化肥水分、有效磷的测定

专业： 农资1202 姓名： 平帆 学号： 日期： 2015.5.22 地点： 农生环B249 装 订 线实验报告课程名称： 农产品检测与农化分析实验 指导老师： 金崇伟 成绩：_实验名称： 化肥水分、有效磷的测定 同组学生姓名： 余慧珍 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理三、实验材料与试剂 四、实验器材与仪器五、操作方法和实验步骤 六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析 八、讨论、心得一、 实验目的和要求掌握尿素水分测定-真空干燥法，及钙镁磷肥中有效磷含量测定-磷钼喹啉重量法。二、 实验内容和原理1. 尿素水分测定-真空干燥法1性能不稳定，受热易分解、含结晶水、易吸潮的化肥，如尿素、硝酸铵、碳酸氢铵等，应在25-60下真空干燥法测定其含水量。称量试样在低压下烘干前后两者质量之差，即为试样游离水和吸湿水量，进而计算试样的水分含量。2. 钙镁磷肥中有效磷含量测定-磷钼喹啉重量法2用适当的提取剂浸提钙镁磷肥中的有效磷。提取液中的正磷酸盐在酸性介质中，于75左右，与喹钼柠酮试剂作用生成黄色的磷钼酸喹啉沉淀，过滤、洗涤、干燥、称量，即可计算P2O5的含量。三、 实验器材与仪器1 样品尿素化肥、钙镁磷肥；2. 试剂硝酸溶液（1:1）：等体积浓硝酸与水混合而成；乙二胺四乙酸二钠溶液（37.5 g/L）：称取乙二胺四乙酸二钠37.5 g，适量水溶解，稀释至1 L；喹钼柠酮试剂制备1：溶液1：溶解70g钼酸钠（Na2MoO42H2O）于150mL水中溶液2：先将85 mL硝酸和150mL水混合于1L的烧杯中，在溶入60g柠檬酸（C6H8O62H2O）溶液3：在不断搅拌下将溶液1缓缓倒入溶液2中溶液4：先将35 mL硝酸和100mL水混合于4中00mL烧杯中，再加入5 mL喹啉溶液5：在搅拌下缓慢地将溶液4倒入溶液3，充分混合后放置24h，过滤于1L的容量瓶中，加入280mL丙酮，用水稀释至标线，混匀，贮于聚乙烯瓶中3. 器材称量瓶分析天平、250mL容量瓶、400mL烧杯、真空干燥炉、烘箱、玻璃过滤坩埚式滤器、抽滤瓶、漏斗、滤纸。四、 操作方法和实验步骤1. 待测样品制备尿素因其颗粒均匀性较好，混匀后直接称量m1=2.0836g用于分析称取钙镁磷肥m1=1.0038 g，置于滤纸上，包裹后移入干燥的250 mL容量瓶中加150 mL加热60C的乙二胺四乙酸二溶液，剧烈振摇至滤纸碎成纸浆冷却至室温，用水稀释至刻度，混匀置于60水浴，每隔5min振摇容量瓶1次，振荡3次后再每隔15 min振荡1次用干滤纸和干燥器皿过滤，弃去最初混浊滤液，所得滤液即为待测液2. 尿素含水量-真空干燥法在干燥器中冷却至室温，称量（m2=36.0513）置于温度为502，真空度为6470 kPa的真空干燥箱中，干燥2h10min将尿素样品放入预先已烘至恒重的称量瓶（m0=33.9848）中3. 钙镁磷肥有效磷-磷钼酸喹啉法取下烧杯，冷却至室温，用预先烘干至恒重的4号玻璃坩埚式滤器抽滤加入35 mL喹钼柠酮试剂，盖上表面皿，用文火加热煮沸1 min待测液25 mL于400mL烧杯中，加10 mLHNO3(1:1)溶液，用水稀释至100mL，加热至近沸将滤器连同沉淀置于180C烘箱内，烘干45 min，移入干燥器中，冷却称量。空白除不加钙镁磷肥外，其与步骤同上最后将沉淀移入滤器中，再用水继续洗涤34次先将上层清液滤完，后洗涤沉淀12次（每次用25 mL水）五、 实验数据记录和处理1. 