淺談有機肥料氮、磷、鉀的化學分析方法
摘 要: 介紹了用化學分析方法測定有機肥料氮、磷、鉀的含量, 即樣品經硫酸—過氧化氫消化後, 製備待測溶液, 分取待測溶液用NC - 2 型快速定氮儀測定氮, 用磷鉬酸喹啉重量法測定磷, 用四苯硼酸鉀重量法測定鉀,不須使用分光光度計和火焰光度計, 適宜一般復混肥料廠採用, 對含氮、磷、鉀分別達011 %以上的樣品均可用本法測定, 方法的準確度和精密度能滿足生產的要求。
有機肥料中氮、磷、鉀含量的測定, 按國家行業標準NY525 —2002 的要求, 氮採用全量蒸餾滴定法、磷採用磷釩鉬黃光度法、鉀採用火焰光度法測定。對普通復混肥料廠來説, 一是測氮的時間過長; 二是因為這些廠一般都沒有購置分光光度計和火焰光度計, 不便於磷、鉀的測定。為了解決廠家都能分析測定有機肥料中氮、磷、鉀的問題, 筆者在生產實踐中總結出適宜廠家使用的有機肥料中氮、磷、鉀快速測定的化學分析方法。方法的要點是用硫酸—過氧化氫消化樣品製取待測液, 分別測定氮、磷、鉀。測氮用NC - 2 型快速定氮儀, 在10 min 內可完成氮的蒸餾、吸收、滴定全過程, 具有快速、準確的特點; 測磷用磷鉬酸喹啉重量法;測鉀用四苯硼酸鉀重量法。在温度120 ℃的條件下, 將磷、鉀的沉澱物一起烘乾115 h , 可以同時測定磷、鉀, 大大縮短了操作的時間。此方法用於生產實踐, 與國家行業標準的分析方法結果基本一致。普通的`復混肥料廠不須增添分析儀器, 便可應用本法測定有機肥料氮、磷、鉀的含量, 達到指導生產的要求。
1 方法原理有機肥料在硫酸溶液中加熱, 滴加過氧化氫溶液, 使有機質迅速消化, 製備氮、磷、鉀的待測液,然後用NC - 2 型快速定氮裝置測定氮、磷鉬酸喹啉重量法測定磷、四苯硼酸鉀重量法測定鉀。
2.儀器與試劑鹽酸標準溶液01025 mol/ L ; 混合指標劑: 稱取溴甲酚綠015 g和甲基紅011 g溶於100 mL 乙醇中, 用氫氧化鈉溶液(約011 mol/ L) 和鹽酸溶液(約011 mol/ L) 調至紫紅色(pH 約為415) ; 中性硼酸: 20 g/ L 加入混合指示劑, 用上述氫氧化鈉和鹽酸調至紫紅色。喹鉬檸酮試劑、四苯硼酸鈉溶液(均按參考文獻[ 4 ] 配製) ; 四苯硼酸鈉洗液: 用10 倍水稀釋1 倍四苯硼酸鈉溶液。
3 分析步驟3.1 樣品待測液的製備
稱取215000 g樣品於250 mL 三角瓶中, 加入15mL 濃硫酸, 蓋上短頸漏斗於低温電爐上加熱冒硫酸白煙數分鐘, 樣品消化成黑色糊狀後停止加熱, 稍冷後取出小漏斗, 用滴管吸滿過氧化氫, 慢慢地從三角瓶壁滴入直至溶液由黑色轉變為無色為止, 繼續蓋上小漏斗重複上述操作, 使有機質完全分解,停止加入過氧化氫, 繼續將溶液低温加熱至冒硫酸白煙15～20 min , 冷卻, 加水至75 mL 左右, 再冷卻, 將溶液移入100 mL 容量瓶, 定容混勻。將溶液全部幹過濾, 濾液留作測氮、磷、鉀用。
3.2 氮的測定
吸取樣品待測液10 mL , 用圖1 所示NC - 2 型快速定氮儀測定氮的含量。該定氮儀採用邊蒸餾邊滴定的方式測定氮, 在10 min 內便能完成氮的蒸餾、吸收、滴定全過程, 且接着進行第二個樣品的測定不用更換器具, 是目前國內外常規定氮儀測定氮速度最快的儀器之一。它是用水蒸氣加熱的方法, 在鹼性溶液中將銨態氮蒸餾出來, 不需使用冷凝管流水冷卻, 用中性硼酸溶液吸收銨態氮。當吸收液吸收氨呈鹼性後, 混合指示劑由紫紅色變藍綠色, 立即用鹽酸標準滴定溶液滴定, 維持溶液為紫紅色(具體操作參看參考文獻[ 1 ]) , 同時做空白試驗。樣品氮含量以氮(N) 的質量分數表示, 按
下式計算:
W (N) =C ( V2 - V1) ×0101401/m ×10/ 100
式中: C —鹽酸標準滴定溶液的實際濃度,mol/ L ;
V1 —空白試驗消耗鹽酸標準滴定溶液的體積, mL ;
V2 —測定試樣消耗鹽酸標準滴定溶液的體積, mL ;
m —試樣的質量, g ;
0101401 —氮的摩爾質量, M (N) = 0101401 g/mmol 。
3.3 磷的測定
吸取25 mL 待測液於250 mL 燒杯中, 加入(1+ 1) 硝酸10 mL , 加水至100 mL , 加熱煮沸, 慢慢加入35 mL 喹鉬檸酮試劑, 加熱煮沸1 min , 冷卻, 用已恆重的4 號玻璃砂芯坩堝過濾, 用水洗淨燒杯及沉澱。將坩堝置於恆温180 ℃的乾燥箱中乾燥45 min (如果磷、鉀一起測定, 則在恆温120 ℃的乾燥箱中乾燥115 h) , 取出坩堝, 於乾燥器中冷卻, 稱量。樣品的磷含量以磷(P205) 的質量分數表示, 按下式計算:
