CN112014174A - 一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法 - Google Patents

一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112014174A
CN112014174A CN202010671827.0A CN202010671827A CN112014174A CN 112014174 A CN112014174 A CN 112014174A CN 202010671827 A CN202010671827 A CN 202010671827A CN 112014174 A CN112014174 A CN 112014174A
Authority
CN
China
Prior art keywords
acid
sample
content
digestion
biochar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010671827.0A
Other languages
English (en)
Inventor
余广炜
江汝清
汪印
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Urban Environment of CAS
Original Assignee
Institute of Urban Environment of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Urban Environment of CAS filed Critical Institute of Urban Environment of CAS
Priority to CN202010671827.0A priority Critical patent/CN112014174A/zh
Publication of CN112014174A publication Critical patent/CN112014174A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
    • G01N2001/2866—Grinding or homogeneising

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明属于固体废弃物资源化利用过程中常量元素理化检测技术领域，涉及一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，包括：将水分含量为0.1wt％以下且粒度≤100目的畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭样品与硝酸、氢氟酸和高氯酸按照体积比(1～5):1:(0.4～2.5)的酸混合均匀，之后在100～120℃和160～180℃下依次消解1～3h和3～5h，然后在100～120℃和150～170℃下恒温赶酸，并对赶酸后样品中的磷元素含量进行定量检测。本发明提供的方法操作简单，消解和赶酸过程均非常彻底，且未引入杂质磷元素，可准确测定畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭中的磷元素含量，数据准确可信，消解时间短，环境安全性高，成本低。

Description

一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化利用过程中常量元素理化检测技术领域，尤其是一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法。
背景技术
我国农牧产业重点地区因畜禽粪便未得到及时无害化处理与科学利用，致使其任意排放造成的环境污染问题日益突出。许多养殖区长期处于高浓度的污染环境中，生产管理受到影响，严重阻碍了畜禽养殖业自身的持续发展。畜禽粪便中的磷含量丰富，通常直接施用作为有机肥料，以提高土壤肥力；但在此过程中，氮磷的流失率达到30％以上，对流域水环境劣化造成长远影响。近年来，畜禽粪便的热解炭化技术得到了广泛关注。该技术将畜禽粪便通过绝氧中温炭化，彻底分解病原菌和抗生素，不仅能够稀释和钝化有害重金属而使其不超标，而且还能够将粪便中绝大部分P、K等营养元素保留在粪便生物炭中，为进一步土地利用提供了新的思路。因此，无论是针对畜禽粪便直接土地利用所带来磷元素的潜在污染研究，还是采用热解工艺实现磷元素的资源化回收利用，都要求对其中的磷元素进行相对准确的测定，而对其进行彻底消解则是测定精确的前提条件。现有磷元素的测定尚未有统一的方法，多数研究都是借鉴重金属元素的传统消解方法来实现，比如混合酸湿法消解、硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸消解法、王水-氢氟酸-高氯酸消解法、硝酸-氢氟酸-双氧水消解法、硫酸-双氧水消解法、硝酸-氢氟酸-高氯酸消解法等。