NL1014635C1

NL1014635C1 - Werkwijze voor het bepalen van het gehalte aan stikstof en/of fosfor in drijfmest, monsternemer voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze.

Info

Publication number: NL1014635C1
Application number: NL1014635A
Authority: NL
Inventors: Marijke Marcella Emma V Steene; Lieven Van Vooren; Peter Andru Oscar Vanrolleghem; Nikolaj Walraven
Original assignee: Eijkelkamp Agrisearch Equip Bv
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-17

Description

< *t «

Werkwijze voor het bepalen van het gehalte aan stikstof en/of fosfor in drijfmest, monsternemer voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van het gehalte aan stikstof en fosfor in drijfmest, in het bijzonder afkomstig van varkens of runderen, met name met een droge stof 5 gehalte van minder dan 3 0%, in het bijzonder minder dan 15%.

Een bekende werkwijze voor het bepalen van het gehalte aan stikstof en/of fosfor in drijfmest omvat de stap van het nemen van een monster van de drijfmest, welk 10 monster in een afsluitbare monsterpot geplaatst wordt. Dit monster wordt naar een laboratorium vervoerd, alwaar het drijfmestmonster aan een zware destructie onderworpen wordt gedurende drie uur bij ongeveer 300°C, waardoor een drijfmestdestruaat in oplossing verkregen wordt. In deze 15 destructie wordt al het fosfor en het stikstof in het monster omgezet. Men laat het destruaat afkoelen tot kamertemperatuur, hetgeen gebruikelijk een dag in beslag neemt. Hierna voegt men chemicaliën toe aan het drijfmest-destruaat voor het opwekken van een kleurreactie, en door 20 het meten van de kleurreactie wordt de concentratie stikstof en/of fosfor bepaald. Hoewel een dergelijke werkwijze een betrouwbare meting van het stikstof en/of fosforgehal-te levert, levert een dergelijke werkwijze pas na vijf

in1 ar3S

2 dagen of meer een resultaat. Bij rechtstreeks transport van de drijfmest naar de plaats van toepassing, bijvoorbeeld bouwland of grasland, kan niet op dit resultaat gewacht worden bij het bepalen van de te transporteren 5 hoeveelheid. De tijdsduur tussen bemonstering en analyseresultaat legt een grote druk op de drij fmestafzetmarkt, mede omdat de gebruikers van de drijfmest niet het risico willen lopen van heffing achteraf voor een teveel aan gebruikte fosfor en stikstof. Er bestaat dus een behoefte 10 aan een werkwijze voor het snel en ter plekke bepalen van het gehalte aan stikstof en/of fosfor in drijfmest.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om aan deze behoefte tegemoet te komen.

Hiertoe wordt een werkwijze van de bovenbeschre-15 ven soort volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de stap van het destrueren van het monster drijfmest de stappen omvat van het plaatsen van het monster in een destructie-vat, en het toevoegen van een destructie-oplossing bevattende een zuur en een oxidator. Een dergelijke destructie 20 neemt slechts enkele minuten in beslag zonder dat er zware laboratoriumuitrusting nodig is, waardoor een bepaling van het gehalte aan stikstof en/of fosfor ter plekke kan geschieden.

Bij voorkeur is het zuur zwavelzuur.

25 Bij voorkeur is de oxidator waterstofperoxide.

In het bijzonder geschikt is gebleken wanneer de oplossing bestaat uit een hoeveelheid zwavelzuur en waterstofperoxide gelijk aan of overeenkomend met 20 ml 95% tot 98% zwavelzuur en 15ml 30% waterstofperoxide.

30 Een in het bijzonder voor analyse ter plaatse geschikte werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de werkwijze aanvullend de volgende stappen omvat: - het toevoegen van chemicaliën aan het drijfmest des truaat voor het opwekken van een kleurreactie, en 3 5 - het aan de hand van het meten van de kleurre actie bepalen van de concentratie stikstof en/of fosfor.

In een voorkeursuitvoering van een werkwijze 1014635 3 volgens de uitvinding bevat de destructie-oplossing verder een katalysator, die bij voorkeur kopersulfaat bevat. Door het gebruik van een katalysator kan de destructie naar wens verder versneld worden. Hoewel verscheidene mogelijk-5 heden ter beschikking staan voor het bepalen van het gehalte aan stikstof en/of fosfor uitgaande van het inventief verkregen destruaat, is uit proeven gebleken dat het voordelig is dat na het destrueren het drijfmestdestruaat toegestaan wordt om af te koelen, hetgeen ongeveer 10 10 minuten in beslag neemt, waarna het drijfmestdestruaat met een bepaalde hoeveelheid leidingwater, bijvoorbeeld 760 ml leidingwater, tot een meetoplossing verdund wordt. Voor het bepalen van het gehalte aan fosfor wordt een fosfor-deelmonster van de meetoplossing in een fosformeethouder 15 geplaatst, en een hoeveelheid chemicaliën, bij voorkeur vanadiummolybdaat en ascorbinezuur, voor het opwekken van een kleurreactie, in de fosformeethouder toegevoegd. Voor het bepalen van het gehalte aan stikstof wordt een stik-stofdeelmonster van de meetoplossing in een stikstofmeet-20 houder geplaatst, een hoeveelheid loog, in het bijzonder natronloog, aan de stikstofmeethouder toegevoegd, teneinde een voor de latere meting geschikt pH-waarde te verkrijgen, alsmede een hoeveelheid chemicaliën, bij voorkeur natriumdichloorisocyanuraat en natriumnitroprusside. Hier-25 door wordt een kleurreactie verkregen, waarbij door meting van de kleurreactie, bij voorbeeld door een fotometer of een kleurstrookje, het gehalte aan stikstof respectievelijk fosfor bepaald kan worden.

