全自動凱氏定氮儀測定氯化銨中總氮含量

陳紅娟，夏 潔，普仲國，趙學(xué)武，張 怡，繆錫榮

(云南云天化紅磷化工有限公司 云南開遠(yuǎn) 661699)

氯化銨是生產(chǎn)復(fù)合(混)肥料的原料和生產(chǎn)磷酸一銨、磷酸二銨的輔助原料之一。氯化銨中總氮含量的測定按國家標(biāo)準(zhǔn)《氯化銨》(GB/T 2946—2008)[1- 2]規(guī)定的蒸餾后滴定法(以下簡稱國標(biāo)法)進(jìn)行，此分析方法的測定結(jié)果準(zhǔn)確，但耗時較長，約需2 h才能完成一次測定，不利于指導(dǎo)生產(chǎn)。為解決國標(biāo)法存在的問題，云南云天化紅磷化工有限公司引進(jìn)了1臺全自動凱氏定氮儀，經(jīng)調(diào)試，其測定結(jié)果與國標(biāo)法分析結(jié)果一致，測定硫酸銨的回收率達(dá)99.5%～100.5%。

全自動凱氏定氮儀是近年來用于測定氨氮、蛋白質(zhì)的一種新的自動分析測試設(shè)備，其依據(jù)凱氏定氮原理設(shè)計的自動測氮蒸餾系統(tǒng)將蒸餾、滴定、結(jié)果顯示或計算等功能合為一體，自動快速完成，具有靈敏度高、分析速度快、應(yīng)用范圍廣、所需試樣少、設(shè)備和操作簡單、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品、農(nóng)作物、種子、土壤、肥料等樣品的含氮量或蛋白質(zhì)含量的分析測定。

全自動凱氏定氮儀采用高精度顏色傳感器判斷終點(diǎn)，智能化程序控制，可自動完成加水稀釋、加酸、加堿、蒸餾、滴定、滴定杯自動排液清洗、消化管排空、結(jié)果計算和輸出打印結(jié)果，全程無需人為干預(yù)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，整個測定過程只需耗時20 min。

1 測定原理

全自動凱氏定氮儀測定氯化銨中總氮含量的原理是將從堿性溶液中蒸餾出的氨用硼酸溶液吸收，再用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，進(jìn)而計算出總氮含量，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

2NH3+4H3BO3=(NH4)2B4O7+5H2O

(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=2NH4Cl+4H3BO3

2 試驗部分

2.1 主要儀器和試劑

主要儀器：實(shí)驗室常用儀器；電子天平，MS204S型，梅特勒-托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司；全自動凱氏定氮儀，8400型，福斯(中國)；消化管，容積250 mL；蒸餾儀器，按國家標(biāo)準(zhǔn)《尿素的測定方法 第1部分：總氮含量》(GB/T 2441.1—2008)配備；蒸餾加熱裝置，1 000～1 500 W電熱套。

主要試劑：氫氧化鈉溶液，400 g/L；硫酸溶液，C(1/2H2SO4)=0.5 mol/L；氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，C(NaOH)=0.5 mol/L；甲基紅-亞甲基藍(lán)混合指示劑；硼酸溶液,10 g/L；溴甲酚綠指示劑，1 g/L；甲基紅指示劑，1 g/L；鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，C(HCl)=0.2 mol/L；實(shí)驗用水為蒸餾水。

2.2 試驗方法

2.2.1 全自動凱氏定氮儀法

稱取總氮量約100 mg(精確至0.000 2 g)的試樣于消化管中，用少量水沖洗管壁，然后將消化管放入全自動凱氏定氮儀中，按照儀器操作規(guī)程進(jìn)行操作。測定時，采取2份試樣平行測定，測定結(jié)果按式(1)計算，然后在儀器上查詢。

w=(V1-V2)×C×0.014 01×100/m

(1)

式中：w——總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

C——鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液摩爾濃度，mol/L；

V1——測定過程消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積，mL；

V2——空白試驗消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液體積，mL；

0.014 01——氮的毫摩爾質(zhì)量，g/mmol；

m——稱取的試樣質(zhì)量，g。

2.2.2 國標(biāo)法

按照GB/T 2946—2008中規(guī)定的步驟操作。

3 結(jié)果與討論[3- 4]

