CN105259070B - 多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法 - Google Patents
多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于肥料检测技术领域，具体涉及一种多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法。检测方法是试样溶液的配制、装柱、洗涤、测定。本发明的多聚磷酸铵水溶性肥料聚合率的检测方法具有快速、操作简单、准确、经济、可操作性强、重现性好的优点。
Description
技术领域
本发明属于肥料检测技术领域，具体涉及一种多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法。
背景技术
聚磷酸铵(ammonium polyphosphate，以下简称APP)具有如下的结构通式：(NH4)n+2PnO3n+1，是一种含氮、磷的聚磷酸盐，按其聚合度大小，可分为低聚、中聚、高聚3种，其聚合度越高，水溶性越小。按其结构可分为结晶形和无定形，结晶态聚磷酸铵为长链状水不溶性聚磷酸盐。
近来聚磷酸铵已逐渐进入复合肥和液体肥料的生产领域，特别在发达国家已得到广泛利用。20世纪70年代初美国TVA公司开发了用商品湿法磷酸在管式反应器中氨化的方法，生产出含聚磷酸铵的熔融体，主要用于制备悬浮肥料，后又用于制造颗粒复合肥。20世纪90年代美国每年消耗的液体肥料占化肥消费总量的38％以上，但是到目前为止还没有一种有效、快速的多聚磷酸铵肥料聚合率的检测方法。
我国目前尚未有专业聚磷酸铵肥料的聚合率测定方法。一般认为作为肥料用聚磷酸铵应是短链全水溶的，包含磷酸铵、三聚磷酸铵和四聚磷酸铵等多种聚磷酸铵，聚合度更高、链更长的聚磷酸铵只有少量存在；另有资料介绍农用聚磷酸铵通常聚合率为30％-60％，且溶解性好，是液体肥料的主要品种。农用高水溶性、低杂质含量多聚磷酸铵-硫酸钾水溶性肥料聚合率测定在我国还没有具体的方法。
聚磷酸盐不同磷酸盐的测定方式有很多，总的来说聚合度的测定方法操作比较费时，检测仪器比较昂贵，操作比较复杂，不适用于多聚磷酸铵肥料聚合率的测定。目前常见的聚合度的测定方法有：(1)分子光谱法。分子色谱法分为经典的分光光度法和优化的分光光度法；(2)质谱法。(3)色谱法。色谱法包括离子色谱法、离子对液相色谱法等；(4)电化学法。电化学法包括安培法电泳法等。
上述方法还未应用到检测低聚合度、高水溶性多聚磷酸铵肥料聚合率的生产中，由于上述方法都存在这误差大、重现性差、仪器昂贵等缺点不适用于低聚合度、高水溶性多聚磷酸铵肥料聚合率的测定，因此研究发展新型、快速多聚磷酸铵肥料聚合率的检测方法是迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，简单、快速、准确、重现性好。
本发明所述的多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，步骤如下：
(1)试样溶液的配制
称取试样溶于容量瓶中，加入pH 4.3的缓冲溶液，用水稀释，混匀；
(2)装柱
将离子交换柱固定在架子上，关闭下部活塞，将离子交换树脂倒入柱内，填充玻璃棉挡住树脂，用蒸馏水冲洗，然后再用硝酸浸没，备用；
(3)洗涤
用硝酸流过柱子，再用水先2.5-3.0ml/min洗树脂，然后以4-5mL/min流量洗至流出液的pH为4.5-5.5；维持液面高于树脂层1cm，关闭交换柱的下部活塞，备用；
准确吸取10mL试样溶液于交换柱上端的贮液球中，打开交换柱的上部活塞，使试液流入树脂床，再用0.25mol/L氯化钠溶液10mL冲洗贮液球；加0.25mol/L氯化钠溶液200mL，控制流量4-5mL/min，淋洗分离正磷酸盐组分；用0.5mol/L氯化钠溶液300mL淋洗分离焦磷酸盐和三聚磷酸盐组分；
(4)测定
将两次淋洗液分别在大烧杯中浓缩到90-100mL，编号为1和2，分别加入硝酸溶液，煮沸5-8min，然后分别加入喹钼柠酮试剂，煮沸8-10min，分别得黄色磷酸根沉淀，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2，静置冷却后，用预先于180-200℃下干燥至质量恒定的玻璃砂芯坩埚抽滤黄色沉淀物，然后将带有沉淀的玻璃砂芯坩埚于180-200℃下干燥45-50min，取出置于干燥器中冷却称量；
