氣相色譜法測(cè)定有機(jī)肥料中的水分流失研究

孫波

摘 要：本文主要對(duì)氣相色譜法測(cè)定有機(jī)肥料中的水分流失情況進(jìn)行了深入的探討和詳細(xì)的研究，同時(shí)分別從色譜條件、主要儀器、試劑系列矯正標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置、提取溶劑和內(nèi)標(biāo)物的選擇以及氣相色譜分離條件的優(yōu)化等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的贅述。希望能夠?yàn)橥袠I(yè)工作者提供有效參考，從而進(jìn)一步的促進(jìn)該行業(yè)的不斷發(fā)展與優(yōu)化。

引言

對(duì)有機(jī)肥料而言，水分含量是有機(jī)肥料質(zhì)量中的一個(gè)關(guān)鍵因素。既影響著配料的發(fā)酵速度和品質(zhì)，還關(guān)系著有機(jī)肥料的重金屬含量等問題。因此，水分含量是堆肥產(chǎn)物和商品有機(jī)肥料中的一個(gè)重要的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。由此可見，對(duì)于有機(jī)肥料中水分含量的測(cè)定具有極其重要的意義和價(jià)值。在測(cè)定肥料水分含量時(shí)，可以采用烘箱干燥法和卡爾費(fèi)休法。然而，這兩種方法在實(shí)際應(yīng)用中有著各自的優(yōu)勢(shì)和不足。比如，烘箱干燥法并不適用于干燥過程中產(chǎn)生的非水分揮發(fā)性物質(zhì)的檢測(cè)，而卡爾費(fèi)休法在檢測(cè)過程當(dāng)中所用到的檢測(cè)物質(zhì)具有一定的毒性，并且測(cè)定水分過程當(dāng)中干擾物質(zhì)也相對(duì)較多，并不適用于含有氧化劑、還原劑等物質(zhì)的肥料檢測(cè)。現(xiàn)階段情況下，我國(guó)在有機(jī)肥料生產(chǎn)原料方面變得越來越多元化和豐富化。除傳統(tǒng)的園藝作物秸稈和養(yǎng)殖業(yè)廢棄物等材料外，還增加了綠泥蘆薈等新的生產(chǎn)原料種類。然而，多種類型的生產(chǎn)原料使有機(jī)肥料的品種性質(zhì)存在著較大的差異性，這就使烘箱干燥法和卡爾費(fèi)休法測(cè)定有機(jī)肥料水分具有更多的不確定因素。在這一背景之下，必須要快速地建立一種檢測(cè)速度快、準(zhǔn)確性高的測(cè)定有機(jī)肥料中水分的含量的新方法。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)中的主要儀器和試劑

本實(shí)驗(yàn)采用的氣相色譜儀為GC9890A 型，熱導(dǎo)檢測(cè)器生產(chǎn)廠家為上海凌華儀器有限公司，超聲波清洗器型號(hào)KQ–300ES，由昆山市超聲儀器有限公司生產(chǎn)。電子分析天平型號(hào)為ME 204，感量為 0.1 mg，生產(chǎn)廠家為瑞士梅特勒托利多公司。低速離心機(jī)是上海安亭科學(xué)儀器廠所產(chǎn)的TDL–60B 型。除此之外，還采用了分析純和農(nóng)殘級(jí)異丙醇。在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中用到的氣密小瓶為20ml，實(shí)驗(yàn)用水為二級(jí)水。

1.2色譜條件

本實(shí)驗(yàn)采用的色譜柱為porapad-Q多孔高分子小球不銹鋼填充柱。柱頭壓力為0.04MPa。柱體初始溫度為100℃。在3min之后會(huì)以20℃/min的速度升至180℃，保持7min。在檢測(cè)過程當(dāng)中熱導(dǎo)檢測(cè)器溫度為200℃，電流為120 mA，進(jìn)樣體積為1μL。

1.3系列校正標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中操作人員用移液管按順序分別移取異丙醇、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺到帶隔墊帽的氣密小瓶（或色譜頂空瓶）中來配制標(biāo)準(zhǔn)樣品。之后再準(zhǔn)確地稱量氣密小瓶的質(zhì)量，在操作過程當(dāng)中要注意不可使樣品沾到小瓶上。在記錄加入水的質(zhì)量過程當(dāng)中，要將數(shù)量精確到0.1mg。之后在同一氣密小瓶中依次加入0.9g異丙醇，0.1g甲醇，分別記錄異丙醇和甲醇的凈質(zhì)量數(shù)值，精確到0.1mg。選取適當(dāng)?shù)腘，N-二甲基甲酰胺，把每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品稀釋到15 mL，在蓋好瓶蓋之后分別記錄上述物質(zhì)的凈質(zhì)量，精確到0.1mg。將這些物質(zhì)搖勻，便得到水的矯正標(biāo)準(zhǔn)溶液。除此之外，另取氣密小瓶并在其中加入同樣量的異丙醇、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺，但不加水，以此作為空白對(duì)照。下表1為有機(jī)肥料中水的校正標(biāo)準(zhǔn)溶液表。

