腐植酸鉀產(chǎn)品中氧化鉀含量測定方法范文
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摘要：為了優(yōu)化腐植酸鉀肥料產(chǎn)品中氧化鉀含量的測定方法，對比了用鹽酸溶液抽提法與GB/T17767.3-2010《有機-無機復(fù)混肥料的測定方法第3部分：總鉀含量》標(biāo)準(zhǔn)中氧化鉀測定方法的差異。結(jié)果表明，鹽酸溶液抽提法的測定原理與GB/T17767.3-2010相同，不同點是在樣品溶液的制備過程中不采用硝酸-高氯酸消煮法和硫酸-過氧化氫消煮法，而是利用腐植酸遇酸沉淀的特性，將樣品采用鹽酸溶液抽提的方式來處理；并驗證了此方法的準(zhǔn)確性、安全性、快速性，以此為腐植酸鉀肥產(chǎn)品中氧化鉀含量測定標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考。
關(guān)鍵詞：腐植酸鉀;鹽酸溶液抽提;氧化鉀;四苯硼酸鉀重量法
近幾年，在農(nóng)業(yè)部全國農(nóng)技推廣中心的大力支持下，以腐植酸肥料“三大創(chuàng)新理論”為指針[1]，通過在全國范圍內(nèi)開展大面積腐植酸肥料試驗示范，腐植酸獲得了農(nóng)業(yè)上的“兩高三少”[2]等一系列科學(xué)成果。事實證明腐植酸、腐植酸肥料在化肥零增長的新形式下，起到了先鋒隊的作用[3]。在這種形勢下，腐植酸行業(yè)內(nèi)的檢測方法就顯得尤為重要。目前，大部分腐植酸企業(yè)應(yīng)用GB/T17767.3-2010《有機-無機復(fù)混肥料的測定方法第3部分：總鉀含量》的方法[4]來測定產(chǎn)品中氧化鉀含量，此方法測定時間長且使用較多高濃度危險化學(xué)藥品。腐植酸鉀產(chǎn)品中氧化鉀含量的測定原理與國標(biāo)GB/T17767.3-2010相同，不同點是利用腐植酸遇酸沉淀的特性，用一定濃度鹽酸溶液對腐植酸鉀進行抽提，將腐植酸沉淀，鉀離子抽提出來，然后過濾，濾液再利用在弱堿性介質(zhì)中，以四苯硼鈉沉淀濾液中的鉀離子。為防止陽離子干擾，可以預(yù)先加入適量的乙二胺四乙酸二鈉鹽（EDTA），使陽離子與EDTA絡(luò)合，然后將沉淀過濾、干燥及稱量。我們通過一系列實驗驗證了此方法的準(zhǔn)確性、安全性、快速性，證明了此檢測方法適用于腐植酸鉀肥料產(chǎn)品中氧化鉀含量的測定。
1材料與方法
1.1材料
礦物源腐植酸鉀由新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江、江西、山西、云南、山東、貴州各生產(chǎn)單位提供。回收率實驗中腐植酸鉀由新疆雙龍腐植酸有限公司提供。
1.2試劑
硫酸、過氧化氫、硝酸、高氯酸、（1∶12）鹽酸溶液（鹽酸∶水體積比1∶12[5]）、四苯硼酸鈉溶液沉淀劑（15g/L）、氯化鎂（100g/L）、四苯硼酸鈉洗滌液（1.5g/L）、EDTA溶液（40g/L）、氫氧化鈉溶液（400g/L）、酚酞（5g/L乙醇溶液）、氯化鉀基準(zhǔn)試劑（含量大于99.95%），以上無特殊注明的試劑均為分析純試劑。
1.3儀器、設(shè)備
玻璃坩堝式濾器：4號，容積30mL；干燥箱：溫度可控制在120±5℃范圍；水浴鍋：溫度可控制在110±5℃范圍。
1.4樣品制備
按GB/T8571-2008[6]規(guī)定制備實驗室樣品。（1）縮分。用鏟子將肥料在清潔、光滑、干燥的表面上堆成一圓錐形，壓平錐頂，沿互成直角的二直徑方向?qū)⒎柿蠘悠贩殖伤牡确?，移去并棄去對角部分，將留下部分混勻，重?fù)操作直至獲得所需的樣品量。（2）研磨。將縮分樣品用研缽研磨至全部通過0.5mm孔徑篩，混合均勻，置于潔凈、干燥瓶中待用。研磨操作要迅速，以免在研磨過程中失水或吸濕，并要防止樣品過熱。
1.5樣品前處理