聚合率w＝m2/(m1+m2)×100％
式中w-聚合率，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2。
步骤(1)中所述的试样质量为1-10g。
步骤(1)中所述的缓冲溶液的加入量为10mL。
步骤(1)中所述的用水稀释至1000mL。
步骤(2)中所述的硝酸浓度为2mol/L。
步骤(2)中所述的离子交换树脂为弱酸性阴离子型，氯型，颗粒度为0.085-0.147mm，在2mol/L硝酸溶液中浸泡7d，用水洗至澄清，保存于水中，备用。
步骤(2)中所述的缓冲溶液是将51g三水合乙酸钠、5g硫酸钾和46mL冰乙酸溶解于水中，用水稀释至1000mL。
步骤(3)中所述的硝酸的用量为50mL，浓度为2mol/L。
步骤(4)中所述的硝酸溶液的加入量为30mL。
步骤(4)中所述的硝酸溶液中硝酸与水的体积比为1:1。
步骤(4)中所述的喹钼柠酮试剂的加入量为50mL。
氯化钠溶液：0.25、0.50mol/L，氯化钠溶液中每1L中加入pH 4.3的缓冲溶液10mL。
离子交换柱的玻璃管内径10mm，长40mm，管底收缩，配有一玻璃活塞(25mL滴定管可适用)。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的多聚磷酸铵水溶性肥料聚合率的检测方法具有快速、操作简单、准确、经济、可操作性强、重现性好的优点。
附图说明
图1是本发明离子交换柱的结构示意图；
图中：1、上部活塞；2、树脂床；3、玻璃棉；4、下部活塞。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)仪器与试剂
离子交换树脂：弱酸性阴离子型，氯型，颗粒度为0.085-0.147mm，在2mol/L硝酸溶液中浸泡7d，用水洗至澄清，保存于水中，备用。
缓冲溶液：将51g三水合乙酸钠、5g的硫酸钾和46mL冰乙酸溶解于水中，用水稀释至1000mL。氯化钠溶液：0.25、0.50mol/L，氯化钠溶液中每1L中加入pH4.3的缓冲溶液10mL。
试样溶液的配制：称取多聚磷酸铵肥料1号2g溶于250mL容量瓶中，加入pH 4.3的缓冲溶液10mL，用水稀释至刻度，混匀。
(2)装柱
将离子交换柱固定在架子上，关闭活塞。将树脂倒入柱内，填充玻璃棉挡住树脂，用100mL蒸馏水缓慢冲洗，然后再用2mol/L的硝酸浸没，备用。
(3)洗涤
用50mL 2mol/L硝酸流过柱子，再用水先慢速洗树脂，然后以4-5mL/min流量洗至流出液的pH为4.5-5.5。维持液面高于树脂层1cm，关闭交换柱的活塞，备用。
准确吸取10mL试样溶液于交换柱上端的贮液球中，打开交换柱的活塞，使试液流入树脂床，再用0.25mol/L氯化钠溶液10mL冲洗贮液球；加0.25mol/L氯化钠溶液200mL，控制流量4-5mL/min，淋洗分离正磷酸盐组分；用0.5mol/L氯化钠溶液300mL淋洗分离焦磷酸盐和三聚磷酸盐组分。
(4)测定
以重量法测定淋洗液中磷含量。
将两次淋洗液在500mL大烧杯中浓缩到100mL，编号为1和2，加入30mL硝酸溶液(硝酸与水的体积比为1:1)，微沸5min，然后加入50mL喹钼柠酮试剂，微沸10min，使磷酸根充分沉淀，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2，静置冷却后，用预先于180℃下干燥至质量恒定的玻璃砂芯坩埚抽滤黄色沉淀物，然后将带有沉淀的玻璃砂芯坩埚于180℃下干燥45min，取出置于干燥器中冷却称量，精确至0.0002g。
聚合率w＝m2/(m1+m2)×100％
式中w-聚合率，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2。
具体测试数据见表1。
实施例2
(1)仪器与试剂
离子交换树脂：弱酸性阴离子型，氯型，颗粒度为0.085-0.147mm，在2mol/L硝酸溶液中浸泡7d，用水洗至澄清，保存于水中，备用。
缓冲溶液：将51g三水合乙酸钠、5g的硫酸钾和46mL冰乙酸溶解于水中，用水稀释至1000mL。氯化钠溶液：0.25、0.50mol/L，氯化钠溶液中每1L中加入pH 4.3的缓冲溶液10mL。