Teneinde nauwkeuriger analyseresultaten te 30 verkrijgen wordt een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat de stap van het destrueren van het monster drijfmest de stap omvat van het verwarmen van het monster met behulp van een destructie-magnetron.

Alternatief kan de stap van het destrueren van 35 het monster drijfmest de stap omvatten van het verwarmen van het monster met behulp van een infrarood-oven.

Hoewel het bepalen van de stikstof- en fosforge- I014635 4 haltes door kleurbepaling cq. fotometrie kan geschieden, is het alternatief mogelijk de concentratie stikstof en/of fosfor te meten met behulp van titratie.

De uitvinding heeft verder betrekking op een 5 monsternemer voor het uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding, welke monsternemer voorzien is van: - een destructievat, - een destructie-oplossing bevattende ten minste een zuur, bij voorkeur zwavelzuur, en een oxidator, bij 10 voorkeur waterstofperoxide, monsterneemmiddelen voor het nemen van een deelmonster van verdunde destructie-oplossing, - chemicaliën die in combinatie met het deelmonster een kleurreactie opwekken, en 15 - bepalingsmiddelen voor het aan de hand van de kleurreactie bepalen van het gehalte aan stikstof en/of fosfor.

De uitvinding heeft verder betrekking op een monsternemer die monsternemer voorzien is van drie modu-20 les: een monsterkamer waar homogenisatie, sub-mon-stername en gedeeltelijke destructie door een zuur en een oxidator en verdunning van het sub-monster plaatsvindt, de destructiemagnetron waar het sub-monster 25 volledig gedestrueerd en vervolgens verdund wordt met water, een titratie-unit waar de titrimetrische analyse van het stikstof en fosforgehalte plaatsvindt. Een dergelijke monsternemer is geschikt om op een vrachtauto, die 30 mest transporteert, te plaatsen.

Enige uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding zullen hierna bij wijze van voorbeeld beschreven worden aan de hand van de tekening.

Hierin toont: 35 figuur 1 schematisch een uitvoeringsvorm van een monsternemer volgens de uitvinding, figuur 2 schematisch een stroomschema van de 1014635 5 monsternemer volgens figuur 1, en figuur 3 schematisch de destructiebuis gebruikt in de monsternemer van figuur 1.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op 5 een werkwijze voor het bepalen van het gehalte aan stikstof en fosfor in drijfmest, in het bijzonder afkomstig van varkens of runderen. Hierbij wordt onder drijfmest een mestsoort verstaan met een droge stof gehalte van met name maximaal 30%, dus geen vaste mest.

10 In een uitvoering van de inventieve werkwijze wordt een monster van de drijfmest genomen en in eerste instantie bijvoorbeeld in een monsterpot geplaatst.

Van dit monster wordt een submonster van bij -voorbeeld 4 ml genomen, bijvoorbeeld door een spuit met 15 een opneemopening van ongeveer 8 mm. Alternatief kunnen natuurlijk ook andere hoeveelheden zoals 5 ml of 10 ml genomen worden. Deze afmeting is geschikt voor zowel het opnemen in de spuit van de vloeibare als vaste bestanddelen van de drijfmest. Echter kan ook een submonster door 20 afweging genomen worden.

Volgens de uitvinding wordt dit submonster gedestrueerd door het plaatsen van het submonster in een destructievat, en het toevoegen van een destructie-oplos-sing bevattende een zuur en een oxidator. In het vervolg 2 5 zal de uitvinding beschreven worden aan de hand van het gebruik van zwavelzuur en waterstof-peroxide, hoewel ook andere daarmee overeenkomende zuren respectievelijk oxida-toren gebruikt kunnen worden. Hoewel verschillende de-structieoplossingen gebruikt kunnen worden, is het geble- 3 0 ken dat een destructie-oplossing bestaande uit 20 ml 98% zwavelzuur en I5ml 30% waterstofperoxide zeer geschikt is. Een dergelijke destructie neemt slechts enkele minuten in beslag, en benodigd geen extra verwarming of aanvullende laboratoriumuitrusting. Eventueel kan het destructievat 35 handmatig geschud worden.

Een voorkeursuitvoering van een werkwijze volgens de uitvinding, waarin de werkwijze het toevoegen van 1014635 6 chemicaliën aan het drijfmestdestruaat voor het opwekken van een kleurreactie, en het aan de hand van het meten van de kleurreactie bepalen van de concentratie stikstof en/of fosfor bevat, zal hierna beschreven worden.

5 Door het gebruik van een katalysator, waarbij in het bijzonder, echter niet beperkend, 1 ml 0,4 molair kopersulfaat pentahydraat als katalysator geschikt is gebleken, kan de destructie naar wens verder versneld worden.