W (P2O5) =( m1 - m2) ×0103207/m ×25/ 100
式中:
m1 —磷鉬酸喹啉沉澱的質量, g ;
m2 —空白試驗時所得磷鉬酸喹啉的質量, g ;
m —試樣的質量, g ;
0103207 —磷鉬酸喹啉質量換算成五氧化二磷質量的係數。
3.4 鉀的測定
吸取待測液25 mL 於250 mL 燒杯中, 加入EDTA溶液(400 g/ L) 40 mL , 加入酚酞指示劑(4g/L 乙醇溶液) 2 滴, 用氫氧化鈉溶液(400 g/ L)調整至溶液呈紅色, 再過量1 mL , 加水至100 mL ,低温加熱至沸, 保持30 min , 加熱過程根據水分蒸發情況, 隨時補充水維持100 mL 左右, 取下冷卻,將溶液過濾, 用水洗燒杯及沉澱3～4 次, 濾液加入四苯硼酸鈉溶液(加入量為每1 mg 氧化鉀加四苯硼酸鈉溶液015 mL , 並過量約7 mL) , 攪拌1min , 靜置15 min 以上。將沉澱過濾於已恆重的4號玻璃坩堝內, 用四苯硼酸鈉洗液洗燒杯並沉澱5～7 次, 最後用水洗2 次。將坩堝及沉澱置於恆温120 ℃的烘箱中, 乾燥115 h , 取出置於乾燥器中冷卻, 稱量。樣品的鉀含量以鉀(K2O) 的質量分數表示, 按下式計算:
W (K2O) =( m1 - m2) ×011314/m ×25/ 100
式中:
m1 —四苯硼酸鉀的質量, g ;
m2 —空白試驗時所得四苯硼酸鉀的質量,g;
m —試樣的質量, g ;
011314 —四苯硼酸鉀質量換算成氧化鉀質量的係數。
4 結果與討論4.1 樣品待測液的製備
本法採用化學分析方法測定氮、磷、鉀, 相對儀器分析方法來説, 稱取樣品的量較大, 其準確度較高, 因為有機肥料的均勻性較差, 稱取樣品量小, 測定結果的重現性就會差些。同時取樣可以用同一樣品待測液測定氮、磷、鉀, 具有方便、快速的優點。
4.2 關於氮的蒸餾、吸收、滴定
筆者於2000 年裝配NC - 2 型快速定氮裝置,至今已有很多復混肥料廠和分析測試單位使用該裝置測定氮, 它集蒸餾、吸收、滴定於一體, 不用冷凝管(即不用冷卻水) , 操作方便、快速、準確,在10 min 內便可完成蒸餾、吸收、滴定的定氮全過程。
4.3 關於磷的測定
本法用氮、磷、鉀共用的待測液測定磷, 提高了分析的速度。由於很多復混肥料廠沒有購置分光光度計, 只能採用磷鉬酸喹啉重量法測定磷。重量法測定磷準確度、精密度高, 相對光度法來説只是靈敏度較低一些, 這對復混肥料廠影響不大, 因為含磷011 %以上的樣品就可用本法測定, 低於011 %對生產廠家來説意義不大, 可不加考慮。在進行磷、鉀的測定時, 經多次試驗, 在120 ℃乾燥時間115 h 的條件下烘乾磷、鉀的沉澱物, 對磷的測定結果沒有影響(即與180 ℃乾燥45 min 條件下測磷的結果是一致的) , 可以同時進行磷、鉀的乾燥測定。
4.4 關於鉀的測定
對鉀的測定也是根據復混肥料廠一般不配備火焰光度計的情況出發, 採用四苯硼酸鉀重量法測定。測定有機肥料中鉀是採用酸溶的方法, 溶出的金屬陽離子較多, 雖然在待測液中加入足夠量的EDTA 溶液, 當待測液調至鹼性時煮沸15 min 後,仍會有少量氫氧化物沉澱產生, 但這並不影響鉀的測定, 只要將這些沉澱過濾除去, 再用四苯硼酸鈉沉澱鉀, 對鉀的測定就沒有什麼影響。本法適用含鉀011 %以上的樣品的測定, 亦可滿足復混肥料廠配方生產的要求。
5 分析結果對比
本法已多次用於生產實踐, 其分析結果準確、可靠, 適用於復混肥料廠指導配方生產, 與行業標準分析方法分析結果對比, 測定偏差符合要求。表1 和表2 分別是測定同一樣品(烘乾粉碎至通過0115 mm篩的有機肥料) 使用本法不同化驗室的分析結果對比及本法與行業標準分析方法的分析結果對比。
表1 本法不同化驗室的分析結果對比( %)
檢驗單位W(N) W(P2O5) W(K2O)
玉林施得富化肥有限公司1.14 4.10 1.98
南寧植保復合肥廠1.06 4.13 2.13
崇左雄獅複合肥料廠1.164.12 2.02
表2 本法與行業標準分析方法的分析結果對比( %)
分析方法W(N) W(P2O5) W(K2O)
本法1.14 4.10 1.98
NY525 —2002 1.20 4.10 2.10
注: NY525 —2002 法測定結果為玉林市科學實驗中心測試所的測定結果。
