CN102103105A - 测定凯氏氮的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于凯氏氮测定方法技术领域，尤其涉及一种测定凯氏氮的新方法。测定凯氏氮的新方法，把被测物按常规凯氏法消解制得的消解液加水稀释，并加碱至碱性，加热用气体吹脱，把吹脱出的气体用吸收液吸收，用电导仪测定其吸收前后电导率之差值，从而来测定被测物的含氨量。
Description
技术领域
本发明属于凯氏氮测定方法技术领域，尤其涉及一种测定凯氏氮的新方法。
背景技术
氮是农业三要素之首，氮在自然界中的形态很多，因此其测定的难度较大。凯氏定氮法，能测定除硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以外的所有形式的氮，因此是最常用的测定氮的方法之一，凯氏氮是指用浓硫酸为介质，将土壤、植株等试样中的各种形态的氮(除硝酸盐氮、亚硝酸盐氮外)高温消解成铵态氮。凯氏氮包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐而被测定的有机氮化合物，此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物。本方法即对这些氮的总量(即凯氏氮)进行测定。
现有技术中，其分离测定的主要方法也是唯一的方法是蒸馏分离与滴定法或光度法的测定。在被测物(土壤或植株等)中加入硫酸并加热消解，使有机物中的各种含氮化合物转变为硫酸铵，游离氨和铵盐也转为硫酸铵。消解时加入适量硫酸钾提高沸腾温度，以增加消解速率，并以硫酸铜为催化剂，以缩短消解时间。消解后液体，加碱使成碱性并加热使氨与水蒸气一起蒸馏出来，吸收于硼酸溶液或稀硫酸溶液中，然后以滴定法或光度法测定氨含量。
由于此消解液有强酸性，还含有消解用的催化剂等物质，因此测定前，必须将铵态氮分离出来；否则由于这些物质的干扰，使测定无法进行。
现有分离铵的方法是在碱性条件下，使铵转变成氨气以使其从液态的试样中逸出，目前都是将试液煮沸蒸馏，使氨与水蒸气同时逸出，直至蒸干以使氨分离完全。这样就需要把试液加热到100℃，然后再继续蒸馏，耗电，耗时，且同时蒸馏出的大量水，将氨稀释不利于低浓度氮的测定。
这样分离后的测定方法，目前是：如氨量较高，就在吸收液中加入硼酸，然后用硫酸进行氨量的滴定，滴定的终点用目视法或电位法等判定，由于这是强酸与弱碱的滴定，滴定的突跃很不明显，目视法的终点即使采用混合指示剂也很难判定，滴定误差较大，而用电位法就要有全套的电位滴定法的仪器，那样费用大，设备占地也大；如氨量很低，就要在将吸收液定容后，加入显色剂等用光度法(比色法)来测定氨的浓度，但所用显色剂比较复杂且有含汞的化学试剂，不但增高了测定费用还会造成二次污染。
上述现有测定方法测量精度低，只能达到0.1mgN；重现性差：1％(未提供相对量)；分离过程复杂、操作烦琐，分离时每次(每只)试管都需进行高温蒸馏分离，一只试管样品(蒸馏)分离(测试)完成，需用人工换下该只试管(无自动进样情况下)；分离过程危险：分离时，每次(每只)试管都需通入大量高温蒸汽、强碱，系统(玻璃试管)容易产生问题，造成危险或伤害。因此现有设备生产商都着重强调其产品另加一套安全操作系统；耗能：A、用电：主机功率2200W，用时6分钟；B、用水：2L/分钟，用时4分钟；自动进样复杂：(目前只有国外少数厂家实现自动进样)因氨的回收要求在密闭环境下完成，实现自动进样，系统体积庞大(约1000*900*800mm，约50-60个样品量)，造价昂贵。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种测定凯氏氮的新方法，该技术方案利用氨的蒸汽压随温度上升会迅速增高的特点，在将碱性试液加热到一定温度时通入空气将氨吹出，吹出的氨以稀硫酸吸收，此硫酸溶液的电导率因氨的吸收而下降。在一定的技术条件下，氨的吹脱率就是稳定的；而且氨的吹脱量与硫酸溶液电导率的降低值成正比，据此即可进行氨的分离与测定。由于电导法可以根据氨量的高低调整吸收液的浓度，因此可适用于不同含氮样品的测定，能将经凯氏法消解后所得到的各种试液中的铵态氮，快速、准确、方便的测定出来。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：测定凯氏氮的新方法，称取0.5g被测物送入干燥的消解管底部，加入2g加速剂，加水2mL湿润试样，再加约8mL浓硫酸，摇匀，将消解管置于控温消解炉上，用小火加热10-15min，待管内反应缓和后，强火加热至375℃，待被测物与液体全部变为灰白稍带绿色后，再继续消解1h，冷却；
中和把按常规凯氏法消解制得的消解液先加入30-50mL的水稀释，再加入20％的NaOH溶液至中性或弱碱性，把溶液定容到100mL；加入的NaOH溶液中含有5％的EDTA。
吹脱在步骤(1)制得的溶液中加碱液使pH≥11，把溶液加温到80-90℃，用流速为200-300ml/min的气体吹脱，吹脱时间为5-20min；吹脱气体为密闭循环。
测定把步骤(2)吹脱出的气体用浓度为3-4×10-4mol/L稀硫酸为吸收液吸收，用电导仪测定其吸收前后电导率之差值。
吹气前后吸收液电导率的差值与消解液中氨的浓度(即样品中氮的含量)成正相关。
| 浓度 c(ml/L) | 0 | 0.2 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 |
| ΔS(μs) | 30.6 | 33.2 | 39.3 | 46.8 | 55.6 | 64.4 |
工作曲线见附图1。