然而，根据样品的性质不同，所需酸的量和种类及消解条件存在很大差异，并无法直接用于畜禽粪便及其热解产物生物炭的消解，而且不同的消解方法，操作难度不同，消解效果差异明显，经常存在消解时间长且不彻底的情形，而倘若消解不彻底将会导致消解液中存在诸多干扰固相而影响最终测试精度。例如，针对畜禽粪便及其热解产物生物炭的消解，硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸消解体系酸使用量较大，所需温度较高，且消耗时间较多，产生大量有害气体，消解效果差。王水-氢氟酸-高氯酸消解法、硝酸-氢氟酸-双氧水消解法在消猪粪及生物炭的消解过程中具有不同程度的沉淀产生，影响精确度。硫酸-双氧水消解法样品要加5～7次双氧水，一方面稀释热易使双氧水分解，减弱消化液的氧化性，影响检测效率；另一方面，步骤繁琐，危险性大，易发生爆炸等安全事故。因此，畜禽粪便特别是猪粪质地细腻、成分复杂，含有较多有机质及其他难溶性物质；猪粪生物炭经高温热解处理，碳含量较高，无机组分稳定；目前尚未见成熟且准确的适用于测定磷元素的消解方法。综上所述，利用现有的消解仪建立一套可准确测量畜禽粪便及其生物炭样品中磷元素含量的消解方法，对于实现磷元素的回收利用和避免磷污染都具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服采用现有的方法对畜禽粪便及其生物炭中的磷元素含量进行测量时存在消解难度大、消解时间长、成本高且消解不彻底而影响磷元素含量测试精度的问题，而提供了一种能够缩短消解时间、降低成本且消解彻底、磷元素含量测试精度高的用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法。
具体地，本发明提供了一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，包括：
(1)烘干：将畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭样品烘干至水分含量为0.1wt％以下，得到干燥样品；
(2)细磨：将干燥样品细磨至粒度≤100目，得到细磨样品；
(3)混酸：准确称取一定用量的细磨样品，将其与酸液混合均匀，所述酸液为硝酸、氢氟酸和高氯酸按照体积比(1～5):1:(0.4～2.5)的混合酸，得到混酸样品；
(4)两步法控温消解：将混酸样品先匀速升温至100～120℃密封保温消解1～3h，再匀速升温至160～180℃密封保温消解3～5h，得到消解样品；
(5)两步法赶酸：将消解样品先均速降温至100～120℃恒温赶酸1～3h，再均速升温至150～170℃恒温赶酸直至液体只有黄豆粒大小，之后冷却至室温，得到赶酸样品；
(6)磷含量测定：对赶酸样品中的磷元素含量进行定量检测。
优选地，步骤(1)中，所述烘干的条件包括烘干温度为80～100℃，烘干时间为2～5h，烘干方式为真空烘干。
优选地，步骤(3)中，细磨样品的准确称取量为0.1～1.5g，称量精确至0.0001g。
优选地，步骤(3)中，所述酸液中硝酸的浓度为65％～68％，高氯酸的浓度为70％～72％，氢氟酸的浓度为40％以上，且硝酸、高氯酸和氢氟酸均为优级纯。
优选地，所述混酸的方式为往细磨样品中依次加入硝酸、氢氟酸和高氯酸。
优选地，步骤(3)中，在混酸过程中，细磨样品与酸液的用量比为0.1g:(0.5～20mL)。
优选地，步骤(4)中，匀速升温至100～120℃的速率为10℃/min以下，匀速升温至160～180℃的速率为5℃/min以下。
优选地，步骤(5)中，均速降温至100～120℃的速率为10℃/min以下，均速升温至150～170℃的速率为10℃/min以下。
优选地，所述混酸、两步法控温消解和两步法赶酸在同一消解管中进行。
优选地，所述消解管为特氟龙消解管，容量≥50mL。
优选地，步骤(6)中，磷元素含量检测的方式为用少量浓度为1～5％的稀硝酸水溶液冲洗装有赶酸样品的消解管管壁，将赶酸样品采用0.4～0.5μm针头过滤后无损地洗入50mL容量瓶中，定容摇匀，之后采用钼酸铵法检测磷元素含量。
优选地，所述畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭为猪粪和/或猪粪绝氧热解后所得的猪粪生物炭。
当对畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭中的磷元素含量进行定量测定时，倘若消解不彻底以及赶酸不彻底均会导致消解液中存在诸多干扰固相以及杂酸而影响最终测试精度。本发明的发明人经过深入研究之后发现，将水分含量为0.1wt％以下且粒度≤100目的畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭经由硝酸、氢氟酸和高氯酸按照体积比(1～5):1:(0.4～2.5)组成的混合酸处理之后，经特定的两步法控温消解配以两步法赶酸，消解和赶酸过程均非常彻底，并且未引入杂质磷元素，可准确测定畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭中的磷元素含量，数据准确可信。此外，本发明操作简单，一次消解量即可测定磷元素含量，解决了现有消解方法无法完全消解畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭的问题，消解时间短，环境安全性高，成本低。
