復混肥料是指氮、磷、鉀三種養分中,至少有兩種養分標明量由化學方法和(或)摻混方法制成的肥料[1]。由于具有含多種營養元素、養分配合比較合理、物理性好(顆粒狀)、包裝貯存和運輸方便等特點,在當今農業生產中, 復混肥料的使用十分普遍,在質量上生產企業與相關管理部門主要通過檢測其中氮、磷、鉀等養分的含量來控制,但由于生產廠家技術層次高低不一、采用的原料種類十分繁多、加工工藝各有千秋等因素,對復混肥料的檢測工作提出越來越高的要求。目前復混肥料的質量執行標準為GB 15063-2001,其中對總氮的測定采用GB/T 8572-2001《復混肥料中總氮含量的測定 蒸餾后滴定法》[2]。該方法的測定原理為在堿性介質中用定氮合金將硝酸根還原,直接蒸餾出氨或在酸性介質中還原硝酸鹽成銨鹽,在混合催化劑存在下,用濃硫酸硝化,將有機態氮或酰胺態氮和氰氨態氮轉化為銨鹽,從堿性溶液中蒸餾氨。將氨吸收在過量硫酸溶液中,在甲基紅一亞甲基藍混合指示劑存在下,用氫氧化鈉標準滴定溶液返滴定。檢測過程中根據復混肥料中氮的形態,測定方法不同,主要由下列兩種情況所決定:(1)僅含硝態氮或硝態與銨態氮時,樣品中加入定氮合金和氫氧化鈉直接蒸餾出氮,用一定量硫酸溶液吸收后以氫氧化鈉標準滴定溶液滴定。(2)除(1)中情況外的樣品先用鉻粉加鹽酸將硝酸根還原成銨鹽(無硝態氮可省略此步),然后用濃硫酸和混合催化劑將酰胺態氮、氰胺態氮和有機質氮轉化為銨鹽(無有機質氮可不加混合催化劑,無上述形態氮可省略此步)再加氫氧化鈉蒸餾出氨,用一定量硫酸溶液吸收后再以氫氧化鈉滴定溶液滴定。因此,對復混肥料特別是不能明確組成成分的樣品,總氮含量測定時應進行硝態氮的檢查,從而確定合適的處理方法進行檢測。多年來,我們在檢測時往往先進行硝酸根定性驗證:稱取0.5g樣品,加10mL蒸餾水,搖勻、過濾。吸取濾液4mL,加1mL醋酸-銅離子混合試劑,搖勻后,加一小勺硝酸試粉,看是否產生橙紅色偶氮染料,有則含硝酸根,但由于硝酸試粉要避光保存,且很容易失效,因此,常常要重新配制。定性檢查又不能確定硝態氮的含量范圍,而GB/T 8572-2001中對稱樣量要求選擇在0.5-2g范圍內,由試樣中總氮含量來確定,在樣品中含硝態氮時,要同時參考硝態氮的含量,以總氮含量接近235mg或硝態氮含量接近60mg為適,但低含量的試樣以稱樣量2.5g為上限,由此看出單純對硝酸根作定性驗證的結果并不能明確稱樣量。因此,GB/T 8572-2001中硝酸根驗證方法存在只能定性、硝酸試粉易失效、不能明確稱樣量等缺陷。
經過幾年的研究摸索,我們發現運用紫外分光光度計法,可以更方便的對復混肥料進行硝態氮檢查,同時還能定量地確定硝態氮的含量范圍,從而可以合理確定稱樣量及相應的試樣處理方法。具體如下:
1 主要儀器和試劑
1.1 紫外分光光度計(波長范圍190-1100nm)
1.2 石英比色杯(1cm)
1.3 一般實驗室玻璃儀器
1.4 硝酸鉀(分析純)
1.5 水,試驗中所用水均為重蒸水
2 分析測定步驟
2.1 稱樣
稱取0.5g(至0.0002g)的樣品于250mL容量瓶中,加150mL蒸餾水,搖勻、定容、過濾。吸取濾液1mL,用水定容至
100mL得待測溶液。
2.2 校正曲線
L、2.0mg/L、3.0mg/L、4.0mg/L、5.0mg/L和6.0mg/L的標準系列溶液。
2.3 比色
在紫外分光光度計上,用1cm比色皿于205nm波長處進行比色測定吸光值。
2.4 根據1.2中標準系列溶液的比色結果,繪制校正曲線
2.5 計算
根據待測溶液的吸光值,在校正曲線上查得相應質量濃度ρ,然后依據公式1計算得到樣品中硝態氮含量ω。
ω(%)=ρ×V×D÷m÷106×100 ……公式 1
公式注釋:
ρ——在校正曲線上查得相應質量濃度,mg/L;V——比色體積,mL;D——分取倍數,為定容體積/分取體積;m——稱取樣品的質量,g;
3 結果與討論
3.1 波長的選擇
我們分別使用質量濃度ρ(NO3-N)為1mg/L、3mg/L、5mg/L的溶液,在波長為190-400nm范圍內進行掃描,結果繪制出三條吸收曲線(分別為圖1、圖2、圖3),均在205nm左右處有大吸收峰。因此,選定205nm為檢測波長。
3.2 校正曲線線性濃度范圍試驗
用硝酸鉀配制質量濃度ρ(NO3-N)為 0.1-10.0mg/L的標準系列溶液,用1cm比色皿,在波長205nm處,以水為參比,將紫外分光光度計的吸光度調整到零后,依次測定吸光度。發現校正曲線在質量濃度ρ(NO3-N)處于0.0-4.0mg/L范圍內時有良好的線性關系,9個點的校正曲線方程為Y=0.6372X+0.228,相關系數
R2=0.9995;而當質量濃度ρ(NO3-N)≥6.0mg/L時,校正曲線開始出現彎曲平臺,質量濃度ρ(NO3-N)為 0.1-10.0mg/L的校正曲線
3.3 精密度試驗
選取5個不同硝態氮含量的肥料樣品,采用水提后紫外分光光度計測定的方法,每個樣品設6次平行,測定硝態氮含量。
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