硫酸銨中氮含量的快速測定

陳紅娟，肖小勇，夏 潔，趙學武，普仲國

（云南云天化紅磷化工有限公司，云南 開遠 661699）

硫酸銨中氮含量測定按國家標準《硫酸銨》（GB/T 535-1995）［1］（以下簡稱國標法）進行，國標法中氮含量的測定有蒸餾后滴定法和甲醛法兩種，蒸餾后滴定法屬于仲裁法，該方法等效采用ISO3332-75《工業用硫酸銨-氨態氮含量的測定-蒸餾后滴定法》。

蒸餾后滴定法測定結果準確，但耗時較長，蒸餾完畢后還要手工滴定，計算結果，約需2h才能完成一次測定，且勞動強度大、工作效率低，大批量測定樣品較費時。為解決目前存在的問題，通過大量實驗改用全自動凱氏定氮儀快速測定硫酸銨中氮含量。

在硫酸銨分析中引入全自動凱氏定氮儀，可提高硫酸銨中氮含量分析效率，全自動凱氏定氮儀具有自動蒸餾、吸收、滴定、數據處理及結果打印等功能，操作簡單、快速、準確、安全、環保，其準確度和精密度符合國家標準的要求，可批量測量硫酸銨中氮含量，其方法簡便、分析結果可靠、省時省力，是一種準確可靠的氮含量檢測方法。

1 方法原理

1）國標法測定硫酸銨中氮含量的原理：硫酸銨在堿性溶液中蒸餾出氨，用過量的硫酸標準滴定溶液吸收，在指示劑存在下，以氫氧化鈉標準滴定溶液回滴過量的硫酸。2）全自動凱氏定氮法測定硫酸銨中氮含量的原理：從堿性溶液中蒸餾出氨，用硼酸溶液吸收，再用鹽酸標準溶液滴定，計算出氮含量。

2 實驗部分

2.1 主要儀器和試劑

電子天平：MS204S型，梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司；全自動凱氏定氮儀：8400型，福斯（中國）；消化管：容積250 mL；蒸餾瓶：容積為1 L；防濺球管：平行地插入滴液漏斗；滴液漏斗：容積為50 mL；直形冷凝管：有效長度約400 mm；吸收瓶：容積為500 mL，瓶側連接雙連球；防暴沸石或防暴沸裝置：后者由一根長100 mm，直徑5 mm玻璃棒接上一根長25 mm聚乙烯管；硅脂或其他不含氮的潤滑脂；氫氧化鈉溶液：400 g/L；氫氧化鈉溶液：450 g/L；硫酸溶液：c（1/2H2SO4）＝0.5 mol/L；氫氧化鈉標準滴定溶液：c（NaOH）＝0.5mol/L；甲基紅-亞甲基藍混合指示劑；硼酸溶液：10 g/L；溴甲酚綠指示劑：1 g/L；甲基紅指示劑：1 g/L；鹽酸標準滴定溶液：c（HCl）＝0.2 mol/L；

實驗用水為蒸餾水。

2.2 實驗方法

2.2.1 國標法［1］

1）試驗溶液的準備。稱取10 g試樣，準確至0.001 g，溶于少量水中，轉移至500 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。