10 In deze destructie wordt al het fosfor in het submonster omgezet, en het stikstof ongeveer voor 80 90%.

Door deze destructie wordt het submonster warm, maar kan men het destruaat toestaan af te koelen, door dit 15 ongeveer 10 minuten ongemoeid te laten staan.

Hierna wordt het drijfmestdestruaat met een bepaalde hoeveelheid leidingwater, bijvoorbeeld 760 ml leidingwater, tot een meetoplossing verdund. Hierbij wordt opgemerkt dat het niet nodig is demiwater te gebruiken.

20 Volgens de uitvinding worden de gehaltes aan stikstof respectievelijk fosfor apart bepaald, hetgeen hierna nader zal worden verduidelijkt.

Voor het bepalen van het gehalte aan fosfor wordt een fosfordeelmonster van bijvoorbeeld ongeveer 0,4 25 ml van de meetoplossing in een fosformeethouder geplaatst. Deze hoeveelheid kan bijvoorbeeld met een variabel pipet afgemeten worden. Hierna, of alternatief kan deze al aanwezig zijn, wordt een hoeveelheid chemicaliën, bij voorkeur 0,5 ml vanadiummolybdaat en ascorbinezuur, voor 3 0 het opwekken van een kleurreactie, in de fosformeethouder toegevoegd. Hierbij dient de fosformeethouder enige tijd geschud te worden, en kan na ongeveer 10 minuten wachten de eigenlijke bepaling van het fosforgehalte plaatsvinden. Hierbij wordt opgemerkt dat chemicaliën voor het opwekken 35 van een kleurreactie voor het bepalen van het fosforgehalte in oppervlaktewater op zich bekend zijn. Deze chemicaliën zijn zonder meer van toepassing in de onderhavige 1014635 7 uitvinding, daar de zuurgraad van het drijfmest vergelijkbaar is met de zuurgraad nodig voor het bepalen van het fosforgehalte in oppervlaktewater met behulp van deze bekende chemicaliën.

5 Voor het bepalen van het gehalte aan stikstof wordt een stikstofdeelmonster van bijvoorbeeld ongeveer 0,2ml van de meetoplossing in een stikstofmeethouder geplaatst. Een hoeveelheid chemicaliën, bij voorkeur natri-umdichloorisocyanuraat en natriumnitroprusside, wordt aan 10 de stikstofmeethouder toegevoegd of is daar reeds aanwezig. Deze chemicaliën zorgen voor de kleurreactie noodzakelijk voor het bepalen van het stikstofgehalte. Hierbij wordt opgemerkt dat chemicaliën voor het opwekken van een kleurreactie voor het bepalen van het stikstofgehalte in 15 oppervlaktewater op zich bekend zijn. Deze chemicaliën zijn echter niet zonder meer van toepassing in de onderhavige uitvinding, daar de zuurgraad van het drijfmest verschillend is van die die nodig is voor het bepalen van het stikstofgehalte in oppervlaktewater met behulp van 20 deze bekende chemicaliën. Om de voor de kleurreactie gewenste pH-waarde te bereiken, wordt een hoeveelheid loog, bij voorbeeld 1 druppel 32% natronloog, aan de stikstofmeethouder toegevoegd.

Hierdoor wordt een kleurreactie verkregen, 25 waarbij door meting van de kleurreactie, bij voorbeeld door een op zich bekende fotometer of een op zich bekende kleurstrookjes, het gehalte aan stikstof respectievelijk fosfor bepaald kan worden. Deze bepaling van de gehaltes is op zich bekend.

30 Hoewel de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding al snel, binnen ongeveer één uur een redelijk betrouwbaar resultaat levert, dient het volgende opgemerkt te worden. De destructie zet wel het fosfor nagenoeg volledig om, echter wordt het stikstof slechts voor 80 -35 90% omgezet. Hierdoor is de bepaling van het fosforgehalte wel betrouwbaar, maar zou in sommige gevallen de bepaling van het stikstofgehalte zonder met dit feit rekening te 014635 8 houden niet voldoende betrouwbaar kunnen zijn. Teneinde tot een betrouwbare bepaling van het stikstofgehalte te komen, is het mogelijk om vooraf een groot aantal vergelijkende metingen aan verschillende drijfmestmonsters te 5 verrichten enerzijds door de traditionele werkwijze en anderzijds door de inventieve werkwijze. Als gevolg hiervan kan dan een vergelijkingstabel of regressietabel opgesteld worden, die het mogelijk maakt de waarden verkregen door de inventieve werkwijze om te zetten in meer 10 betrouwbare waarden. Een dergelijke vergelijkingstabel zou dan bijvoorbeeld opgeslagen kunnen worden, met een geschikte programmatuur, in de middelen voor het bepalen van het stikstofgehalte.

De uitvinding heeft verder betrekking op een 15 monsternemer voor het uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding waarbij een kleurreactie opgewekt wordt. In principe is deze monsternemer voorzien van een destructie-vat, een destructie-oplossing bevattende ten minste zwavelzuur en waterstofperoxide, monsterneemmiddelen voor het 20 nemen van een deelmonster van verdunde destructie-oplossing, chemicaliën die in combinatie met het deelmonster een kleurreactie opwekken, en bepalingsmiddelen voor het aan de hand van de kleurreactie bepalen van het gehalte aan stikstof en/of fosfor.