3.1 試劑用量和測定時間比較

全自動凱氏定氮儀能自動完成蒸餾和滴定，可進(jìn)行連續(xù)測定，因此節(jié)省試劑和時間。而國標(biāo)法的蒸餾、滴定均需人工操作，費(fèi)時費(fèi)力。2種測定方法試劑用量和測定時間比較如表1所示。

表1 2種測定方法試劑用量和測定時間比較

項目國標(biāo)法全自動凱氏定氮儀法吸收液用量/mL5030氫氧化鈉用量/mL2020測定時間/min12020

3.2 精密度試驗

采用全自動凱氏定氮儀法對6組不同的氯化銨樣品進(jìn)行5次平行測定，由精密度試驗結(jié)果(表2)可知，該方法測定結(jié)果的重現(xiàn)性滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 精密度試驗結(jié)果 %

樣品編號w(N)12345平均標(biāo)準(zhǔn)偏差相對標(biāo)準(zhǔn)偏差125.5525.6125.5825.6025.5725.580.024 00.094225.7325.7025.7125.6825.6925.700.019 40.075325.6125.6125.6625.6325.6225.630.021 20.083425.5925.5725.5525.5825.5525.570.018 00.070525.8025.7725.7625.7525.7825.770.019 40.075625.7925.7425.7525.7425.7925.760.026 00.100

3.3 方法對比試驗

分別采用全自動凱氏定氮儀法和國標(biāo)法測定同一氯化銨樣品，2種方法測定結(jié)果對比如表3所示。

表3 2種方法測定結(jié)果對比 %

樣品編號w(N)測定結(jié)果全自動凱氏定氮法國標(biāo)法差值125.4425.420.02225.7125.660.05325.7425.780.04425.5225.560.04525.7325.700.03625.9125.870.04

從表3可看出，全自動凱氏定氮儀法和國標(biāo)法測定氯化銨中總氮含量的結(jié)果一致，2種方法的差值均小于0.05%，說明全自動凱氏定氮儀法準(zhǔn)確性較好。采用全自動凱氏定氮儀法測定硫酸銨，回收率可達(dá)99.5%～100.5%。

3.4 測試注意事項

(1)開啟全自動凱氏定氮儀之前，應(yīng)保證每個溶液都能滿足試驗測定要求。檢查蒸餾水、堿液和接收液的使用情況以及廢液桶中的廢液是否得到及時清理，因為蒸餾水、堿液和接收液的液位低于液位傳感器或廢液的液位高于液位傳感器時，儀器將報警，正在進(jìn)行的測試被停止，從而影響測定工作的正常進(jìn)行。

(2)開啟全自動凱氏定氮儀之前，應(yīng)保證冷卻水的開關(guān)處于打開狀態(tài)。如果冷卻水開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，儀器雖然能自檢通過，但在蒸餾過程中將因蒸餾裝置溫度太高而報警并提示打開冷卻水開關(guān)，之后盡管儀器會繼續(xù)工作，但此次試驗被停止，在影響正常測定的同時，也會對蒸餾裝置產(chǎn)生傷害。

(3)在進(jìn)行空白測定時，首先測定水空白，其目的是為了檢查儀器的穩(wěn)定程度。當(dāng)前后2次空白測定值的差值小于0.05 mL且水空白值小于0.20 mL時，表明儀器穩(wěn)定，可以進(jìn)行試劑空白測定并將空白值輸入儀器。如果不先測定水空白而直接測定試劑空白，即在儀器不穩(wěn)定的情況下就進(jìn)行試劑空白的測定，得到的試劑空白值偏高，將導(dǎo)致測定結(jié)果偏低。

(4)為保證儀器分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，每周分別采用國標(biāo)法和全自動凱氏定氮儀法進(jìn)行一次氯化銨中總氮含量對照試驗，2種方法測得的同一樣品結(jié)果的差值必須滿足GB/T 2946—2008規(guī)定的要求，即不大于0.05%。

4 結(jié)語

試驗結(jié)果表明，采用全自動凱氏定氮儀法和國標(biāo)法測定氯化銨中總氮含量的結(jié)果一致。在氯化銨總氮含量分析中引入全自動凱氏定氮儀，簡化了測定步驟，縮短了分析時間，提高了工作效率，降低了分析人員的勞動強(qiáng)度。全自動凱氏定氮儀法分析簡便，準(zhǔn)確度和精密度都滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的相關(guān)要求，可用于批量測定氯化銨中總氮含量。