 
  400g/L的浓碱液在配制过程中,会放出大量的热量,易飞溅到衣物和皮肤上,造成灼伤,同时碱液也有很强的腐蚀性,如果直接沾到皮肤,对人体造成的伤害会很强。在配制过程中,由于大量放热,会产生强烈的刺激性气味,对呼吸道、鼻粘膜造成损伤。另外,在配制该溶液的过程中,易在烧杯底部产生结块现象,导致浓度不准确的问题出现。为此,应着重从以下几方面予以解决:配制过程一定要在通风厨内进行;一定要把固态碱向水中慢慢放入,并不断搅拌,不要把水向固态碱中倒入;戴上口罩和手套,做好个人防护措施。 
  5.3 样品消化过程中,加热电炉(1000瓦)不可持续开到最大功率 
  易把消化瓶内的酸液很快蒸干,进而把消化瓶烧变形,造成实验失败或火灾。另外,在样品的整个消化过程中,应勤于观察,不可长时间旁边无人。 
  5.4 蒸馏过程中,在蒸馏瓶内,一定要放入防爆沸的玻璃珠等物体 
  玻璃珠一般选直径在2~3mm,数量为8粒左右[4]。如若不加防暴沸的物体,则在蒸馏过程中,极易产生爆沸,把接收瓶内的硫酸吸收液吹出,造成测量数据偏大,更有甚着,突然冲出的气流会把装置顶开,造成装置损坏,与之相伴的是高温的浓碱液喷溅而出,造成较大的安全事故。另外,在加热过程中,发现还没有沸腾,千万也不能补加防爆沸物,因为平静的液面下,可能蕴含着较高的压力,在你突然丢入防爆沸物后,平静的液面被打破,液面下的压力会瞬间释放出来,造成人员手部或面部被烫伤,造成重大实验室安全事故。 

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