全自动凯氏定氮仪测定复合肥料中的总氮含量.doc

全自动凯氏定氮仪测定复合肥料中的总氮含量
摘要：运用ｋｊｅｌｔｅｃ ８４００全自动凯氏定氮仪的消化系统，通过对消化方法的改进，成功测定了未知氮形态的复合肥料中的总氮含量。通过与现行国标方法对比，证明应用改进后的消化方法和全自动凯氏定氮仪测定复合肥料中的总氮含量具有快速、准确等优点。
关键词：复合肥料；凯氏定氮仪；氮含量
ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｐound ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｂｙ ｋｊｅｌｔｅｃ
ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｚｏｔｏｍｅｔｅｒ
ｍｉｎ ｌｉａｎｇ１，ｙａｏ ｗｅｎ－ｈｕａ１，ｘｕ ｇｕｏ－ｌｉａｎｇ１，ｗａｎｇ ｊｉａｎ－ｆｅｉ２，ｍｕ ｑｉ－ａｉ３
（１．ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ｂａｏｓｈａｎ ｃｏｌｌｅｇｅ， ｂａｏｓｈａｎ ６７８００1， ｙｕｎｎａｎ， ｃｈｉｎａ；
２．ｈｏｎｇｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ， ｍｅｎｇｚｉ ６６１１００， ｙｕｎｎａｎ， ｃｈｉｎａ；
３．ｘｉｓｈｕａｎｇｂａｎｎａ ｔｒｏｐｉｃａｌ ｂｏｔａｎｉｃａｌ ｇａｒｄｅｎ， ｃｈｉｎｅｓｅ ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ， ｘｉｓｈｕａｎｇｂａｎｎａ ６６６１００， ｙｕｎｎａｎ， ｃｈｉｎａ）
ａｂｓｔｒａｃｔ： aｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ that can ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ total ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ cｏｍｐound ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ with unkown pattern of n ｂｙ ｔｈｅ ｋｊｅｌｔｅｃ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｚｏｔｏｍｅｔｅｒ was employed． ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｒｄａｎｄ， ｉｔ was ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｋｊｅｌｄａｈｌ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｚｏｔｏｍｅｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ was ａ ｑｕｉｃｋ， ｒｅｌｉａｂｌｅ， ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｖｉｃｅ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ．
ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： cｏｍｐound ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ； ｋｊｅｌｔｅｃ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｚｏｔｏｍｅｔｅｒ； ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ
凯氏定氮仪具有高精度颜色传感器判断终点，智能化程序控制，可自动完成加水稀释、加酸、加碱、蒸馏、滴定、滴定杯自动排液清洗、消化管排空、结果计算和输出打印结果，全程无需人为干预，数据准确可靠等优点［１－６］。整个过程只需５ ｍｉｎ，而传统的全氮蒸馏法和半微量蒸馏法需要２０ ｍｉｎ甚至更长的时间。因此凯氏定氮仪在食品、化工、农牧业、医药卫生等领域的蛋白质含量测定方面有着巨大的优势和应用前景。
氮肥对马铃薯、小麦的生长发育和产量都会产生重大影响［７－１０］，在农业生态系统中，碳和氮通过土壤有机物的循环可以提高土壤肥沃程度和作物产量，同时减少环境负效应，所以快速测量化肥中总氮含量显得至关重要［１１］。
消化技术是制约全自动凯氏定氮仪发展的一个瓶颈技术。由于在复合肥料中含有硝态氮、铵态氮、有机态氮、尿素态氮、氰氨态氮等多种形态的氮［１２］，所以复合肥料中总氮的消化过程相对于单一形态氮较复杂，有必要总结出一套适合全自动凯式定氮仪并且易操作、准确、快速的消化方法。
本研究结合现行化肥定氮国标方法［１３］和福斯特卡多公司（foss）的消化手册，改进了消化方法，一定程度上克服了全自动凯氏定氮仪的瓶颈，使得利用全自动凯式定氮仪测定复合肥料中的总氮含量更加快速、准确、易操作。
１ 材料与方法
１．１ 消化原理
将复合肥料中的硝酸盐在催化剂定氮合金的作用下加入浓盐酸还原成铵盐，用浓硫酸进行消化，将有机态氮或尿素态氮和氰氨态氮转化为硫酸铵。
１．２ 试剂
试剂均为二次蒸馏水；定氮合金（ｃｕ、ａｌ和ｚｎ的含量分别为５０％、４５％和５％）及其他标定和使用的试剂同ｇｂ／ｔ ８５７２。
１．３ 仪器
ｋｊｅｌｔｅｃ ８４００全自动凯氏定氮仪；ｔｅｃａｔｏｒｔｍ消化系统。
１．４ 实验方法
称取复合肥料样品０．１００ ０～０．２００ ０ ｇ于２５０ ｍｌ的蒸馏管中，加入３５ ｍｌ蒸馏水摇动使试样溶解，再加入１．０ ｇ定氮合金，７ ｍｌ浓盐酸，置于蒸馏瓶ｔｅｃａｔｏｒｔｍ 消化装置，加热至１５０ ℃，取下蒸馏管于消化管架上冷却到室温，反应２０ ｍｉｎ。再加入１０ ｍｌ浓硫酸，把蒸馏管置于消化装置上于４８０ ℃消化，待蒸馏管中澄清透亮并且有小股硫酸白烟冒起后取下蒸馏管和消化管架于通风橱内冷却至室温。再加１０～２０ ｍｌ蒸馏水于蒸馏管中于１００ ℃继续消化，待蒸馏管中溶液呈明亮透明蓝色溶液时取下蒸馏管冷却至室温，上全自动凯氏定氮仪进行蒸馏。
２ 结果与分析
２．１ 硝酸铵总氮含量分析对比
在复合肥料的总氮含量的测定中硝酸铵常常被用作加标样品和验证试验样品，所以硝酸铵的消化和定氮程度常常决定着复合肥料总氮含量的测定数据。表１列举了硝酸铵国标方法、ｆｏｓｓ公司消化手册法（简称ｆｏｓｓ法）、本实验所用的消化改进方法（简称改进法）等不同方法消化后的结果。

由表１可知，采用国标法消化时间长，试剂用量大。ｆｏｓｓ法虽然在消化时间和试剂用量上都比较小，但由于硝酸铵中含有硝态氮，ｆｏｓｓ法缺少还原硝态氮的步骤，所以氮含量仅为１６．９８％。相对于国标法和ｆｏｓｓ法而言，改进法不仅消化时间短，试剂用量小，而且在氮含量的测定上比较接近理论值。
２．２ ５种市售复合肥料的氮含量测定对比
挑选市场销售的５种不同复合肥料，按照文献［１３］的方法制样，并且按照现行国标法和改进法消化，国标法消化的复合肥料按照半微量定氮法定氮，改进法消化的复合肥料上全自动凯氏定氮仪进行总氮含量测定，这５种复合肥料氮含量的不同消化方法如表２。结果表明，用改进消化法样品测定肥料中总氮含量，检验结果有很好的重复性，平行测定误差均远小于现行复混肥料国家标准规定的允许差值，与现行国标法的检验结果具有很好的一致性。
２．３ 全自动凯氏定氮仪蒸馏滴定条件分析
根据ｆｏｓｓ公司提供的滴定条件，４０％ｎａｏｈ溶液的加入量是蒸馏滴定的关键，加入４０％ｎａｏｈ后应变为黑色溶液。ｎａｏｈ加入量太大易耗费试剂，加入量太小则无法完全中和硫酸，无法测得数据，因此加入量为３０ ｍｌ比较合理。在滴定前必须先加入少量水于蒸馏管中进行适当消煮，使得样品呈现明亮透明的蓝色溶液，否则在蒸馏滴定时可能会出现蒸不出氮或蒸不完全的情况，原因是由于高温的消化使得化肥样品和定氮合金相互混合附着在蒸馏管的底部，使得硫酸铵无法全部溶解于水溶液中，导致蒸馏不出或不完全的情况发生。
