復合肥、復混肥、摻混肥總氮含量檢測的探索優化

雷曉旭 孫 哲 張 學

復合肥、復混肥、摻混肥中氮元素有多種形態，主要分為銨態氮、硝態氮、酰胺態氮、氰銨態氮、有機氮。第三方檢測機構往往并不明確復合肥、復混肥、摻混肥待測樣中氮的類型，常常按照未知樣進行檢測。本文提出了上述三種肥料未知樣總氮含量檢測的優化方法，旨在為第三方檢測機構檢測上述三種肥料總氮含量提供極具參考價值的信息。

復合肥、復混肥、摻混肥因養分含量高、不結塊、營養種類較多、無副作用、便于存儲與施用等多個優點，廣為市場所歡迎。國家和農業部先后發行了《GB/T 8572-2010復混肥料中總氮含量的測定 蒸餾后滴定法》、《GB/T 22923-2008肥料中氮磷鉀的自動分析儀法》、《NY 525-2012有機肥料》以及《NY/T 2542-2014肥料總氮含量的測定》等標準，這些標準成為當前復合肥、復混肥、摻混肥總氮含量的主要依據。總體來說，這些標準總氮含量的檢測過程大致可分為兩段：消化過程、蒸餾滴定過程。消化過程是將不同類別的氮經過不同的手段轉化為氨態氮，蒸餾滴定過程是通過中和反應定量計算待測樣中總氮含量。

1.第三方檢測機構對復合肥、復混肥、摻混肥總氮含量檢測存在的問題

1.1 不同標準中催化劑、硫酸用量差異很大：

《NY/T 2542-2014肥料總氮含量的測定》第3.5.5條還原消化法對未知樣的消化方法表述如下：“稱取含總氮不大于235mg、硝態氮不大于60mg的試樣0.2-2g（精確至0.0001g）于消化（蒸餾）管中，……加入2g混合催化劑，小心加入10mL硫酸……”

《GB/T 8572-2010復混肥料中總氮含量的測定 蒸餾后滴定法》第6.2.6條中，對未知樣的消化過程如下：“從試樣中稱取總氮含量不大于235mg……加入22g混合催化劑，小心加入30mL硫酸……”

混合催化劑中的硫酸鉀可以將硫酸沸點溫度從330℃提高至400℃，加快了消化速度，但如果硫酸鉀加入太多，生成的硫酸氫銨也會分解，釋放出氨氣；且硫酸消耗量過大，使得硝化反應不能完全，最終導致檢測結果偏低。

1.2 消化終點判定方法不同

《NY/T 2542-2014肥料總氮含量的測定》第3.5.5條還原消化法對未知樣的消化方法表述如下：“……消化至試樣溶液呈紫紅色后，再加熱20min后停止……”

《GB/T 8572-2010復混肥料中總氮含量的測定 蒸餾后滴定法》第6.2.6條對未知樣的消化方法表述如下：“……繼續加熱至冒硫酸白煙60min后停止……”

筆者在實驗過程中發現，消化待測樣品時，如加入22g混合催化劑、30mL硫酸，消化結束后試料常常結成硬塊，導致消化不完全、蒸餾時塊狀物難以破碎，檢測值偏低。

1.3 帶來不必要的環境污染

現行總氮含量的檢測標準對未知形態的氮的消化處理方法是：首先加入鉻粉、鹽酸，而不含硝態氮的復合肥、復混肥、摻混肥中總氮含量的檢測，無需用鉻粉還原，導致了不必要的試劑消耗，帶來了不必要的環境污染。

2.需要注意的幾個關鍵環節

2.1 檢測前判斷是否含有硝態氮

在檢測之前，判斷待測樣是否含有硝態氮，可以將稱樣量控制到最佳，最大限度減小試驗誤差。如不含硝態氮，則允許的稱樣量范圍大大增加，只需待測樣總氮含量不大于235mg即可，這樣可通過增大稱樣量來減小試驗誤差，避免因平行間波動過大導致實驗失敗；如待測樣中含有硝態氮，則需要減小稱樣量（硝態氮含量不大于60mg），以免超過了鉻粉還原能力，導致檢測值偏低。

2.2 樣品消解

2.2.1 混合催化劑加入量的合理把握

混合催化劑加入量過多，會使硫酸生成硫酸氫鉀，影響消化效率，太少則氨化不充分。

硫酸鉀和硫酸的添加比例一般為：硫酸鉀：硫酸=7g：12m1（1g樣品）。

2.2.2 消解溫度的合理把控

消化溫度應緩慢升高，避免碳化物反應激烈；之后逐漸升高溫度，保持微沸至消化完畢。

2.3 蒸餾滴定

2.3.1 氫氧化鈉的加入量的確定

氫氧化鈉的作用為中和消化剩余的酸、堿化分解銨鹽生成氨。40%的氫氧化鈉溶液理論加入量為硫酸的4倍，而且一般高于這個理論值，如果加入量不足會生成硫化氫。

2.3.2 吸收液的選擇

在濃堿環境下蒸餾出的氨氣，標準中用硫酸、鹽酸或硼酸標準溶液吸收。需要注意的是使用4%的飽和硼酸溶液吸收，可省略了反滴定，且硼酸是弱酸，可以吸收氨氣，在用酸滴定時，不影響指示劑變色范圍。