微波消解法在有機肥料的磷和鉀的測定中的應用

李少芳

(漳州市產品質量檢驗所，福建　漳州　363000)

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微波消解法在有機肥料的磷和鉀的測定中的應用

李少芳

(漳州市產品質量檢驗所，福建漳州363000)

采用微波消解法批量處理有機肥樣品，原子吸收法測定氧化鉀，分光光度法測定五氧化二磷。本方法的相對標準偏差RSD為1.56%～2.16%，回收率為96.7%～101.6%。與經典的常壓硫酸-過氧化氫消解有機肥料方法對比，不僅大大提高了檢驗效率，減少了對環境污染，還對快速批量測定有機肥料中磷和鉀含量，以及改善操作人員工作環境，提供了參考。

有機肥；磷；鉀；微波消解

有機肥料中磷和鉀元素的測定采用NY 525-2012標準[1]，使用濃硫酸-過氧化氫在電爐上消解樣品，為常壓下的濕法消解，想要把樣品消化徹底至無色或淺黃色，需要不時的添加過氧化氫，通常需要8～10 h。且消化樣品前還需放置過夜，及其費時，長時間與外界環境接觸，也因此增加了樣品被沾污的可能性。且不斷的補充消解所需的酸，不僅消耗試劑量大，也使得空白值較高。而微波消解(指密閉微波消解)是近年來興起的一種樣品前處理手段，所需的酸用量小，消解速度快、自動化、高批量消化等優點[2]，已在生物、地質、冶金、煤炭、醫藥和食品等領域內得到廣泛應用[3-9]。本文利用密閉微波消解代替常壓硫酸-過氧化氫消解法的消化方式消解樣品，降低了試劑消耗量，且實現了自動化高批量消解樣品，大大提高了檢驗效率。試驗表明，采用微波消解有機肥檢測磷和鉀含量與傳統的濃硫酸-過氧化氫濕法消解法測得有機肥料磷和鉀的含量在實驗數據上無大的偏差，準確度和重現性均符合測定要求，適用于大批量有機肥中磷和鉀的消解。

1　實　驗

1.1材料與方法

1.1.1儀器

安東帕Multiwave 3000 微波消解儀16MF100/16HF高壓轉子，梅特勒-托利多(上海)有限公司；電子分析天平；7230G可見分光光度計，上海儀電分析儀器有限公司；PinAAcle 900T原子吸收分光光度計，美國PE。

1.1.2材料與主要試劑

有機肥料1號、2號、3號、4號、5號、6號，企業送檢；磷酸氫二鉀，分析純；硝酸，分析純；過氧化氫(30%)，分析純；釩鉬酸銨試劑(A液：稱取25.0 g鉬酸銨溶于400 mL水中。B液：稱取1.25 g偏釩酸銨溶于300 mL沸水中，冷卻后加入250 mL濃硝酸，冷卻。在攪拌下將A液緩緩注入B液中，用水稀釋至1 L，混勻，貯于棕色瓶中)；磷標準溶液：50 μg/mL；鉀標準貯備液：1000 μg/mL。

1.2試樣溶液的制備

精密稱取試樣0.5 g(精確至0.0001 g)于干燥的聚四氟乙烯消解罐中，加入8 mL 硝酸，搖勻，置于趕酸器上，設置120 ℃ 預消解15 min，取出，稍冷后裝入微波消解儀中，設定消解條件進行消解。消解功率曲線為第一步設定600 W，消解10 min。第二步設定消解功率1200 W,消解15 min。冷卻后的消解液要求呈無色或淡黃色清液，同時做空白試驗。

1.3磷和鉀的測定

有機肥樣品經微波消解后，用純水將消化好的殘渣全部轉入100 mL塑料容量瓶中，冷卻并加水定容。用干濾紙過濾，以供測定磷、鉀之用。

總磷標準曲線的繪制：吸取50 μg/mL磷標準溶液0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL于50 mL比色管中，加水至約30 mL，加2滴β-二硝基酚指示劑，用氫氧化鈉溶液和硫酸溶液調節溶液剛呈微黃色，加10.0 mL釩鉬酸銨試劑，搖勻，定容。室溫下放置20 min后，在440 nm處用1 cm比色池比色。取一定體積的有機肥消解液，與標曲同條件比色。

鉀標準曲線的繪制：配置0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 μg/mL標準系列，在火焰光度計上，以空白溶液調節儀器零點，根據鉀濃度和儀器示值繪制校準曲線。

一般情況是取原消解液5～20 mL用于測磷；原消解液稀釋一百倍后用于測鉀。

2　結果與討論

2.1微波消解條件的選擇

由于有機肥料中有機質比較多，消解較劇烈，為防止消解時壓力上沖過高，在微波消解前采用將消解罐插入趕酸器的加熱孔中預消解，并通過多次試驗選擇硝酸的用量及消解時間。實驗結果表明，先加8 mL硝酸于120 ℃預消解15 min，稍冷，裝入微波消解儀中。消解功率為600 W，消解10 min。再升至1200 W,消解15 min。若因樣品差異消解不徹底，可重復消解操作。