本发明的有益效果是：发明的凯氏氮测定方法与现有测定方法相比，分离过程消耗的热能少，时间短；测定过程与分离过程同时进行，不需要其他化学试剂，既节约了时间也节约了化学试剂。而且改变吸收液稀硫酸的浓度与电导率的量程即可对不同浓度的氨进行测定。本方法的分离与测定的效果均不低于现有的方法，而且由于不需要密闭蒸馏，使本方法更便于实现全过程的自动化。
(1)、测量精度高：0.02mgN
(2)、重现性好(标准偏差)≤0.01％；准确度：(绝对误差)≤0.005％
(3)、无分离(蒸馏)过程
(4)、吹脱过程简单安全：吹脱时低温(相对于蒸馏)90℃进行，无试管、无需人工操作，顽无需外加安全保障系统
(5)、节约能源：A、用电：主机功率200W，用时5分钟；B、用水：无
(6)、自动进样简便：可实现大部分用户要求自动样的愿望常规环境下进样，成本低，体积小(约400*400*500mm)
具体实施方式
实施例
测定标准样品(土壤样品的标准含量是0.021±0.004％)
称取0.5g上述土壤送入干燥的消解管底部，加入2g加速剂，加水2mL湿润试样，再加约8mL浓硫酸，摇匀，将消解管置于控温消解炉上，用小火加热10-15min，待管内反应缓和后，强火加热至375℃，待被测物与液体全部变为灰白稍带绿色后，再继续消解1h，冷却；
将上面按常规凯氏法消解所得到的消解液先以30ml水稀释，再加入20％的NaOH溶液使成中性或弱碱性，并定容为100ml。置20ml该溶液于吹脱瓶中，加入20％的NaOH溶液使其pH≥11，加热该溶液使温度升到90°并保持恒定。向吹脱瓶吹入密闭循环的空气，流速为200-300ml/min，吹出的气体进入已装好了电导电极并盛有20ml浓度为3.5×10-4mol/L稀硫酸的吸收瓶中，吹脱 5min后，停止吹气。吹气前后吸收液电导率的差值与消解液中氨的浓度(即样品中氮的含量)成正相关。对以上土壤样品分成6份分别测定，测定结果见下表：
测定标准样品(土壤样品的标准含量是0.021±0.004％)
| 样品号 | 1号 | 2号 | 3号 | 4号 | 5号 | 6号 |
| 信号值 | 203 | 223 | 268 | 232 | 221 | 251 |
| 含量％ | 0.020 | 0.024 | 0.033 | 0.026 | 0.023 | 0.029 |
| 去空白％ | 0.016 | 0.020 | 0.029 | 0.022 | 0.019 | 0.025 |
信号平均值x＝233测得含量c＝0.022％测定标准差s＝0.0046％可见测定结果准确可靠。
Claims (9)
1.测定凯氏氮的新方法，其特征在于：把被测物按常规凯氏法消解制得的消解液加水稀释，并加碱至碱性，加热用气体吹脱，把吹脱出的气体用吸收液吸收，用电导仪测定其吸收前后电导率之差值，从而来测定被测物的含氨量。
2.根据权利要求1所述的测定凯氏氮的新方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)凯氏法消解称取0.5g被测物按凯氏消解法制得消解液；
(2)中和把步骤(1)制得的消解液加水稀释，再加入碱至中性或弱碱性，定容；
(3)吹脱在步骤(2)制得的溶液中加碱至碱性并加温，用的气体吹脱；
(4)测定把步骤(3)吹脱出的气体用吸收液吸收，用电导仪测定其吸收前后电导率之差值。
3.根据权利要求2所述的测定凯氏氮的新方法，其特征在于：所述的步骤(3)为吹脱：
在步骤(2)制得的溶液中加碱液使pH≥11，把溶液加温到80-90℃，用流速为200-300ml/min的气体吹脱，吹脱时间为5-20min；
4.根据权利要求3所述的测定凯氏氮的新方法，其特征在于：所述的步骤(3)为吹脱：
在步骤(2)制得的溶液中加碱液使pH≥11，把溶液加温到90℃，用流速为200ml/min的气体吹脱，吹脱时间为5min；
5.根据权利要求2所述的测定凯氏氮的新方法，其特征在于：所述的步骤(4)测定：
把步骤(3)吹脱出的气体用稀硫酸为吸收液吸收，用电导仪测定吸收液的电导率在150-200μS。
6.根据权利要求5所述的测定凯氏氮的新方法，其特征在于：所述的稀硫酸浓度为3-4×10-4mol/L。
7.根据权利要求2所述的测定凯氏氮的新方法，其特征在于：在步骤(2)中加入的碱为浓度为20％的NaOH溶液，且NaOH溶液中含有5％的EDTA。
8.根据权利要求2、3或4所述的测定凯氏氮的新方法，其特征在于：所述步骤(3)的吹脱气体为密闭循环。
9.根据权利要求2、3或4所述的测定凯氏氮的新方法，其特征在于：所述步骤(3)碱为20％的NaOH溶液。
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|---|---|---|---|---|
| CN102495056A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-06-13 | 瓮福（集团）有限责任公司 | 硫碳铵混合溶液浓度的测定方法 |
| CN104062396A (zh) * | 2014-07-14 | 2014-09-24 | 四川天齐锂业股份有限公司 | 金属锂及锂合金中含氮量的测定方法 |
| CN104777284A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-15 | 中国水稻研究所 | 一种土壤酸解氨基酸含量的测定方法 |
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2009
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