25 Door de inventieve werkwijze en met de inventie ve monsternemer kan binnen één uur met . behulp van een kleurreactie een redelijk betrouwbare waarde van de gehaltes aan stikstof respectievelijk fosfor verkregen zijn.

Hierna zal de uitvoeringsvorm van de werkwijze 30 beschreven worden waarin additioneel gebruik gemaakt wordt van verwarming door een destructiemagnetron, en titratie voor de bepaling van de concentraties stikstof en fosfor.

Voordat het totale stikstof- en fosforgehalte in drijfmest bepaald kan worden met een titrimeter, is het 35 wenselijk om het drijfmestmonster te homogeniseren, een sub-monster (analysemonster) te nemen en het sub-monster te destrueren.

10 1 4635 9

Zo schrijft het zogenaamde Accreditatie Programma 0 5 (AP-05) voor dat dri j fmestmonsters met een droge stofgehalte kleiner dan 30% gehomogeniseerd dienen te worden voorafgaand aan de destructie en analyse van het 5 totale stikstof- of fosforgehalte. De drijfmest kan gehomogeniseerd worden met een staafmixer met een regelbare rotatiesnelheid van ten minste 10000 omwentelingen per minuut.

Om de representativiteit van het analysemonster 10 te waarborgen wordt een Ultra Turrax T25-S25KV-25-G-IL gebruikt waarmee de drijfmest in de pot gehomogeniseerd kan worden.

Als alternatief voor een staafmixer zou in de pot een schroef met vier snijkanten kunnen worden gemaakt 15 die aangedreven wordt door een motor onder de pot.

Onder een sub-monster, ook wel analysemonster genoemd, wordt in dit verband verstaan, de afzondering van een kleine hoeveelheid (1-5 gram) drijfmest uit het vrachtmonster (circa 0,75 kg).

20 Met een spuit met een inhoud van 5 ml en een opening van 8 mm wordt een analysemonster van drijfmest, met een droge stofgehalte van 0-15%, genomen.

Voordat het stikstof- en fosforgehalte in mest gemeten kan worden met behulp van titrimetrie, moeten alle 25 stikstof- en fosforverbindingen eerst omgezet worden naar ammonium en ortho-fosfaat. Dit kan door het sub-monster te destrueren, ofwel in oplossing te brengen. De destructie van drijfmestmonsters in conventionele destructieblokken kost veel tijd (circa 3 uur).

3 0 Het gebruik van magnetrons verkort deze tijd aanzienlijk. Twee soorten magnetrons kunnen gebruikt worden, namelijk een zogenaamde open magnetron en een zogenaamde gesloten magnetron.

In de open magnetron worden de mestmonsters in 3 5 een open glazen buis gedestrueerd. De druk in de buis is atmosferisch en de temperatuur kan oplopen tot 450°C. Op de glazen buis kan een refluxsysteem geplaatst worden, 1014635 10 zodat vloeistoffen en vluchtige bestanddelen nauwelijks kunnen ontsnappen. In de destructiebuis kunnen tijdens het destructieproces reagentia worden toegevoegd.

In de gesloten magnetron worden de mestmonsters 5 in een gesloten teflon vaatje gedestrueerd. De druk en de temperatuur in de destructievaatjes kunnen oplopen tot maximaal 30 bar en 220°C. Doordat de vaatjes gesloten zijn, kunnen vluchtige bestanddelen niet ontsnappen.

Stikstof- en fosforanalyses uitgevoerd in magne-10 trondestruaten en in destruaten verkregen volgens het voorgeschreven destructieprotocol (AP-05) geven vergelijkbare resultaten. De gebruikte destructietijden variëren van 30-50 minuten.

Naast de betere prestatiekenmerken van de open 15 magnetron ten opzichte van de gesloten magnetron biedt de open magnetron betere vooruitzichten op volledig te automatiseren methodes. Door het open karakter van de open magnetron is het mogelijk om het mestmonster en de reagentia eenvoudig in de magnetron te brengen en het verkregen 20 destruaat vervolgens te verwijderen. De open magnetron is bij voorkeur uitgerust met een luchtwasser (aspivap). Tijdens de destructie worden de vrijkomende zure dampen afgezogen en geneutraliseerd in het aspivap-systeem. Dit betekent dat de destructie buiten de zuurkast kan plaats-25 vinden.

Onder monstervoorbewerking wordt de homogenisa-tie van het drijfmestmonster en de snelle destructie van het sub-monster verstaan. Deze processen zijn geautomatiseerd. De ultra-turrax, het instrument waarmee het drijf-30 mestmonster wordt gehomoginiseerd, en de magnetron worden aangestuurd door een industriële PC.

Na homogenisatie van de drijfmest wordt met behulp van een volumetrische spuit met een inhoud van 10 ml en een opening van 8 mm een sub-monster van 5 ml geno-3 5 men. De spuit werkt op perslucht. Na opname van het sub-monster wordt het in de sub-monsterkamer gebracht. Dit is een teflonkamer met een inhoud van 245 ml.

