硫酸铵中氮含量的快速测定

陈红娟，肖小勇，夏 洁，赵学武，普仲国

（云南云天化红磷化工有限公司，云南 开远 661699）

硫酸铵中氮含量测定按国家标准《硫酸铵》（GB/T 535-1995）［1］（以下简称国标法）进行，国标法中氮含量的测定有蒸馏后滴定法和甲醛法两种，蒸馏后滴定法属于仲裁法，该方法等效采用ISO3332-75《工业用硫酸铵-氨态氮含量的测定-蒸馏后滴定法》。

蒸馏后滴定法测定结果准确，但耗时较长，蒸馏完毕后还要手工滴定，计算结果，约需2h才能完成一次测定，且劳动强度大、工作效率低，大批量测定样品较费时。为解决目前存在的问题，通过大量实验改用全自动凯氏定氮仪快速测定硫酸铵中氮含量。

在硫酸铵分析中引入全自动凯氏定氮仪，可提高硫酸铵中氮含量分析效率，全自动凯氏定氮仪具有自动蒸馏、吸收、滴定、数据处理及结果打印等功能，操作简单、快速、准确、安全、环保，其准确度和精密度符合国家标准的要求，可批量测量硫酸铵中氮含量，其方法简便、分析结果可靠、省时省力，是一种准确可靠的氮含量检测方法。

1 方法原理

1）国标法测定硫酸铵中氮含量的原理：硫酸铵在碱性溶液中蒸馏出氨，用过量的硫酸标准滴定溶液吸收，在指示剂存在下，以氢氧化钠标准滴定溶液回滴过量的硫酸。2）全自动凯氏定氮法测定硫酸铵中氮含量的原理：从碱性溶液中蒸馏出氨，用硼酸溶液吸收，再用盐酸标准溶液滴定，计算出氮含量。

2 实验部分

2.1 主要仪器和试剂

电子天平：MS204S型，梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司；全自动凯氏定氮仪：8400型，福斯（中国）；消化管：容积250 mL；蒸馏瓶：容积为1 L；防溅球管：平行地插入滴液漏斗；滴液漏斗：容积为50 mL；直形冷凝管：有效长度约400 mm；吸收瓶：容积为500 mL，瓶侧连接双连球；防暴沸石或防暴沸装置：后者由一根长100 mm，直径5 mm玻璃棒接上一根长25 mm聚乙烯管；硅脂或其他不含氮的润滑脂；氢氧化钠溶液：400 g/L；氢氧化钠溶液：450 g/L；硫酸溶液：c（1/2H2SO4）＝0.5 mol/L；氢氧化钠标准滴定溶液：c（NaOH）＝0.5mol/L；甲基红-亚甲基蓝混合指示剂；硼酸溶液：10 g/L；溴甲酚绿指示剂：1 g/L；甲基红指示剂：1 g/L；盐酸标准滴定溶液：c（HCl）＝0.2 mol/L；

实验用水为蒸馏水。

2.2 实验方法

2.2.1 国标法［1］

1）试验溶液的准备。称取10 g试样，准确至0.001 g，溶于少量水中，转移至500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。