尿素含水量测定结果表1尿素含水量测定数据记录表尿素质量m1(g)称量瓶干重m0(g)干燥后尿素+称量瓶质量m2(g)尿素含水量(%)实验组2.083633.957636.05130.4847注：尿素含水量计算公式：(%)= (m1 + m0 - m2)/m1100%.2. 钙镁磷肥有效磷测定结果表2钙镁磷肥有效数据记录表滤器干重m1(g)滤器+沉淀干重m2(g)分取倍数ts尿素质量m(g)有效磷(%)实验组29.989530.3639102.08369.5012空白组28.928729.0836/注：P2O5（%）= (m2-m1-mo)0.03207ts/m100%，其中m0（空白）= m2-m1-SE（0.0200g）=0.0571g，误差分析详见结果分析。六、 实验结果与分析本组尿素含水量为0.4847%，钙镁磷肥有效磷(P2O5)含量为9.5012%。根据GBT 6283规定，尿素出厂时含水量0.3%为优等品、0.5%为一等品3。据报道，我国近年尿素产品中水分的质量分数偏高（0.4%）且波动大，并超有超标现象。根据GB20412-2006，钙镁磷肥有效磷（P2O5）质量分数18.0%为优等品、15.0%一等品、12.0%为合格品2。比较得，本组尿素按含水量为一等品0.3%，而钙镁磷肥有效磷则没有达到合格品标准。导致尿素含水量偏高与有效磷偏低的可能影响因素：1. 尿素含水量测定的影响因素 温度固体尿素在常温常压下是稳定的，受热升华的尿素可转变为同分异构物氰酸铵CNONH4,并分解为氨和氰酸。实验当天，室内气温较高（253），且在真空干燥炉和干燥箱内温度大于50，分解释放氨在取拿瓶盖时会溢出，从而使得测定结果偏高。因此，本实验最好在冬季进行或者调解实验室温度在20左右。 湿度尿素20时临界吸湿点为相对湿度80%，但30时，临界吸湿点降至72.5%4。实验当天，环境相对湿度适中，但在称量过程由于暴露在空气中的时间过长，尿素颗粒极易吸附空气中的水蒸气，导致测定结果偏高。故本实验应尽可能缩短称量时间，或在干燥密闭出进行称量，避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。 颗粒形态尿素产品一般分为层片状和粒状，粒状尿素为粒径12毫米的半透明粒子，外观光洁，不仅方便储存运输，且本身吸湿性有明显改善。本实验中的尿素样品即为粒状。 方法选择根据GB/T 2441.3-2010，尿素水分测定应采用卡尔费休法（讨论中详述）5，测定水分合成不确定在0.003-0.005%6，低于真空干燥法的0.03%与实验室控制的绝对差值0.30%。但本实验由于设备与试剂限制，故采用真空干燥法。 生产加工除实验操作上的影响因素外，尿素产品水分超标与生产加工工艺有很大关系7。主要有以下几点：1）蒸发系统真空度较低，使得原液中水分闪蒸效率低下；2）造粒机床温度太低，部分结晶热被高速空气流带走，使原液表面温度迅速下降而形成含水量高的固态结晶；3）生产环境温度较高、空气相对湿度较大，整个造粒过程中尿素以吸湿为主，成品中水分含量就易超标。改进措施则有：1）提高蒸发真空度在-75kPa(g)以上；2）出液温度控制在130132；3）提高流化空气量；4）造粒机温度提高至111112；4）在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，能大大降低其吸湿性；5）在冷却和存运中，调整百叶窗的开度亦能使水蒸气分压降至合理水平8。此上操作实施后，尿素含水量能从平均0.4%下降至0.31%。2. 钙镁磷肥有效磷的影响因素 待测液制备待测液制备中，关键为振荡步骤。采用恒温振荡机或其他设备，虽能保证各组之间振荡时间、强度相同，但效果远没有本实验中人工振荡好。其原因是手摇的幅度和方向不确定，可以使容量瓶中钙镁磷肥与滤纸振荡充分。