1fi14R 3 5 11

In figuur 1 is een schematische tekening van de monsternemer weergegeven. De monsternemer bestaat globaal uit drie modules: - De monsterkamer 3: hier vindt de homogenisa- 5 tie, sub-monstername en gedeeltelijke destructie en verdunning van het sub-monster plaats.

- De destructie magnetron 4: hier wordt het sub-monster volledig gedestrueerd en vervolgens verdund met water 10 - De titratie-unit 6; hier vindt de titrimetri- sche analyse van het stikstof en fosforgehalte plaats.

De drie modules zijn onderling verbonden middels slangen, pompen en kleppen 14. De slangen zijn van teflon. De slang die de sub-monsterkamer 2 verbindt met de magne-15 tron 4 heeft een interne diameter (ID) van 6,0 mm en een uitwendige diameter (UD) van 8,0 mm. Alle overige teflon slangen hebben een ID van 1,5 mm en een UD van 3,2 mm. De pompen zijn van het merk FMI en worden aangestuurd door de M0C0N-ST1. De kleppen zijn van het merk Takasago en hebben 20 een interne diameter van 1,5 mm. De slangen, kleppen en pompen zijn weergegeven in een stroomschema (figuur 2) . Het stroomschema geeft aan hoe de drie modules onderling verbonden zijn en hoe de vloeistofstromen in de monsternemer verlopen.

25 De monsterkamer is een metalen constructie van circa 20 cm breed, 40 cm diep en 70 cm hoog. De monsterkamer is uitgerust met een ultra-turrax 12, een monster-spuit, een sub-monsterkamer en een plateau om de pot 1 op te plaatsen.

30 Met de ultra-turrax wordt het drijfmestmonster gehomogeniseerd. De ultra-turrax is van het merk IKA, type T25-S25KV-25-G-IL en werkt op 220 V. Met de monsterspuit wordt het sub-monster genomen. De monsterspuit is van het merk BD (leverancier Eraergo), type 611212-10. De opening 35 van de spuit is uitgeboord tot een diameter van 8 mm. De ultra-turrax en de monstername spuit zijn bevestigd aan een horizontale rail. Ze kunnen met behulp van perslucht 1n14635 12 in horizontale richting over de rail verplaatst worden. Aan de horizontale rail zijn twee eindstops bevestigd. Deze eindstops geven aan waar de ultra-turrax en de mon-stername spuit zich bevinden tijdens het meetproces.

5 De sub-monsterkamer is van teflon en heeft een volume van 245 ml. In de sub-monsterkamer vindt de voorde-structie en verdunning van het sub-monster plaats. De sub-monsterkamer heeft een toevoer voor chemicaliën, een afzuiging voor zure dampen en een afvoer voor het voorbe-10 handelde mestmonster. De chemicaliën worden met een pomp naar de sub-monsterkamer gepompt. De zure dampen die in de sub-monsterkamer ontstaan tijdens de reactie met zwavelzuur en waterstofperoxide worden actief afgezogen door een luchtwasser 8. De luchtwasser is van het merk Prolabo en 15 bestaat uit een vacuümpomp en vier wasflessen. Twee was-flessen bevatten lucht. In de andere twee flessen zit water en 10% natronloog. De afvoer van het voorbehandelde sub-monster wordt geregeld middels een klep van teflon met een interne diameter van 6 mm. De klep wordt aangestuurd 20 (open/dicht) met behulp van perslucht.

De sub-monsterkamer is bevestigd op het plateau waar ook de pot op geplaatst wordt. Het plateau is bevestigd op een cilinder. Met behulp van perslucht kan de cilinder waarop het plateau, de pot en de sub-monsterkamer 25 op zijn bevestigd in verticale richting bewogen worden. Eindstops geven aan waar de pot en de sub-monsterkamer zich bevinden tijdens het meetproces.

De sub-monsterkamer is middels een teflon slang (ID=6,0 mm en UD=6,4 mm), gekoppeld aan de destructiebuis 30 5. In figuur 3 is de destructiebuis schematisch weergege ven. Het voorbehandelde mestmonster in de sub-monsterkamer wordt middels perslucht naar de destructiebuis overgebracht .

In figuur 3 is de buis schematisch weergegeven. 35 De buis is van kwarts en heeft een volume van 200 ml.

De in dit voorbeeld gebruikte magnetron is van het merk Prolabo. De magnetron werkt op 220 V. De magne- 1014635 13 tron heeft een omvormer zodat deze ook op 24 V werkt. Omdat er in de destructiebuis een glazen pijpje zit om de buis leeg te kunnen pompen (figuur 3) is het niet mogelijk om een roervlo vrij in de buis rond te laten draaien. Een 5 magneetroerder kan daarom niet gebruikt worden. Aldus wordt het destruaat in de destructiebuis doorborreld met lucht. Doorborrelen van het destruaat is wenselijk om kookvertraging te voorkomen en om het destruaat goed te mengen. Tijdens de destructie van het sub-monster wordt 10 via de afvoerbuis lucht ingebracht en via de luchtafvoer worden de zure dampen naar de luchtwasser gepompt.

De titratie-unit bestaat uit een dosimat 7, een pH electrode 13, een titratievaatje, een Knick-pH versterker, een PT-1000 temperatuur meter, een mechanische roer-15 der en een spoelsysteem.