具体实施方式
所述畜禽粪便包括猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪、羊粪等动物粪便。所述畜禽粪便生物炭样品是指畜禽粪便绝氧热解后的产物生物炭。其中，绝氧热解的温度一般为300～700℃，时间一般为0.5～5h。此外，虽然本发明提供的方法适用于对所有畜禽粪便中的磷元素含量进行检测，但是由于不同畜禽粪便的质地以及成分存在一定差异，猪粪质地细腻、成分复杂且含有较多的有机质及其他难溶性物质，猪粪生物炭经高温热解处理，碳含量较高，无机组分稳定，当将本发明提供的方法对猪粪以及猪粪生物炭中的磷元素含量进行检测时，消解和赶酸均非常彻底，结果更为精准。
根据本发明，步骤(1)中，由于畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭样品中所含的水分含量过高不利于彻底消解，因此，需要将畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭样品烘干至水分含量为0.1wt％以下。所述烘干的条件通常包括烘干温度可以为80～100℃，烘干时间可以为2～5h。所述烘干方式优选为真空烘干。
根据本发明，步骤(2)中，由于畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭样品的粒度过大会延长消解时间并且会增加消解不彻底的概率，因此，需要将畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭样品细磨至粒度≤100目。所述细磨的方式可以为研磨、球磨等。
根据本发明，步骤(3)中，所称取的细磨样品的重量优选为0.1～1.5g，最优选为0.1g；称量精确至0.0001g，这样不仅有利于样品中磷元素含量的计算，而且能够确保一次消解量就可以测定磷元素含量。
根据本发明，步骤(3)中，所述混酸所采用的酸液为硝酸、氢氟酸和高氯酸按照体积比(1～5):1:(0.4～2.5)的混合酸，采用这种混合酸具有消解效率高、消解时间短、消解温度<200℃且不容易出现喷溅等优势。当硝酸、高氯酸和氢氟酸的体积比不在上述范围内时，存在消解不完全、样品处理时间长、易发生安全风险等缺陷。其中，硝酸的浓度优选为65％～68％，高氯酸的浓度优选为70％～72％，氢氟酸的浓度优选为40％以上。硝酸、高氯酸和氢氟酸均为优级纯。所述混酸的方式优选为往细磨样品中依次顺序加入硝酸、氢氟酸和高氯酸，两种酸的添加间隔时间<1min；由于高氯酸具有强氧化性，将其最后添加，能够延长反应时间、避免反应过于剧烈且影响后续添加酸的问题。此外，在混酸过程中，细磨样品与酸液的用量比优选为0.1g:(0.5～20mL)，更优选为0.1g:(0.5～10mL)。
根据本发明，步骤(4)中，两步法控温消解过程分为S1和S2两步。其中，S1、将混酸样品先匀速升温至100～120℃，并密封保温消解1～3h。S2、匀速升温至160～180℃，并密封保温消解3～5h。其中，S1和S2均速升温能够确保聚四氟乙烯消解管不会因为样品快速升温而反应剧烈导致消解管受热膨胀，并且能够避免出现样品喷溅或热解管胀裂等问题。S1中，消解温度为100～120℃，例如可以为100℃、105℃、110℃、115℃、120℃；消解时间为1～3h，例如可以为1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h。S1中，当消解温度低于100℃时，由于温度偏低，会使得样品预反应程度不够，进而影响S2的消解过程与效果；当消解温度高于120℃时，不仅会浪费加热能源，而且温度过高会使得反应时间短，反应过于剧烈，易出现安全问题；当消解时间短于1h时，消解不完全；当消解时间长于3h时，消解效率低且能源消耗大。S2中，消解温度为160～180℃，例如可以为160℃、165℃、170℃、175℃、180℃；消解时间为3～5h，例如可以为3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h、4h、4.2h、4.4h、4.6h、4.8h、5h。S2中，当消解温度低于160℃时，存在消解效率低且消解不完全而影响后续磷元素的测定等缺陷；当消解温度高于180℃时，不仅会浪费加热能源，而且温度过高会使得反应时间短、反应过于剧烈，易出现安全问题；当消解时间短于3h时，消解效率低，消解不完全；当消解时间长于5h时，会造成能源的浪费。此外，S1中匀速升温至100～120℃的速率优选为10℃/min以下，S2中匀速升温至160～180℃的速率优选为5℃/min以下，此时具有处理过程简便、消解效率高、过程稳定、安全性好且能够保障后续磷元素的测试精度优势。