试样溶液的配制：称取多聚磷酸铵肥料2号3g溶于250mL容量瓶中，加入pH4.3的缓冲溶液10mL，用水稀释至刻度，混匀。
(2)装柱
将离子交换柱固定在架子上，关闭活塞。将树脂倒入柱内，填充玻璃棉挡住树脂，用100mL蒸馏水缓慢冲洗，然后再用2mol/L的硝酸浸没，备用。
(3)洗涤
用50mL 2mol/L硝酸流过柱子，再用水先慢速洗树脂，然后以4-5mL/min流量洗至流出液的pH为4.5-5.5。维持液面高于树脂层1cm，关闭交换柱的活塞，备用。
准确吸取10mL试样溶液于交换柱上端的贮液球中，打开交换柱的活塞，使试液流入树脂床，再用0.25mol/L氯化钠溶液10mL冲洗贮液球；加0.25mol/L氯化钠溶液200mL，控制流量4-5mL/min，淋洗分离正磷酸盐组分；用0.5mol/L氯化钠溶液300mL淋洗分离焦磷酸盐和三聚磷酸盐组分。
(4)测定
以重量法测定淋洗液中磷含量。
将两次淋洗液在500mL大烧杯中浓缩到95mL，编号为1和2，加入30mL硝酸溶液(硝酸与水的体积比为1:1)，微沸5min，，然后加入50mL喹钼柠酮试剂，微沸10min，使磷酸根充分沉淀，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2，静置冷却后，用预先于180℃下干燥至质量恒定的玻璃砂芯坩埚抽滤黄色沉淀物，然后将带有沉淀的玻璃砂芯坩埚于180℃下干燥45min，取出置于干燥器中冷却称量，精确至0.0002g。
聚合率w＝m2/(m1+m2)×100％
式中w-聚合率，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2。
具体测试数据见表1。
实施例3
(1)仪器与试剂
离子交换树脂：弱酸性阴离子型，氯型，颗粒度为0.085-0.147mm，在2mol/L硝酸溶液中浸泡7d，用水洗至澄清，保存于水中，备用。
缓冲溶液：将51g三水合乙酸钠、5g的硫酸钾和46mL冰乙酸溶解于水中，用水稀释至1000mL。氯化钠溶液：0.25、0.50mol/L，氯化钠溶液中每1L中加入pH 4.3的缓冲溶液10mL。
试样溶液的配制：称取多聚磷酸铵肥料3号4g溶于250mL容量瓶中，加入pH 4.3的缓冲溶液10mL，用水稀释至刻度，混匀。
(2)装柱
将离子交换柱固定在架子上，关闭活塞。将树脂倒入柱内，填充玻璃棉挡住树脂，用100mL蒸馏水缓慢冲洗，然后再用2mol/L的硝酸浸没，备用。
(3)洗涤
用50mL 2mol/L硝酸流过柱子，再用水先慢速洗树脂，然后以4-5mL/min流量洗至流出液的pH为4.5-5.5。维持液面高于树脂层1cm，关闭交换柱的活塞，备用。
准确吸取10mL试样溶液于交换柱上端的贮液球中，打开交换柱的活塞，使试液流入树脂床，再用0.25mol/L氯化钠溶液10mL冲洗贮液球；加0.25mol/L氯化钠溶液200mL，控制流量4-5mL/min，淋洗分离正磷酸盐组分；用0.5mol/L氯化钠溶液300mL淋洗分离焦磷酸盐和三聚磷酸盐组分。
(4)测定
以重量法测定淋洗液中磷含量。
将两次淋洗液在500mL大烧杯中浓缩到95mL，编号为1和2，加入30mL硝酸溶液(硝酸与水的体积比为1:1)，微沸5min，然后加入50mL喹钼柠酮试剂，微沸10min，使磷酸根充分沉淀，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2，静置冷却后，用预先于180℃下干燥至质量恒定的玻璃砂芯坩埚抽滤黄色沉淀物，然后将带有沉淀的玻璃砂芯坩埚于180℃下干燥45min，取出置于干燥器中冷却称量，精确至0.0002g。
聚合率w＝m2/(m1+m2)×100％
式中w-聚合率，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2。
具体测试数据见表1。
实施例4
(1)仪器与试剂
离子交换树脂：弱酸性阴离子型，氯型，颗粒度为0.085-0.147mm，在2mol/L硝酸溶液中浸泡7d，用水洗至澄清，保存于水中，备用。
缓冲溶液：将51g三水合乙酸钠、5g的硫酸钾和46mL冰乙酸溶解于水中，用水稀释至1000mL。氯化钠溶液：0.25、0.50mol/L，氯化钠溶液中每1L中加入pH 4.3的缓冲溶液10mL。