2）蒸馏。从1）中吸取50.00 mL试液于蒸馏瓶中，加入约350 mL水和几粒防暴沸石（或防暴装置；将聚乙烯管接触烧瓶底部）。

用单标线吸管加入50.00 mL硫酸标准滴定溶液于吸收瓶中，并加入80 mL水和5滴甲基红-亚甲基蓝混合指示剂溶液。

用硅脂涂抹仪器接口，安装好蒸馏仪器，并确保仪器所有部分密封。

通过滴液漏斗往蒸馏瓶中注入450 g/L NaOH溶液20 mL，注意滴液漏斗中至少留有几毫升溶液。

加热蒸馏，直至吸收瓶中的收集量达到250～300 mL时停止加热，打开滴液漏斗，拆下防溅球管，用水冲洗冷凝管，并将洗液收集在吸收瓶中，拆下吸收瓶。

3）滴定。将吸收瓶中溶液混匀，用0.5 mol/L氢氧化钠标准滴定溶液回滴过量的硫酸标准滴定溶液，直至指示剂呈灰绿色为终点。

4）空白试验。在测定的同时，除不加试样外，按1）～3）完全相同的分析步骤、试剂和用量进行平行操作。

5）计算。

式中：c为NaOH标准滴定溶液实际浓度（mol/L）；V1为测定消耗NaOH标准滴定溶液的体积（mL）；V2为空白试验时消耗NaOH标准滴定溶液的体积（mL）；0.01401为与1.00 mL NaOH标准滴定溶液［c（NaOH）＝1.000 mol/L］相当的以克表示的氮的质量；m为试料质量（g）。

2.2.2 全自动凯氏定氮仪法［2-3］

称取氮含量约100 mg的试样（精确至0.0002g）于250mL消化管中，用少量水冲洗管壁，然后将消化管放入全自动凯氏定氮仪中，按照仪器操作规程进行测定，做两份试样的平行测定，测定结果按式（1）计算，然后在仪器上查询。

式中：c为盐酸标准滴定溶液浓度的数值（mol/L）；V1为测定消耗盐酸标准滴定溶液的体积（mL）；V2为空白试验时消耗盐酸标准滴定溶液的体积（mL）；0.01401为氮的毫摩尔质量的数值（g/mol）；m为试料质量（g）。

3 结果与讨论［2-3］

3.1 两种方法试剂用量和测定时间比较

全自动凯氏定氮仪可自动完成蒸馏、滴定，可进行连续测定，节省试剂和时间；GB/T 535-1995法蒸馏、滴定的每一步操作均需人工操作，费时费力，两种方法试剂用量和测定时间比较见表1。

表1 试剂用量和测定时间对照表Table.1 Reagent dosage and measurement time comparison table

3.2 精密度试验

采用全自动凯氏定氮仪法对6组硫酸铵样品进行平行测定，由精密度试验结果（表2）可知，该方法测定结果的重现性满足标准要求。

表2 精密度试验结果Table.2 Precision test results %

3.3 方法对比试验

分别用全自动凯氏定氮仪法和国标法测定硫酸铵样品，然后对两种方法测定结果进行对比，具体结果见表3。

表3 2种方法测定结果对比Table.3 Comparison of measurement results by 2 methods %

从表3中看出，全自动凯氏定氮仪法和国标法测定硫酸铵中氮结果一致，两种方法的差值均小于0.06%，说明本方法准确性较好。

3.4 全自动凯氏定氮仪法测定硫酸铵样品的优势

国标法测定耗时长、劳动强度大，工作效率低，大批量测定样品较费时，而全自动凯氏定氮仪法测定结果准确，仪器可自动实现样品测定的蒸馏、吸收和滴定过程。仪器灵敏度与准确度高，避免了实验中的人为误差。而且整个实验过程在同一支消化管里进行，不需要转移，降低了操作不当带来的样品损失。单个样品的蒸馏吸收、滴定过程仅需要4～6 min，这样大大增加了样品检验效率，节省了时间，降低了分析人员的劳动强度，降低了人员操作的偶然误差。

4 结论

为保证仪器分析数据准确性与稳定性，每周分别采用国标法和仪器法进行一次硫酸铵中氮含量对照实验。两种方法测得的同一样品结果间差值必须满足国家标准《硫酸铵》（GB/535-1995）规定的要求，不大于0.06%。

实验表明，采用全自动凯氏定氮仪法和国标法测定硫酸铵中氮含量，结果一致。在硫酸铵分析中引入全自动凯氏定氮仪，简化了氮含量测定的步骤，缩短了分析时间，提高了工作效率，降低了分析人员劳动强度。其方法分析简便，准确度和精密度都达到要求，满足国家标准规定的相关要求，可批量测定硫酸铵中氮含量。