根据本发明，步骤(5)中，两步法赶酸过程分为ST1和ST2两步。其中，ST1、将消解样品先均速降温至100～120℃，并恒温赶酸1～3h。ST2、均速升温至150～170℃，并恒温赶酸直至液体只有黄豆粒大小，之后冷却至室温。其中，ST1匀速降温且ST2均速升温能够确保消解管在开口赶酸过程稳定安全且高效。ST1中，赶酸温度为100～120℃，例如可以为100℃、105℃、110℃、115℃、120℃；赶酸时间为1～3h，例如可以为1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h。ST1中，当赶酸温度低于100℃时，具有赶酸效率低且时间长的缺陷；当赶酸温度高于120℃时，赶酸过程剧烈，易出安全问题；当赶酸时间短于1h时，赶酸不彻底；当赶酸时间长于3h，赶酸效率低且长时间做无用功。ST2中，赶酸温度为150～170℃，例如可以为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃；赶酸时间以使得液体只有黄豆粒大小为准。ST2中，当赶酸温度低于150℃时，具有二次赶酸不彻底的缺陷；当赶酸温度高于170℃时，赶酸过程剧烈，易出安全问题。此外，ST1中匀速降温至100～120℃的速率优选为10℃/min以下，ST2中匀速升温至150～170℃的速率优选为10℃/min以下，此时具有赶酸过程稳定且安全高效等优势。
根据本发明，步骤(6)中，磷元素含量检测的方式为用少量浓度为1～5％的稀硝酸水溶液冲洗装有赶酸样品的消解管管壁，将赶酸样品采用0.4～0.5μm针头过滤后无损地洗入50mL容量瓶中，定容摇匀，之后采用钼酸铵法检测磷元素含量。
根据一种优选实施方式，所述用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法包括：
(1)烘干：将畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭样品烘干至水分含量为0.1wt％以下，得到干燥样品；
(2)细磨：将干燥样品细磨至粒度≤100目，得到细磨样品；
(3)混酸：准确称取0.1～1.5g细磨样品，精确至0.0001g，置于消解管中，依次加入5～10mL硝酸(浓度为65％～68％)、2～5mL氢氟酸(浓度≥40％)和2～5mL高氯酸(浓度为70％～72％)混合均匀，硝酸、氢氟酸和高氯酸均为优级纯，得到混酸样品；
(4)两步法控温消解：对消解管加盖密封后置于控温消解仪内，以≤10℃/min的速率匀速升温至100～120℃保温消解1～3h，避免消解管瞬间受热引起膨胀损坏，再以≤5℃/min的速率匀速升温至160～180℃保温消解3～5h，得到消解样品；
(5)两步法赶酸：将消解样品开盖降温，开盖后的消解管在消解仪中先以≤10℃/min的速率均速降温至100～120℃恒温赶酸1～3h，避免高温雾沫夹带损失，再以≤10℃/min的速率均速升温至150～170℃恒温赶酸直至液体只有黄豆粒大小，之后冷却至室温，得到赶酸样品；
(6)磷元素含量测定：用少量浓度为1～5％的稀硝酸水溶液冲洗装有赶酸样品的消解管管壁，将赶酸样品采用0.4～0.5μm针头过滤后无损地洗入50mL容量瓶中，定容摇匀，之后采用钼酸铵法检测磷元素含量。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
试剂与仪器：HNO3(优级纯，国药)；HClO4(优级纯，国药)；HF(优级纯，国药)；2％HNO3：取20mL优级纯硝酸定容至1L；超纯水(电阻率≥18.2MΩ·cm)。电热恒温鼓风干燥箱(DHG-9240A)；万分之一天平(BAS224S)；50mL特氟龙消解管；电热消解仪；1mL/5mL移液枪(Eppendorf)；紫外分光光度计(UV-1100)；超纯水仪(英国ELGA公司)；比色管；50mL锥形离心管(Thermo Fisher Scientific公司)。
实验所选取猪粪从浙江省某养殖场收集，按如下步骤进行处理：将猪粪样品在烘箱中于85℃下烘干5h以将水分含量降低至0.1wt％以下，冷却后研磨过筛得到粒度≤100目的细磨样品，称取三组样品，分别为0.9978g、1.0689g、1.3264g。将三组样品分别置于特氟龙消解管中，依次加入5mL硝酸(浓度为68％，下同)、2mL氢氟酸(浓度为50％，下同)和2mL高氯酸(浓度为70％，下同)，得到混合物；加盖密封，将上述特氟龙消解管置于控温消解仪内，以8℃/min的速率匀速升温至120℃，保温消解1h；继续以3℃/min的速率匀速升温至180℃，保温消解3h；待消解液澄清后，取下开盖。将开盖后的消解管在控温消解仪中先以8℃/min的速率均匀降温至120℃恒温“赶酸”1h，再以8℃/min的速率匀速升温到160℃，“赶酸”至消解管中液体只有黄豆粒大小时将消解管取下，冷却。用少量2％稀硝酸冲洗消解管壁，将赶酸之后所得消解液采用0.45μm针头过滤后无损地洗入50mL容量瓶中，定容摇匀，供磷元素含量的测定。