试样溶液的配制：称取多聚磷酸铵肥料4号5g溶于250mL容量瓶中，加入pH 4.3的缓冲溶液10mL，用水稀释至刻度，混匀。
(2)装柱
将离子交换柱固定在架子上，关闭活塞。将树脂倒入柱内，填充玻璃棉挡住树脂，用100mL蒸馏水缓慢冲洗，然后再用2mol/L的硝酸浸没，备用。
(3)洗涤
用50mL 2mol/L硝酸流过柱子，再用水先慢速洗树脂，然后以4-5mL/min流量洗至流出液的pH为4.5-5.5。维持液面高于树脂层1cm，关闭交换柱的活塞，备用。
准确吸取10mL试样溶液于交换柱上端的贮液球中，打开交换柱的活塞，使试液流入树脂床，再用0.25mol/L氯化钠溶液10mL冲洗贮液球；加0.25mol/L氯化钠溶液200mL，控制流量4-5mL/min，淋洗分离正磷酸盐组分；用0.5mol/L氯化钠溶液300mL淋洗分离焦磷酸盐和三聚磷酸盐组分。
(4)测定
以重量法测定淋洗液中磷含量。
将两次淋洗液在500mL大烧杯中浓缩到100mL，编号为1和2，加入30mL硝酸溶液(硝酸与水的体积比为1:1)，微沸5min，然后加入50mL喹钼柠酮试剂，微沸10min，使磷酸根充分沉淀，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2，静置冷却后，用预先于180℃下干燥至质量恒定的玻璃砂芯坩埚抽滤黄色沉淀物，然后将带有沉淀的玻璃砂芯坩埚于180℃下干燥45min，取出置于干燥器中冷却称量，精确至0.0002g。
聚合率w＝m2/(m1+m2)×100％
式中w-聚合率，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2。
具体测试数据见表1。
实施例5
(1)仪器与试剂
离子交换树脂：弱酸性阴离子型，氯型，颗粒度为0.085-0.147mm，在2mol/L硝酸溶液中浸泡7d，用水洗至澄清，保存于水中，备用。
缓冲溶液：将51g三水合乙酸钠、5g的硫酸钾和46mL冰乙酸溶解于水中，用水稀释至1000mL。氯化钠溶液：0.25、0.50mol/L，氯化钠溶液中每1L中加入pH 4.3的缓冲溶液10mL。
试样溶液的配制：称取多聚磷酸铵肥料5号6g溶于250mL容量瓶中，加入pH 4.3的缓冲溶液10mL，用水稀释至刻度，混匀。
(2)装柱
将离子交换柱固定在架子上，关闭活塞。将树脂倒入柱内，填充玻璃棉挡住树脂，用100mL蒸馏水缓慢冲洗，然后再用2mol/L的硝酸浸没，备用。
(3)洗涤
用50mL 2mol/L硝酸流过柱子，再用水先慢速洗树脂，然后以4-5mL/min流量洗至流出液的pH为4.5-5.5。维持液面高于树脂层1cm，关闭交换柱的活塞，备用。
准确吸取10mL试样溶液于交换柱上端的贮液球中，打开交换柱的活塞，使试液流入树脂床，再用0.25mol/L氯化钠溶液10mL冲洗贮液球；加0.25mol/L氯化钠溶液200mL，控制流量4-5mL/min，淋洗分离正磷酸盐组分；用0.5mol/L氯化钠溶液300mL淋洗分离焦磷酸盐和三聚磷酸盐组分。
(4)测定
以重量法测定淋洗液中磷含量。
将两次淋洗液在500mL大烧杯中浓缩到100mL，编号为1和2，加入30mL硝酸溶液(硝酸与水的体积比为1:1)，微沸5min，然后加入50mL喹钼柠酮试剂，微沸10min，使磷酸根充分沉淀，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2，静置冷却后，用预先于180℃下干燥至质量恒定的玻璃砂芯坩埚抽滤黄色沉淀物，然后将带有沉淀的玻璃砂芯坩埚于180℃下干燥45min，取出置于干燥器中冷却称量，精确至0.0002g。
聚合率w＝m2/(m1+m2)×100％
式中w-聚合率，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2。
具体测试数据见表1。
多聚磷酸铵肥料1-5号是山东省泰宝生物科技股份有限公司生产的泰宝金聚德大量元素水溶肥购买5次得到的5个样品。
表1实施例1-5测试数据
Claims (9)
1.一种多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，其特征在于步骤如下：
(1)试样溶液的配制
称取试样溶于容量瓶中，加入pH 4.3的缓冲溶液，用水稀释，混匀；
(2)装柱