３ 小结与讨论
全自动凯氏定氮仪简化了蛋白质或总氮含量测定的步骤，缩短了分析时间，提高了工作效率。但由于消化方法的滞后制约了全自动凯氏定氮仪的使用效率。本研究通过参考国标消化法和ｆｏｓｓ消化法，总结出一套易操作、时间短、节省试剂、精确性和重现性都符合要求的消化方法。

参考文献：
［１］ 于彩虹，顾进飞． ｋｊｅｌｔｅｃ ｓｙｓｔｅｍ １０２８ 凯氏定氮仪在测定肥料总氮上的应用［ｊ］． 天津农业科学，２００３，９（２）：４０－４１．
［２］ 黄 玲，刘双喜． 基于ａｒｍ技术的全自动定氮分析仪［ｊ］． 仪器仪表学报，２００５，８（s）：３０２－３０３．
［３］ 陈洁红，邱颂方，梁嘉敏． 凯氏定氮仪在复混肥料总氮含量测定中的运用［ｊ］． 广东化工，２００８，３５（5）：１０３－１０５．
［４］ 陈凤清，梁忠岩． 凯氏定氮法测定松杉灵芝子实体水溶性多糖中蛋白质含量［ｊ］． 吉林农业科技学院学报，２００５，１４（４）：７－８．
［５］ 李海锋，林翠兰，曾思坚． 应用ｋｊｅｌｔｅｃ２３００全自动定氮仪测定复混肥料中的总氮［ｊ］． 磷肥与氮肥，２００４，１９（３）：６２－６３．
［６］ 安国安，武力平，吉军凯，等． 凯氏定氮仪测定水样中氨氮的方法研究［ｊ］．现代科学仪器，２００４（１）：２９－４６．
［７］ ｄａｌｅ ｔ ｗ，ｇａｌｅ ｅ ｋ，ｌｙｎｎ ｋ ｐ． ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｏｎ ｐｏｔａｔｏｅｓ［ｊ］． ｐｏｔａｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９８８，６５（７）：３７７－３８６．
［８］ ｍｏｓｓ ｈ ｊ，ｗｒｉｇｌｅｙ ｃ ｗ，ｍａｃｒｉｃｈｉｅ ｒ，ｅｔ ａｌ． ｓｕｌｆｕｒ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｗｈｅａｔ． ｉｉ． ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｇｒａｉｎ ｑｕａｌｉｔｙ［ｊ］．ａｕｓｔｒａｌｉａｎ ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９８１，３２（２）：２１３-２２６．
［９］ ｃｈａｎｅｙ ｋ． ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｒａｔｅ ｏｎ ｓｏｉｌ ｎｉｔｒａｔｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｆｔｅｒ ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ｗｉｎｔｅｒ ｗｈｅａｔ ［ｊ］．ｔｈｅ ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９０，１１４：１７１－１７６．
［１０］ ｅｖａｎｓ ｊ ｒ． ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ pｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｉｎ ｔｈｅ fｌａｇ lｅａｆ ｏｆ wｈｅａｔ［ｊ］． ｐｌａｎｔ ｐｈｙｓｉｏｌ，１９８３，７２：２９７－３０２
［１１］ ｄｒｉｎｋｗａｔｅｒ ｌ ｅ， ｗａｇｏｎｅｒ ｐ， ｓａｒｒａｎｔｏｎｉｏ ｍ． ｌｅｇｕｍｅ－ｂａｓｅｄ ｃｒｏｐｐｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓｈａｖｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｌｏｓｓｅｓ［ｊ］． ｎａｔｕｒｅ，１９９８，３９６：２６２－２６５．
［１２］ 王剑飞，何 婕，莫曾梅． 复合肥料中总氮消化的改进试验［ｊ］．现代农业科技，２００９（１６）：２２５－２２９．
［１３］ ｇｂ／ｔ ２２９２３－２００８，肥料中氮，磷，钾的自动分析仪测定法［ｓ］．