但这也导致了女生组由于振荡强度不够，导致钙镁磷肥粉末没有完全溶解，在进行加热步骤前，本组容量瓶底部还存在少量灰黑色颗粒。其可能成分除大部分Fe-P和Al-P没有被EDTA络合之外，肯定存在少量钙镁磷肥，导致测定结果偏低。这是主要误差来源。 EDTA溶液据报道9，0.1mol/L EDTA在pH=1112时，样品的平行测定值CV最小（1.414.10），回收率差异最小（108116%）。本实验中，浓度适宜，但pH没有用pH计实时测定，而 1）pH=812时，EDTA能与Ca2+、Mg2+形成稳定络合物；2）pH=6.0，与Al3+络合能力最强；3）pH=5.0时，与Fe3+络合能力最强。钙镁磷肥中有效磷主要以Ca-P和Mg-P以及少量Fe-P、Al-P存在。因此，pH的不同亦会使不同金属-P沉淀对结果产生影响，钙镁磷肥也应避免在石灰性土壤中使用。 温度EDTA配位反应为放热反应，随着温度升高，反应速率降低，但同时离子活度也增加，磷溶解加快。因此，保证温度杂1525时，可以保证测定值不受温度变异影响。必要时可考虑测定回收率来引入校正系数。 1/1000天平本实验中使用的两台天平，因在实验前未调平而使得称重示数不一致。针对同一物质在不同天平称量，两者示数差为0.02g。而同一天平同一物质的称量系统误差，在两次示数之差的数量级也在1/100。因此，为尽可能减小天平的系统误差，空白组扣除了0.02g由天平造成的干扰。七、 讨论、心得1. 尿素含水量测定-卡尔费休法该法为国标推荐的使用方法。具体原理和影响因素如下。存在于试料中的水分，可以与已知水滴定度的卡尔费休试剂进行定量反应，反应式如下：影响其测定结果的可能因素10：1）卡尔费休试剂。其中存在的吡啶会使其保存时间变短，滴定度下降。因此最好在每次实验前现配；2）pH。新鲜甲醇溶液pH=78, 卡尔费休试剂pH一般在4左右。反应中生成的硫酸浓度若高于0.05%，则会对结果造成影响。3）电极。双铂电极上若有杂离子在表面进行交换使得测定结果偏高，或者吸附其上，使得电极响应时间过长，灵敏度降低而使测定结果偏高等。4）仪器：密封性不好的仪器，会到使得水气进入使得结果偏高。对策：1）保证系统密封性能；2）滴定时搅拌充分；3）实验前用丙酮浸泡铂电极；4）避免光照。2. 钙镁磷肥有效磷测定的新型方法据报道11，现行标准中有效磷测定耗时过长。而超声波法则是利用超声波清洗仪(如图)，发出高频振荡信号，转换为机械性好后使液体流动而产生无数微小气泡，气泡闭合时可形成超过1000个大气压的瞬间高压，产生一连串小型“爆炸”冲击试样表面，从而加速有效磷的萃取。试验结果表明：1）方法精密度、准确度好，操作简便、快速、干扰少、易掌握，方法的加标回收率在9741028之间；2) 用滤纸作还原剂，加入后应考虑其碳化后黑色碳化物的破坏时间，空白、标准及一些杂质(铜)含量低的试料，随着滤纸加入量的增大，破坏时间增长。此外，有效磷的测定还运用ICP-AES测定12，此方法节省了之前测定中要消耗较多试剂和较长时间的问题，且准确性较好，便于操作。参考文献1 鲍士旦. 土壤农化分析. 中国农业出版社, 1999.2 GB 20412-2006.钙镁磷肥S.3 GB 2440-2001.尿素S.4 吴鸿欣. 影响尿素产品质量的因素及解决对策J. 大氮肥, 2000, (3):173-175.5 GB/T 2441.32010尿素测定方法第3部分：水分卡尔费休.S6 汤妍雯, 史蓉, 高晓云,等. 农用尿素中水分含量测定不确定度的评定J. 化学工程师, 2012, (8):60-61. 7 刘鑫. 尿素成品水分含量高的原因分析及措施J. 氮肥技术, 2011, 32(3):40-41.8 吴鸿欣. 气候变化对造粒尿素产品质量的影响J. 大氮肥, 1999, (5)