2）蒸餾。從1）中吸取50.00 mL試液于蒸餾瓶中，加入約350 mL水和幾粒防暴沸石（或防暴裝置；將聚乙烯管接觸燒瓶底部）。

用單標線吸管加入50.00 mL硫酸標準滴定溶液于吸收瓶中，并加入80 mL水和5滴甲基紅-亞甲基藍混合指示劑溶液。

用硅脂涂抹儀器接口，安裝好蒸餾儀器，并確保儀器所有部分密封。

通過滴液漏斗往蒸餾瓶中注入450 g/L NaOH溶液20 mL，注意滴液漏斗中至少留有幾毫升溶液。

加熱蒸餾，直至吸收瓶中的收集量達到250～300 mL時停止加熱，打開滴液漏斗，拆下防濺球管，用水沖洗冷凝管，并將洗液收集在吸收瓶中，拆下吸收瓶。

3）滴定。將吸收瓶中溶液混勻，用0.5 mol/L氫氧化鈉標準滴定溶液回滴過量的硫酸標準滴定溶液，直至指示劑呈灰綠色為終點。

4）空白試驗。在測定的同時，除不加試樣外，按1）～3）完全相同的分析步驟、試劑和用量進行平行操作。

5）計算。

式中：c為NaOH標準滴定溶液實際濃度（mol/L）；V1為測定消耗NaOH標準滴定溶液的體積（mL）；V2為空白試驗時消耗NaOH標準滴定溶液的體積（mL）；0.01401為與1.00 mL NaOH標準滴定溶液［c（NaOH）＝1.000 mol/L］相當的以克表示的氮的質量；m為試料質量（g）。

2.2.2 全自動凱氏定氮儀法［2-3］

稱取氮含量約100 mg的試樣（精確至0.0002g）于250mL消化管中，用少量水沖洗管壁，然后將消化管放入全自動凱氏定氮儀中，按照儀器操作規程進行測定，做兩份試樣的平行測定，測定結果按式（1）計算，然后在儀器上查詢。

式中：c為鹽酸標準滴定溶液濃度的數值（mol/L）；V1為測定消耗鹽酸標準滴定溶液的體積（mL）；V2為空白試驗時消耗鹽酸標準滴定溶液的體積（mL）；0.01401為氮的毫摩爾質量的數值（g/mol）；m為試料質量（g）。

3 結果與討論［2-3］

3.1 兩種方法試劑用量和測定時間比較

全自動凱氏定氮儀可自動完成蒸餾、滴定，可進行連續測定，節省試劑和時間；GB/T 535-1995法蒸餾、滴定的每一步操作均需人工操作，費時費力，兩種方法試劑用量和測定時間比較見表1。

表1 試劑用量和測定時間對照表Table.1 Reagent dosage and measurement time comparison table

3.2 精密度試驗

采用全自動凱氏定氮儀法對6組硫酸銨樣品進行平行測定，由精密度試驗結果（表2）可知，該方法測定結果的重現性滿足標準要求。

表2 精密度試驗結果Table.2 Precision test results %

3.3 方法對比試驗

分別用全自動凱氏定氮儀法和國標法測定硫酸銨樣品，然后對兩種方法測定結果進行對比，具體結果見表3。

表3 2種方法測定結果對比Table.3 Comparison of measurement results by 2 methods %

從表3中看出，全自動凱氏定氮儀法和國標法測定硫酸銨中氮結果一致，兩種方法的差值均小于0.06%，說明本方法準確性較好。

3.4 全自動凱氏定氮儀法測定硫酸銨樣品的優勢

國標法測定耗時長、勞動強度大，工作效率低，大批量測定樣品較費時，而全自動凱氏定氮儀法測定結果準確，儀器可自動實現樣品測定的蒸餾、吸收和滴定過程。儀器靈敏度與準確度高，避免了實驗中的人為誤差。而且整個實驗過程在同一支消化管里進行，不需要轉移，降低了操作不當帶來的樣品損失。單個樣品的蒸餾吸收、滴定過程僅需要4～6 min，這樣大大增加了樣品檢驗效率，節省了時間，降低了分析人員的勞動強度，降低了人員操作的偶然誤差。

4 結論

為保證儀器分析數據準確性與穩定性，每周分別采用國標法和儀器法進行一次硫酸銨中氮含量對照實驗。兩種方法測得的同一樣品結果間差值必須滿足國家標準《硫酸銨》（GB/535-1995）規定的要求，不大于0.06%。

實驗表明，采用全自動凱氏定氮儀法和國標法測定硫酸銨中氮含量，結果一致。在硫酸銨分析中引入全自動凱氏定氮儀，簡化了氮含量測定的步驟，縮短了分析時間，提高了工作效率，降低了分析人員勞動強度。其方法分析簡便，準確度和精密度都達到要求，滿足國家標準規定的相關要求，可批量測定硫酸銨中氮含量。