對(duì)有機(jī)肥料樣品進(jìn)行多次縮分，迅速研磨至可以通過1.0 mm篩子，置于潔凈的干燥瓶中充分混勻。分別稱取1.0～1.5 g的樣品于配置好的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中，精確到0.1mg。把裝有樣品的小瓶超聲震蕩15min，靜置5 min，使其沉淀，然后吸取樣品中的上清液備用。

2、結(jié)果與討論

2.1提取溶劑和內(nèi)標(biāo)物的選擇

甲醇、乙醇、異丙醇、N，N-二甲基甲酰胺的極性相對(duì)較大，相對(duì)分子質(zhì)量較小。因此，能夠與水以任意比例互溶，是氣相色譜法測(cè)定水分時(shí)的常用試劑。通過對(duì)甲醇、乙醇、異丙醇等實(shí)驗(yàn)室常用的有機(jī)溶劑進(jìn)行分離效果比較，可得出不同物質(zhì)在色譜條件下的分離效果圖。如下圖1所示：

從圖1可以看出，甲醇和異丙醇的出峰位置較為平緩，并且保留時(shí)間和水分的保留時(shí)間相近。所以，甲醇和異丙醇都能夠作為內(nèi)標(biāo)物，本實(shí)驗(yàn)選擇甲醇作為內(nèi)標(biāo)物。而 N，N-二甲基甲酰胺出峰時(shí)間最晚，因此可將其作為提取溶劑。等到所有目標(biāo)峰出完后，可以調(diào)高色譜柱溫度，以加快 N，N-二甲基甲酰胺出峰時(shí)間，從而在此基礎(chǔ)之上縮短整個(gè)檢驗(yàn)時(shí)間。

2.3氣相色譜分離條件的優(yōu)化問題

根據(jù)儀器條件，為了對(duì)色譜分離條件進(jìn)一步優(yōu)化，理論上可通過使用較高的初始柱溫，加快不同色譜組分的出峰時(shí)間，來縮短相關(guān)工作人員的實(shí)驗(yàn)分析時(shí)間。但是，實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)較高的初始柱溫條件下，水分和甲醇會(huì)產(chǎn)生基線重疊的現(xiàn)象，導(dǎo)致分離效果較差;如果選用較低的初始柱溫，則會(huì)導(dǎo)致各色譜組分出現(xiàn)色譜峰拖尾現(xiàn)象。因此，通過對(duì)不同條件試驗(yàn)分析，最后選擇1.2中的色譜條件，在選擇最佳初始柱溫保持3min后，再使柱體溫度持續(xù)升高，以獲得良好的分離目標(biāo)物。其中水的保留時(shí)間為0.600min，甲醇的保留時(shí)間為1.444min，異丙醇保留時(shí)間為5.742 min。

3、結(jié)論

該實(shí)驗(yàn)通過以N，N-二甲基甲酰胺為溶劑，甲醇為內(nèi)標(biāo)物，建立了測(cè)定有機(jī)肥料中水分含量的氣相色譜檢測(cè)方法。通過該實(shí)驗(yàn)方法可以證明：該實(shí)驗(yàn)精密度良好，檢測(cè)過程當(dāng)中的分析速度相對(duì)較快，并且檢測(cè)結(jié)果較為穩(wěn)定和精準(zhǔn)，能夠充分的彌補(bǔ)烘箱干燥法以及卡爾費(fèi)休法在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中的不足之處。能夠較好地適用于有機(jī)肥料的質(zhì)量檢測(cè)工作。因?yàn)槿軇┲泻兴郑虼瞬捎蒙鲜龇椒y(cè)定水分含量較低的樣品時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，所以在進(jìn)行測(cè)定之前相關(guān)工作人員必須要針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中所使用到的溶劑進(jìn)行水分的考察驗(yàn)證，從而使其能夠盡可能地采用水分較低的試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。除此之外，相關(guān)工作人員在進(jìn)行水分含量測(cè)試時(shí)還應(yīng)該適當(dāng)?shù)卦黾訕悠返姆Q量次數(shù)，從而盡可能地讓待測(cè)溶液的濃度處于標(biāo)準(zhǔn)曲線的中間，進(jìn)而在此基礎(chǔ)之上有效地提高檢測(cè)質(zhì)量。

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