采用钼酸铵法检测磷元素含量。具体地，开启紫外分光光度计，预热仪器，待仪器稳定后，调整仪器参数，使灵敏度和干扰物的水平在正常工作范围内。以纯净水作参比，配制0.02mg/L、0.04mg/L、0.12mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L磷标准使用液，绘制工作曲线。移取适当试样于50mL比色管中，用水稀释至50mL，分别向各份消解液中加入1mL抗坏血酸溶液混匀，30s后加2mL钼酸铵盐溶液充分混匀，室温下放置15min后，使用光程为10mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。扣除空白试验的吸光度后折算得到磷的含量。采用本发明的方法测定的猪粪中磷含量如表1所示。
表1猪粪中的磷元素含量表
Figure BDA0002582573520000071
实施例2
实验试剂和仪器与实施例1相同。选取浙江省某养殖场的猪粪，将其在不同热解温度(300℃、400℃、500℃、600℃和700℃)下绝氧热解，升温速率为15℃/min，终温停留时间为45min。固相产物“猪粪生物炭”冷却至室温后保存于干燥器中待分析。依据热解终温不同，将猪粪生物炭记为PMX，其中PM为猪粪，X代表热解终温。
按如下步骤进行处理：将猪粪生物炭样品在烘箱中于85℃下烘干2h以将水分含量降低至0.1wt％以下，冷却后研磨过筛得到粒度≤100目的细磨样品，称取PM300、PM400、PM500、PM600、PM700样品，分别为1.0345g、1.0798g、0.9986g、1.0054g、0.9935g。将样品分别置于特氟龙消解管中，依次加入10mL硝酸、10mL氢氟酸和2mL高氯酸，得到混合物；加盖密封，将上述消解管置于控温消解仪内，以5℃/min的速率匀速升温至120℃，保温消解3h；继续以3℃/min的速率匀速升温至180℃，保温消解5h；待消解液澄清后，取下开盖。将开盖后的消解管在控温消解仪中先以5℃/min的速率均匀降温至120℃恒温“赶酸”3h，再以5℃/min的速率匀速升温到150℃，“赶酸”至消解管中液体只有黄豆粒大小时将消解管取下，冷却。用少量2％稀硝酸冲洗消解管壁，将赶酸之后所得消解液采用0.45μm针头过滤后无损地洗入50mL容量瓶中，定容摇匀，供磷元素含量的测定。
采用钼酸铵法检测磷元素含量。具体地，开启紫外分光光度计，预热仪器，待仪器稳定后，调整仪器参数，使灵敏度和干扰物的水平在合理范围内。以纯净水作参比，配制0.02mg/L、0.04mg/L、0.12mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L磷标准使用液，绘制工作曲线。移取适当试样于50mL比色管中，用水稀释至50mL，分别向各份消解液中加入1mL抗坏血酸溶液混匀，30s后加2mL钼酸盐溶液充分混匀，室温下放置15min后，使用光程为10mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。折算得到磷的含量。采用本发明的方法测定的猪粪生物炭样品中磷含量如表2所示。
表2猪粪生物炭中的磷元素含量表
样品 称样量(g) 总磷含量(g/kg)
PM300 1.0345 23.95
PM400 1.0798 26.70
PM500 0.9986 29.70
PM600 1.0054 30.66
PM700 0.9935 32.24
实施例3
实验试剂和仪器与实施例1相同。选取浙江省某养殖场的猪粪，将其在不同热解温度(300℃、500℃和700℃)下绝氧热解，升温速率为15℃/min，终温停留时间为45min。固相产物“猪粪生物炭”冷却至室温后保存于干燥器中待分析。依据热解终温不同，将猪粪生物炭记为PMX，其中PM为猪粪，X代表热解终温。
按如下步骤进行消解：将猪粪生物炭样品在烘箱中于85℃下烘干2h以将水分含量降低至0.1wt％以下，冷却后研磨过筛得到粒度≤100目的细磨样品，称取PM300、PM500、PM700样品各两份，其中一份加入标准物质，质量分别为0.1000g、0.1000+0.0115g、0.1003g、0.1003+0.0104g、0.1001g、0.1001+0.0105g。增加空白加标回收试验，即在没有生物炭的空白样品基质中加入定量的标准物质。所述标准物质指在110℃下干燥2h，干燥器放冷的磷酸二氢钾标准物质。以上样品同时按照以下相同的处理步骤分析。将样品分别置于特氟龙消解管中，依次加入5mL硝酸、2mL氢氟酸和2mL高氯酸，得到混合物；加盖密封，将上述消解管置于控温消解仪内，以3℃/min的速率匀速升温至120℃，保温消解1h；继续以1℃/min的速率匀速升温至180℃，保温消解5h；待消解液澄清后，取下开盖。将开盖后的消解管在控温消解仪中先以5℃/min的速率均匀降温至120℃恒温“赶酸”2h，再以5℃/min的速率匀速升温到150℃，“赶酸”至消解管中液体只有黄豆粒大小时将消解管取下，冷却。用少量2％稀硝酸冲洗消解管壁，将赶酸之后所得消解液采用0.45μm针头过滤后无损地洗入50mL容量瓶中，定容摇匀，供磷元素含量的测定。