（1）硝酸-高氯酸消煮法。稱取2g樣品（精確至0.0002g），置于250mL高型燒杯中，加入20mL濃硝酸，小心搖勻，在通風(fēng)櫥內(nèi)用電熱板加熱至近干涸，稍冷后加入10mL高氯酸，蓋上表面皿，緩慢加熱至冒高氯酸的白煙，繼續(xù)加熱直至溶液呈無色或淺色清液（注意不能蒸干）。冷卻至室溫，將消煮液移入250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，用干燥濾紙過濾，棄去最初50mL濾液。（2）硫酸-過氧化氫消煮法。稱取2g樣品（精確至0.0002g），置于500mL錐形瓶中，加入20mL濃硫酸、3～5mL過氧化氫，小心搖勻，靜放12～15h，然后再加入3～5mL過氧化氫，插上梨形漏斗，在通風(fēng)櫥內(nèi)用1500W電爐緩慢加熱至沸騰，繼續(xù)加熱保持30min，取下；若溶液未澄清，稍冷后分次再加入3mL過氧化氫，并分次消煮，直至溶液呈無色或淺色清液，繼續(xù)加熱10min，冷卻至室溫。將消煮液移入250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，用干燥濾紙過濾，棄去最初50mL濾液。（3）鹽酸抽提法。稱取2g樣品（精確至0.0002g），置于250mL高型燒杯中，加入150mL（1∶12）鹽酸溶液，蓋上表面皿，放入沸水浴中抽提0.5h，冷卻至室溫，將溶液移入250mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻，用中速定性濾紙過濾，棄去最初50mL濾液。
1.6分析步驟
同GB/T17767.3-2010中四苯硼酸鉀重量法：當(dāng)樣品中氧化鉀含量大于或等于2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），采用此法。
1.6.1方法原理
在弱堿性介質(zhì)中，以四苯硼酸鈉沉淀樣品溶液中的鉀離子。為了防止陽離子干擾，可預(yù)先加入適量的EDTA，使陽離子與EDTA絡(luò)合。將沉淀過濾、干燥及稱量。
1.6.2樣品溶液處理
吸取上述濾液25mL，置入250mL燒杯中，加入EDTA溶液（40g/L）20mL（含陽離子較多時可加入40mL），加入2～3滴酚酞溶液，滴加氫氧化鈉溶液至紅色出現(xiàn)時，再過量1mL，在良好的通風(fēng)櫥內(nèi)緩慢加熱煮沸15mim（注意防止噴濺），然后放置冷卻或用流水冷卻至室溫，若紅色消失，再用氫氧化鈉溶液調(diào)至紅色。
1.6.3沉淀及過濾
在不斷攪拌下，于樣品溶液（1.6.2）中逐滴加入四苯硼酸鈉沉淀劑，加入量為每含1mg氧化鉀加四苯硼酸鈉溶液0.5mL，并過量約7mL，繼續(xù)攪拌1min，靜置15min，用傾濾法將沉淀過濾于120℃下預(yù)先恒重的4號玻璃坩堝式濾器內(nèi)，用四苯硼酸鈉洗滌液洗滌沉淀5～7次，每次用量約5mL，最后用水洗滌2次，每次用量5mL。
1.6.4干燥
將盛有沉淀的坩堝置入120±5℃干燥箱中，干燥1.5h，然后放在干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱量（坩堝洗滌時，若沉淀不容易洗去，可用丙酮進一步清洗）。
1.6.5空白試驗
除不加樣品外，須與樣品測定采用完全相同的試劑、用量和分析步驟，進行平行操作。
1.6.6分析結(jié)果的表述
總鉀含量w1，以氧化鉀（K2O）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，數(shù)值以%表示。式中：m2——試液所得沉淀的質(zhì)量的數(shù)值，單位為克（g）；m1——空白實驗時所得沉淀的質(zhì)量的數(shù)值，單位為克（g）；0.1314——四苯硼酸鉀質(zhì)量換算為氧化鉀質(zhì)量的系數(shù)；m0——試料質(zhì)量的數(shù)值，單位為克（g）；25——吸取樣品溶液體積的數(shù)值，單位為毫升（mL）；250——樣品溶液總體積的數(shù)值，單位為毫升（mL）。計算結(jié)果保留到小數(shù)點后兩位，取平行測定結(jié)果的算術(shù)平均值作為測定結(jié)果。