Na destructie en verdunning van het sub-monster in de magnetron wordt 25 ml destruaat naar het titratievaatje gepompt met een FMI pompje. In het titratievaatje vindt de titratie plaats. Het destruaat (pH < 1) wordt met 20 IN natronloog snel op pH 3 gebracht. De 1 N natronloog wordt met een FMI pompje naar het titratievat gepompt. Nadat de pH-electrode heeft geconstateerd dat pH 3 bereikt is, wordt met 0,1 N natronloog de titratie uitgevoerd. De 0,1 N natronloog wordt nauwkeurig (0,001 ml) met de dosi-25 mat gedoseerd naar het titratievat. Het titratiemodel zorgt ervoor dat de 0,1 N natronloog zodanig gedoseerd

wordt dat de pH bij iedere stap met 0,1 pH eenheid toeneemt. De pH electrode, die gekoppeld is aan de Knick pH

versterker, meet gedurende de titratie nauwkeurig (0,01 pH 3 0 eenheid) de pH. Omdat de pH afhankelijk is van de temperatuur van de vloeistof, wordt gedurende de titratie de vloeistoftemperatuur gemeten met een PT-1000. De pH wordt gecorrigeerd voor de vloeistoftemperatuur. De mechanische roerder mengt gedurende de titratie de vloeistof om grote 35 pH schommelingen te voorkomen. Na de titratie wordt het titratievat gereinigd met een zogenaamd "nozzle systeem". Dit systeem sproeit een fijne nevel tegen de wand van het 1014635 14 titratievat. Hierdoor wordt het vat volledig gereinigd.

Om met een druk op de knop het stikstof- en fosforgehalte van een drijfmestmonster te kunnen bepalen moeten alle processtappen automatisch aangestuurd worden.

5 De monsternemer wordt bijvoorbeeld aangestuurd door een industriële PC 9, merk IPC 104 System (firma SSV).

De cilinder, waarop de pot en de sub-monsterka-mer staat, gaat omhoog zodat de monsterspuit en de ultra-turrax in de drijfmest zitten.

10 De ultra-turrax gaan aan. Het drijfmestmonster wordt voor de duur van 1 minuut bij 100 00 toeren per minuut gehomogeniseerd.

Na de homogenisatie zuigt de spuit 5 ml mest op, duwt de spuit weer leeg en neemt voor de tweede keer 5 ml 15 mest op. De sub-monstername dient in twee stappen uitgevoerd te worden om de inwendige wand van de spuit eerst te bevochtigen. Wanneer dit niet gebeurt dan wordt minder dan 5 ml mest opgezogen.

De zuiger waarop de pot en de sub-monsterkamer 20 staat, zakt naar beneden (verticale beweging) en de spuit wordt boven de sub-monsterkamer geplaatst (horizontale beweging). Bij deze horizontale beweging komt de ultra-turrax boven een lekbakje te hangen.

De zuiger waarop de sub-monster en de pot staan 25 duwt de teflon kamer tegen de monstername spuit aan (verticale beweging). De teflon kamer en de spuit vormen samen een afgesloten geheel.

Pomp 1 doseert 2 0 ml 95-97% zwavelzuur in de sub-monsterkamer.

30 De zuiger drukt het sub-monster in de sub-mon sterkamer .

Pomp 1 doseert 15 ml 30% waterstofperoxide in de sub-monsterkamer.

In de sub-monstername vindt afbraak van het sub-35 monster plaats. De temperatuur loopt op tot circa 140°C. De zure dampen die ontstaan worden afgezogen en gewassen door het aspivap-systeem.

014635 15

Na een reactietijd van 7,5 minuten wordt de klep onder aan de teflon kamer geopend en wordt het voorbehandelde sub-mqnster naar de destructiebuis geperst met perslucht. Dit duurt 2 minuten.

5 De magnetron wordt vervolgens aangezet en door loopt het volgende programma: 5 minuten 35% vermogen (verkolen) 10 minuten 40% vermogen (verkolen) 5 minuten 0% vermogen (afkoelen) 10 pomp 1 voegt in 1 minuut 8 ml waterstofperoxide, via de teflon kamer, aan de destructiebuis toe.

5 minuten 60% vermogen (oxidatie) 10 minuten 0% vermogen (afkoelen) pomp 1 voegt 165 ml water aan de destructiebuis 15 toe.

Gedurende het destructieprogramma wordt het destruaat met lucht doorborreld en zuigt het aspivap de zure dampen af.

Na de magnetron destructie voert pomp 2 25 ml 20 destruaat af naar het titratievat.

Met pomp 2 wordt hier vervolgens 3 5 ml water en 40 ml IN natronloog aan toegevoegd.

De titratie wordt gestart.

Met 1 N natronloog wordt de pH van het destruaat 25 op 3 gebracht.

De inhoud van het titratievaatje wordt voor de duur van 5 minuten met lucht doorborreld om carbonaten uit de vloeistof te blazen. Deze storen tijdens de titratie.

De titratie van pH 3 naar 11 met 0,1 N natron-30 loog wordt gestart.

De 0,1 N natronloog wordt door de dosimat in stapjes van 0,1 pH eenheid toegevoegd.

De titratiegegevens worden in de industriële PC opgeslagen.