采用钼酸铵法检测磷元素含量。具体地，开启紫外分光光度计，预热仪器，待仪器稳定后，调整仪器参数，使灵敏度和干扰物的水平在合理范围内。以纯净水作参比，配制0.02mg/L，0.04mg/L，0.12mg/L，0.2mg/L，0.4mg/L，0.6mg/L磷标准使用液，绘制工作曲线。移取适当试样于50mL比色管中，用水稀释至50mL，分别向各份消解液中加入1mL抗坏血酸溶液混匀，30s后加2mL钼酸盐溶液充分混匀，室温下放置15min后，使用光程为10mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。折算得到磷的含量。采用本发明的方法测定的猪粪生物炭样品中磷含量及加标回收率如表3所示。
表3
样品 称样量(g) 总磷含量(mg) 加标回收率(％)
K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub> 0.0104 2.31 97.55
PM300 0.1000 2.76 /
PM300+K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub> 0.1000+0.0105 5.11 98.20
PM500 0.1003 3.04 /
PM500+K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub> 0.1003+0.0104 5.42 100.17
PM700 0.1001 3.48 /
PM700+K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub> 0.1001+0.0105 5.80 97.24
从以上结果可以看出，空白加标回收率为97.55％，样品加标回收率分别为98.20％、100.17％、97.24％。由此可见，本发明可实现猪粪及其生物炭固体样品中磷元素含量的测定，并且测量结果的相对标准偏差优于5％，加标回收率为97％～101％，可满足控制分析的要求。综合分析，本发明提供的方法适用于畜禽粪便及其生物炭中的消解处理，效率高，操作简单，消解过程彻底，未引入杂质磷元素，可准确测定畜禽粪便及其生物炭中的磷元素含量。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)烘干：将畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭样品烘干至水分含量为0.1wt％以下，得到干燥样品；
(2)细磨：将干燥样品细磨至粒度≤100目，得到细磨样品；
(3)混酸：准确称取一定用量的细磨样品，将其与酸液混合均匀，所述酸液为硝酸、氢氟酸和高氯酸按照体积比(1～5):1:(0.4～2.5)的混合酸，得到混酸样品；
(4)两步法控温消解：将混酸样品先匀速升温至100～120℃密封保温消解1～3h，再匀速升温至160～180℃密封保温消解3～5h，得到消解样品；
(5)两步法赶酸：将消解样品先均速降温至100～120℃恒温赶酸1～3h，再均速升温至150～170℃恒温赶酸直至液体只有黄豆粒大小，之后冷却至室温，得到赶酸样品；
(6)磷含量测定：对赶酸样品中的磷元素含量进行定量检测。
2.根据权利要求1所述的用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述烘干的条件包括烘干温度为80～100℃，烘干时间为2～5h，烘干方式为真空烘干。
3.根据权利要求1所述的用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，其特征在于，步骤(3)中，细磨样品的准确称取量为0.1～1.5g，称量精确至0.0001g。
4.根据权利要求1所述的用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述酸液中硝酸的浓度为65％～68％，高氯酸的浓度为70％～72％，氢氟酸的浓度为40％以上，且硝酸、高氯酸和氢氟酸均为优级纯；所述混酸的方式为往细磨样品中依次加入硝酸、氢氟酸和高氯酸。
5.根据权利要求4所述的用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，其特征在于，步骤(3)中，在混酸过程中，细磨样品与酸液的用量比为0.1g:(0.5～20mL)。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，其特征在于，步骤(4)中，匀速升温至100～120℃的速率为10℃/min以下，匀速升温至160～180℃的速率为5℃/min以下。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，其特征在于，步骤(5)中，均速降温至100～120℃的速率为10℃/min以下，均速升温至150～170℃的速率为10℃/min以下。