2.2兩種消解方法消解后測定結果的比較

將有機肥料1號、2號、3號、4號、5號、6號分別采用NY 525-2012標準中濃硫酸-過氧化氫濕法消解法和微波消解法消化，重復6次測定，測定有機肥料中的總磷和和總鉀。(五氧化二磷+氧化鉀，以烘干基計)，平均質量分數測定結果見表1。由表1可見，濕法消解和微波消解有機肥的磷和鉀的數據基本吻合，實驗誤差在要求范圍內。兩種方法檢測磷的相對標準偏差在1.35%～2.31%；檢測鉀的相對標準偏差在0.96%～2.41%。實驗表明，可以采用微波消解法消解有機肥檢測磷和鉀的含量的方法代替國家規定的NY525-2012中使用濃硫酸-過氧化氫法消解有機肥的前處理方法。

表1　有機肥微波消解和濕法消解的實驗結果比對(n=6)

2.3準確度試驗(回收率測試)

回收率測試采用一定量的樣品中加入相應的標準貯備液后微波消解后測定五氧化二磷和氧化鉀。

標準貯備溶液的制備：稱取5.0000 g磷酸氫二鉀，5.0000 g氯化銨，溶于水，于100 mL定容，則每毫升貯備液含五氧化二磷(P2O5)15.55 mg，含氧化鉀(K2O)20.64 mg。

在0.5000 g有機肥料4號、5號、6號樣品中加入1.00 mL貯備液，采用微波消解法固定磷和鉀，經各測定6次后分析，結果見表2。由表2可知，本方法采用密閉微波消解法消化有機肥的回收率在96.7%～101.6%，結果滿意，符合規定的要求。可見微波消解法，由于高度自動化，實驗重復性佳，人員操作的誤差大大降低，提高了實驗結果的準確度。

表2　微波消解有機肥總磷和總鉀的回收率測試結果(n=6)

3　結　論

微波消解條件的選擇：微波加熱的特點是一種頻率范圍為300～300000 MHz的高頻電磁波，具有內加熱及吸收極化作用等優點，由于密閉微波消解升溫速度快，且有機肥料含有大量的有機質，為防止密閉情況下消解時壓力上沖過高，所以采取樣品在加好硝酸后在趕酸器上120 ℃下先預消解15 min，再放入微波消解儀中密閉消解。經多次摸索得出實驗條件為先加8 mL 硝酸常壓120 ℃加熱，易產生泡沫的物質先與硝酸反應，再放入微波消解儀消解, 第一步設定消解功率600 W，消解10 min。第二步設定消解功率1200 W,消解15 min。若因樣品差異消解不徹底，可重復消解操作。

濃硫酸-過氧化氫濕法消解法消解樣品，雖然是國家規定的經典的方法，但耗時長、消化效率低、消化消解液量大是其顯著的缺點，且消解液較難達到無色或淡黃色，影響磷的比色，造成檢驗結果偏差。用本文所研究的微波消解法消解有機肥，由于采用密閉微波消解方式，不僅減少了實驗試劑，節約了試驗成本，縮短消解時間、實驗了自動化、減少人為操作、減少長時間暴露在外界環境下，減少樣品受污染。且得到的實驗數據同標準中方法相比測得結果無大的差異，重現性好，回收率高，該方法值得推廣給同行業的檢驗人員，為檢驗人員提高工作效率，實現了自動化、高批量、準確的測定有機肥料中的磷和鉀的含量。

[1]中華人民共和國農業部.NY 525-2012 有機肥料[S].北京:中國標準出版社,2012.

[2]李少芳. 常見肥料中磷和鉀的檢驗方法綜述[J]. 廣州化工, 2014,42(20):119-121.

[3]周勇義, 谷學新, 等. 微波消解技術及其在分析化學中的應用[J]. 冶金分析雜志, 2004, 24(2):30-36.

[4]蔡志斌, 劉倆燕, 劉麗.微波消解技術在測定食品蛋白質含量中的應用[J]. 中國衛生檢驗雜志，2006,16(1):114-115.

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[6]牛草原, 張海燕, 宛新生,等.微波消解凱氏定氮法快速測定醬油中全氮[J].理化檢驗-化學分冊, 2006, 42(11):906-907.

[7]古昌紅. 微波消解-納氏試劑分光光度法測定土壤中總氮[J].重慶工商大學學報(自然科學版), 2010,27(6):613-616.

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Application of Microwave Digestion Method in the Determination of Phosphorus and Potassium in Organic Fertilizer

LI Shao-fang

(Zhangzhou Product Quality Inspection Institute, Fujian Zhangzhou 363000, China)

Microwave digestion was used to process organic fertilizer samples and atomic absorption method for the determination of potassium oxide, photometric method for the determination of phosphorus pentoxide. The relative standard deviation (RSD) was 1.56%～2.16%. Recovery rate was 96.7%～101.6%. Compared with the classical atmospheric sulphuric acid-hydrogen peroxide digestion for organic fertilizer, this method not only improved the test efficiency, reduced the pollution to the environment, but also provided a reference to rapidly and batchly determine the organic fertilizer of P and K content, and improved the working environment of the operation personnel.

organic fertilizer; phosphorus; potassium; microwave digestion

李少芳(1986-)，女，中級工程師，主要從事食品分析檢驗工作。

TQ440.7

A

1001-9677(2016)09-0118-02