3 5 Na afloop van de titratie bij pH > 11 wordt de ruwe data met behulp van een programma omgezet naar het totale stikstof- en fosforgehalte in drijfmest.

1014635 16

Het hele systeem wordt gespoeld met water volgens het volgende programma:

Het titratievat wordt leeggezogen en twee maal nagespoeld met water. Het afvalwater wordt naar het afval-5 vat gepompt.

De destructiebuis wordt leeggepompt. Dit komt in het afvalvat terecht.

De teflon kamer wordt leeggeblazen en twee maal nagespoeld met water. Dit water komt in de destructiebuis 10 terecht.

De destructiebuis wordt leeggepompt en twee maal nagespoeld met water. Het afvalwater komt in het afvalvat terecht.

Het systeem zet alles terug in de beginstand. De 15 volgende analyse kan uitgevoerd worden.

De monstervoorbewerking duurt 55 minuten en de titrimetrische analyse 30 minuten.

Hierna volgt schematisch een procesbeschrijving van een uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding. 20 De pot

Mix mest met Ultra-Turrax 1 min /10000 rpm Vul monsterspuit met mest (lx herhalen voor betere spuit vulling) 5 ml Sub-monsterkamer 25 Druk monsterspuit leeg in sub-monsterkamer

Pomp (PI) H2S04 naar monsterkamer 20 ml Pomp (PI) H202 naar monsterkamer 16 ml Reactietijd wacht 7,5 minuten

Druk inhoud sub-monsterkamer naar destructiebuis 30 van de magnetron met perslucht 0,25bar

Pomp (PI) H202 naar sub-monsterkamer 8 ml Destructie

Start magnetron voor destructie Power 35% 5 min 35 Power 40% 10 min

Power 0% 5 min

Druk restant H202 van monsterkamer naar de de- 10 1 4635 17 structiebuis met perslucht 0,25bar

Start magnetron voor destructie Power 60% 10 min Power 0% 15 min 5 Pomp (PI) H20 naar destructiebuis van de magne tron 165 ml Titratievat

Pomp (P2) destruaat uit destructiebuis naar 10 titratievat 25 ml (tijdens pompen de beluchting van de destructiebuis stoppen)

Pomp (P2) H20 naar titratievat 35 ml 15 Pomp (P2) IN NaOH naar titratievat 40 ml

Pomp (P2) IN NaOH naar titratievat tot pH 3 ca.

5 min.

Start beluchting in titratievat (vrij maken 20 carbonaat) 5 min

Start titratie met 0. IN NaOH tot pH 11 ca. 25 min.

Start programma voor bepaling van stiksof en 25 fosfaat gehalte mest.

Print resultaten.

Spoel titratievat en leidingen

Pomp (P2) inhoud titratievat naar afvalvat ca. 190 ral 30 Pomp (P2) H20 naar titratievat via sproeiers.

125 ml

Pomp (P2) inhoud titratievat naar afvalvat 135 ml

Pomp (P2) H20 naar titratievat via sproeiers.

35 125 ml

Pomp (P2) inhoud titratievat naar afvalvat 135 ml 1 0 1 4635 18

Pomp destructiebuis leeg

Pomp (P2) destructiebuis leeg naar afvalvat 190 ml

Spoel Sub-monsterkamer 5 Afvoer sub-monsterkamer naar destructiebuis 60 seconden

Pomp (PI) H20 naar sub-monsterkamer 60 ml

Afvoeren naar destructiebuis 10 15 sec.

Pomp (PI) H20 naar sub-monsterkamer 6 0 ml

Afvoeren naar destructiebuis 15 sec.

15 Pomp (P2) destructiebuis leeg naar afvalvat 150 ml

Spoel destructiebuis

Pomp (PI) H20 naar destructiebuis van de magnetron 20 60 ml

Pomp (P2) destructiebuis leeg naar afvalvat 70 ml

Pomp (PI) H20 naar destructiebuis van de magnetron 25 60 ml

Pomp (P2) destructiebuis leeg naar afvalvat 70 ml.

Alternatief kan de verwarming door een infra-roodoven plaatsvinden, en kan de bepaling van de concen-30 traties door fotometrie plaatsvinden. In alle gevallen is de monsternemer geschikt voor plaatsing op een vrachtauto.

1014635

Claims

1. Werkwijze voor het bepalen van het gehalte aan stikstof en/of fosfor in drijfmest, welke werkwijze de stappen omvat van het: - nemen van een monster van de drijfmest, en 5. destrueren van het monster drij fmest voor het verkrijgen van een drijfmestdestruaat in oplossing, met het kenmerk, dat de stap van het destrueren van het monster drijfmest de stappen omvat van het plaatsen van het monster in een destructievat, en het toevoegen 10 van een destructie-oplossing bevattende een zuur en een oxidator.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het zuur zwavelzuur is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het 15 kenmerk, dat de oxidator waterstofperoxide is.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 en 3, met het kenmerk, dat de oplossing bestaat uit een hoeveelheid zwavelzuur en waterstofperoxide gelijk aan of overeenkomend met 2 0 ml 95% tot 98% zwavelzuur en 15ml 3 0% water- 20 stofperoxide.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat na het destrueren het drijfmestdestruaat toegestaan wordt om af te koelen, waarna het drijfmestdestruaat met een bepaalde hoeveelheid leidingwa- 25 ter tot een meetoplossing verdund wordt.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de werkwijze aanvullend de volgende stappen omvat: - het toevoegen van chemicaliën aan het drijf-30 mestdestruaat voor het opwekken van een kleurreactie, en - het aan de hand van het meten van de kleurreactie bepalen van de concentratie stikstof en/of fosfor.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de destructie-oplossing verder een katalysator 35 bevat. 1014635 \

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de katalysator kopersulfaat bevat.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de oplossing bestaat uit 20 ml 98% zwavelzuur, 5 15 ml 30% waterstofperoxide en 1 ml 0,4 molair kopersul faat pentahydraat.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies 6 tot 9, waarbij het gehalte aan fosfor gemeten wordt, met het kenmerk, dat een fosfordeelmonster van de 10 meetoplossing in een fosformeethouder wordt geplaatst, en een hoeveelheid vanadiummolybdaat en ascorbinezuur in de fosformeethouder wordt toegevoegd.

11. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies 6 tot en met 9, waarbij het gehalte aan stikstof 15 gemeten wordt, met het kenmerk, dat een stikstofdeelmon-ster van de meetoplossing in een stikstofmeethouder wordt geplaatst, een hoeveelheid natronloog aan de stikstofmeethouder wordt toegevoegd en een hoeveelheid natriumdi-chloorisocyanuraat en natriumnitroprusside.

12. Werkwijze volgens een der voorgaande conclu sies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat de stap van het destrueren van het monster drijfmest de stap omvat van het verwarmen van het monster met behulp van een destructie-magnetron. 2 5

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de destructiemagnetron voorzien is van een luchtwasser.

14. Werkwijze volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk, dat de destructiemagnetron het volgende 3. programma doorloopt: 5 minuten 35% vermogen voor het verkolen, 10 minuten 40% vermogen voor het verkolen, 5 minuten 0% vermogen voor het afkoelen, 5 minuten 60% vermogen voor de oxidatie, en 35 10 minuten 0% vermogen voor het afkoelen.

15. Werkwij ze volgens een der voorgaande conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat de stap van het 10 1 4635 * t· destrueren van het monster drijfmest de stap omvat van het verwarmen van het monster met behulp van een infrarood-oven.

16. Werkwijze volgens een der voorgaande conclu-5 sies 12 tot en met 15, met het kenmerk, dat de werkwijze aanvullend de volgende stap omvat: het met behulp van titratie meten van de concentratie stikstof en/of fosfor.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het 10 kenmerk, dat de titratie de volgende stappen omvat: het met 1 N natronloog brengen van de pH van het destruaat op 3, het gedurende 5 minuten met lucht doorborrelen van de inhoud van het titratievaatje om carbonaten uit de 15 vloeistof te blazen, en het starten van het titreren van pH 3 naar 11 met 0,1 N natronloog, waarbij de 0,1 N natronloog door een dosimat in stapjes van 0,1 pH eenheid toegevoegd wordt.

18. Werkwijze volgens een der voorgaande conclu-20 sies 12 tot en met 15, met het kenmerk, dat de werkwijze aanvullend de volgende stap omvat: het met behulp van fotometrie meten van de concentratie stikstof en/of fosfor.

19. Monsternemer voor het uitvoeren van een 25 werkwijze volgens een der voorgaande conclusies 6 tot en met 11, met het kenmerk, dat de monsternemer voorzien is van: - een destructievat, - een destructie-oplossing bevattende ten minste 30 een zuur en een oxidator, - monsterneemmiddelen voor het nemen van een deelmonster van verdunde destructie-oplossing, - chemicaliën die in combinatie met het deelmonster een kleurreactie opwekken, en 5. bepalingsmiddelen voor het aan de hand van de kleurreactie bepalen van het gehalte aan stikstof en/of fosfor. 0 1 4635 i *

20. Monsternemer volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het zuur zwavelzuur is.

21. Monsternemer volgens conclusie 19 of 20, met het kenmerk, dat de oxidator waterstofperoxide is.

22. Monsternemer voor het uitvoeren van een werkwijze volgens een der voorgaande conclusies 12 tot en met 14, met het kenmerk, dat de monsternemer voorzien is van drie modules: een monsterkamer waar homogenisatie, sub-mon-10 stername en gedeeltelijke destructie door een zuur en een oxidator en verdunning van het sub-monster plaatsvindt, de destructiemagnetron waar het sub-monster volledig gedestrueerd en vervolgens verdund wordt met water, 15 een titratie-unit waar de titrimetrische analyse van het stikstof en fosforgehalte plaatsvindt.

23. Monsternemer volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat de drie modules onderling verbonden zijn middels slangen, pompen en kleppen, waarbij de slangen van 20 teflon zijn, waarbij de slang die de sub-monsterkamer verbindt met de magnetron een interne diameter heeft van 6,0 mm en een uitwendige diameter van 8,0 mm, waarbij alle overige teflon slangen een inwendige diameter hebben van 1,5 mm en een uitwendige diameter van 3,2 mm, en waarbij 25 de kleppen een interne diameter hebben van 1,5 mm. -o-o-o-o-o-o-o-o- AS 1014635