8.根据权利要求1～5中任意一项所述的用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，其特征在于，所述混酸、两步法控温消解和两步法赶酸在同一消解管中进行；所述消解管为特氟龙消解管，容量≥50mL。
9.根据权利要求8所述的用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，其特征在于，步骤(6)中，磷元素含量检测的方式为用少量浓度为1～5％的稀硝酸水溶液冲洗装有赶酸样品的消解管管壁，将赶酸样品采用0.4～0.5μm针头过滤后无损地洗入50mL容量瓶中，定容摇匀，之后采用钼酸铵法检测磷元素含量。
10.根据权利要求1～5中任意一项所述的用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法，其特征在于，所述畜禽粪便和/或畜禽粪便生物炭为猪粪和/或猪粪绝氧热解后所得的猪粪生物炭。
CN202010671827.0A 2020-07-14 2020-07-14 一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法 Pending CN112014174A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010671827.0A CN112014174A (zh) 2020-07-14 2020-07-14 一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010671827.0A CN112014174A (zh) 2020-07-14 2020-07-14 一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112014174A true CN112014174A (zh) 2020-12-01

Family

ID=73498712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010671827.0A Pending CN112014174A (zh) 2020-07-14 2020-07-14 一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112014174A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104777105A (zh) * 2015-04-03 2015-07-15 四川省畜牧科学研究院 一种畜禽粪便中磷的检测技术
CN106092720A (zh) * 2016-08-19 2016-11-09 上海应用技术学院 一种土壤检测‑测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法
CN106370510A (zh) * 2016-10-21 2017-02-01 天津大学 一种微波消解玻璃体的方法
CN108254244A (zh) * 2017-11-20 2018-07-06 包头东宝生物技术股份有限公司 明胶中的金属含量的测定方法及处理方法
CN108918644A (zh) * 2018-06-05 2018-11-30 江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所 一种同时测定畜禽粪便中19种元素含量的方法
AU2019100873A4 (en) * 2019-08-08 2019-09-12 Agro-Environmental Protection Institute, Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the People's Republic of China Analytical method for simultaneously determining content of harmful heavy metals in edible fungi cultivation matrix by using combined digestion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104777105A (zh) * 2015-04-03 2015-07-15 四川省畜牧科学研究院 一种畜禽粪便中磷的检测技术
CN106092720A (zh) * 2016-08-19 2016-11-09 上海应用技术学院 一种土壤检测‑测定总钠钾钙含量的微波消解前处理方法
CN106370510A (zh) * 2016-10-21 2017-02-01 天津大学 一种微波消解玻璃体的方法
CN108254244A (zh) * 2017-11-20 2018-07-06 包头东宝生物技术股份有限公司 明胶中的金属含量的测定方法及处理方法