将离子交换柱固定在架子上，关闭下部活塞，将离子交换树脂倒入柱内，填充玻璃棉挡住树脂，用蒸馏水冲洗，然后再用硝酸浸没，备用；
(3)洗涤
用硝酸流过柱子，再用水先以2.5-3.0ml/min洗树脂，然后以4-5mL/min流量洗至流出液的pH为4.5-5.5；维持液面高于树脂层1cm，关闭交换柱的下部活塞，备用；
准确吸取10mL试样溶液于交换柱上端的贮液球中，打开交换柱的上部活塞，使试液流入树脂床，再用0.25mol/L氯化钠溶液10mL冲洗贮液球；加0.25mol/L氯化钠溶液200mL，控制流量4-5mL/min，淋洗分离正磷酸盐组分；用0.5mol/L氯化钠溶液300mL淋洗分离焦磷酸盐和三聚磷酸盐组分；
(4)测定
将两次淋洗液分别在大烧杯中浓缩到90-100mL，编号为1和2，分别加入硝酸溶液，煮沸5-8min，然后分别加入喹钼柠酮试剂，煮沸8-10min，分别得黄色磷酸根沉淀，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2，静置冷却后，用预先于180-200℃下干燥至质量恒定的玻璃砂芯坩埚抽滤黄色沉淀物，然后将带有沉淀的玻璃砂芯坩埚于180-200℃下干燥45-50min，取出置于干燥器中冷却称量；
聚合率w＝m2/(m1+m2)×100％
式中w-聚合率，1号烧杯中正磷酸盐生成沉淀的质量为m1，2号烧杯中多聚磷酸盐生成沉淀的质量为m2。
2.根据权利要求1所述的多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，其特征在于步骤(1)中所述的试样质量为1-10g。
3.根据权利要求1所述的多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，其特征在于步骤(1)中所述的缓冲溶液的加入量为10mL。
4.根据权利要求1所述的多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，其特征在于步骤(1)中所述的用水稀释至1000mL。
5.根据权利要求1所述的多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，其特征在于步骤(2)中所述的硝酸浓度为2mol/L。
6.根据权利要求1所述的多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，其特征在于步骤(3)中所述的硝酸的用量为50mL，浓度为2mol/L。
7.根据权利要求1所述的多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，其特征在于步骤(4)中所述的硝酸溶液的加入量为30mL。
8.根据权利要求1所述的多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，其特征在于步骤(4)中所述的硝酸溶液中硝酸与水的体积比为1:1。
9.根据权利要求1所述的多聚磷酸铵农用水溶性肥料聚合率检测方法，其特征在于步骤(4)中所述的喹钼柠酮试剂的加入量为50mL。
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2015
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Denomination of invention: Testing method for polymerization rate of ammonium polyphosphate agricultural water-soluble fertilizer Effective date of registration: 20221213 Granted publication date: 20171215 Pledgee: Yiyuan Bo merchant village bank Limited by Share Ltd. Pledgor: SHANDONG TAIBAO BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980027355 |
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