1.7回收率實驗
在樣品中加入了不同量的氯化鉀基準(zhǔn)試劑，按照1.5、1.6的操作步驟進行氧化鉀含量的測定，計算加標(biāo)回收率。
2結(jié)果與討論
2.1國標(biāo)GB/T17767.3-2010與（1∶12）鹽酸溶液沸水浴抽提氧化鉀測定結(jié)果對比
樣品的前處理采用國標(biāo)GB/T17767.3-2010《有機-無機復(fù)混肥料的測定方法第3部分：總鉀含量》中規(guī)定的硝酸-高氯酸消煮法或硫酸-過氧化氫消煮法與用（1∶12）鹽酸溶液沸水浴抽提法測定氧化鉀結(jié)果。以上3種方法分析的氧化鉀含量結(jié)果接近，（1∶12）鹽酸溶液處理的樣品氧化鉀含量平行測定絕對差值為0.00%～0.15%；硝酸-高氯酸消煮法處理的樣品氧化鉀含量的平行測定絕對差值為0.03%～2.03%；硫酸-過氧化氫消煮法處理的樣品氧化鉀含量的平行測定的絕對差值為0.05%～1.10%。2.2回收率實驗回收率實驗結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，按本研究方法中建立的測定方法測腐植酸鉀中氧化鉀含量，其加標(biāo)回收率在99.6%～100.3%之間，說明此方法準(zhǔn)確可靠。
2.3兩種方法樣品處理時間和安全性的對比
國標(biāo)GB/T17767.3-2010《有機-無機復(fù)混肥料的測定方法第3部分：總鉀含量》四苯硼酸鉀重量法，樣品的處理采取兩種方式硝酸-高氯酸消煮法和硫酸-過氧化氫消煮法。硝酸-高氯酸消煮法所需時間為5h左右，在加熱消煮的過程中會產(chǎn)生大量的酸霧，而且高氯酸在加熱消煮的過程中會產(chǎn)生爆炸。硫酸-過氧化氫消煮法所需時間為15h左右，過氧化氫具有強氧化、易分解的性質(zhì)，在加熱消煮的過程中也存在危險性。采用（1∶12）鹽酸溶液抽提法處理樣品所需時間為0.5h，所使用的鹽酸溶液濃度低，抽提條件溫和，不存在危險性。
3小結(jié)
實驗結(jié)果表明，通過與國標(biāo)GB/T17767.3-2010《有機-無機復(fù)混肥料的測定方法第3部分：總鉀含量》中樣品溶液制備采用硝酸-高氯酸消煮法和硫酸-過氧化氫消煮法相比較及加標(biāo)回收率實驗，證明了使用（1∶12）鹽酸溶液處理的樣品氧化鉀含量結(jié)果精確度高、分析誤差小，節(jié)省了檢測時間，安全性也得到了提高；但該測定方法的測定條件，如鹽酸濃度、抽提時間等還需進一步優(yōu)化。
參考文獻
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[2]曾憲成，李雙.大興腐植酸肥料的歷史使命[J].腐植酸，2015（5）：1～10.
[3]曾憲成，李雙.因應(yīng)化肥減量說出腐植酸的話——新時期確立“有機-無機營養(yǎng)供給理論”和“腐植酸有機-無機營養(yǎng)供給理論”同等重要[J].腐植酸，2018（2）：2～4.
[4]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.有機-無機復(fù)混肥料的測定方法第3部分：總鉀含量：GB/T17767.3-2010[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.
[5]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.農(nóng)業(yè)用腐殖酸鉀：GB/T33804-2017[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.
[6]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.復(fù)混肥料實驗室樣品制備：GB/T8571-2008[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.
作者:王春花 郭振軍 單位:新疆黑色生態(tài)科技股份有限公司