CN108918644A (zh) * 2018-06-05 2018-11-30 江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所 一种同时测定畜禽粪便中19种元素含量的方法
AU2019100873A4 (en) * 2019-08-08 2019-09-12 Agro-Environmental Protection Institute, Ministry of Agriculture and Rural Affairs of the People's Republic of China Analytical method for simultaneously determining content of harmful heavy metals in edible fungi cultivation matrix by using combined digestion

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
生态环境部 《土壤环境监测分析方法》编委会: "《土壤环境监测分析方法》", 28 February 2019, 中国环境出版集团 *
程水源 等: "《机场区域大气污染物排放特征及其对周边空气质量的影响研究》", 31 May 2020, 中国环境出版集团 *
齐文启, 中国环境科学出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shen et al. Effect of pyrolysis temperature on characteristics, chemical speciation and environmental risk of Cr, Mn, Cu, and Zn in biochars derived from pig manure
Zhang et al. Assessing the stability in composting of penicillin mycelial dreg via parallel factor (PARAFAC) analysis of fluorescence excitation–emission matrix (EEM)
CN110887724A (zh) 一种检测生物样品中微量无机元素的样品前处理方法
CN103344594B (zh) 粉煤灰中氨释放量的检测方法
Robinson et al. Determination of selenium and arsenic by distillation
CN104749120A (zh) 利用超级微波消解石墨炉原子吸收光谱法测定食用油中砷含量的方法
CN107367470A (zh) 一种钼酸铵分光光度法测定水中总磷的方法
CN103822886A (zh) 生物腐植酸的分析检测及其碳系数的测定方法
CN107515241B (zh) 一种快速对饲料中多种重金属同时进行检测的方法
CN102128835B (zh) 基于aa3型流动注射分析仪的土壤全氮含量测定方法
CN110274882A (zh) 大米中镉的测定方法
CN102879392A (zh) 一种检测植物体中铀含量的方法
Shan et al. Effects of persulfate-assisted hydrothermal treatment of municipal sludge on aqueous phase characteristics and phytotoxicity
CN107102039A (zh) 一种银掺杂二硫化钼复合材料混合液的制备方法
CN112014174A (zh) 一种用于测定畜禽粪便及其生物炭中磷元素含量的方法
CN110438115A (zh) 一种提高铅DNAzyme稳定性的固定化酶方法及应用
CN112147272B (zh) 一种使用高精度光热电位分析仪检测活性污泥cod的方法
Lehtokari et al. Determination of ATP from compost using the firefly bioluminescence technique
CN103234876A (zh) 一种获得好氧堆肥微结构表征参数的方法
CN100489496C (zh) 污泥脱氢酶活性测定方法
CN113848245B (zh) 一种icp-ms测定植物中痕量金的方法、前处理试剂及其应用
CN1246696C (zh) 一种有机无机复混肥品质的鉴别方法
CN101051027A (zh) 一种以分光光度法水相测定水或废水中微量汞的方法
Tu et al. Optimizing Conditions for the Measurement of Soil Inorganic Nitrogen with a Micro-Plate Reader
CN113720828A (zh) 一种微波消解-icp-aes法测定新鲜植物样品中磷、硫的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination