尿素肥料中成分测定及氮含量检测方法探讨

魏雨，张景迅，裴晓芳，张梦梦

(黄淮学院 化学化工系，河南 驻马店 463000)

尿素［CO(NH2)2］是第1 种以人工合成无机物质而得到的有机化合物，并从此开辟了有机化学的全新领域［1］。作为一种含氮量为46.6%的物质，尿素也是目前使用的固体氮肥中含氮量最高的化学肥料，同时它也是一种良好的中性肥料，具有浓度高、肥效快、养分利用高、施用方便等优点，深受农民喜爱，并成为国家调控化肥市场的首选［2］。

在尿素的生产和使用中，均要求能快速、准确地测定尿素中各成分的含量。尿素在合成过程中含有的微量铁，缩二脲等杂质会对尿素的肥效产生影响，当尿素中缩二脲含量超过1%时，对农作物有明显的抑制作用［3］。本实验对尿素中的铁、缩二脲等含量进行了分析测定;同时分别采用蒸馏后滴定法和甲醛法对尿素中的含氮量进行测定，并比较了两种方法测定结果的差异和优劣性，旨在为尿素成分检测提供完善、准确的检测方法。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

尿素，肥料;氢氧化钠、浓硫酸、抗坏血酸、邻啡啰啉、酒石酸钾钠、五水硫酸铜、氨水等均为分析纯;实验用水为二次去离子水。

DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器;FX101-2型电热鼓风干燥箱;FA1204B 型电子天平;722 紫外-可见分光光度计;SHHW21-60 型电热恒温水浴箱等。

1.2 溶液配制

1.2. 1 0. 01 mg/L 铁标准溶液的配制称取2.160 8 g NH4Fe(SO4)2·12H2O 于100 mL 烧杯中，加入10 mL 浓度2 mol/L 的HCl 溶液溶解，定量转移到250 mL 容量瓶中定容。用移液管移取5 mL于500 mL 容量瓶中，定容，配成0.01 mg/L 的铁标准溶液。

1.2.2 2.00 g/L 的缩二脲标准溶液的配制分别用氨水(1 +1)、水、丙酮依次洗涤缩二脲，然后在105 ℃干燥1 h。称量1.000 4 g 提纯后的缩二脲，溶于450 mL 水中，用0.5 mol/L 的NaOH 溶液调至pH=7，定量转移到500 mL 容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

1.3 尿素中铁含量的测定

称取一定量的尿素于100 mL 烧杯中，加入20 mL 水溶解。再加入10 mL(1 +1)的HCl 溶液，加热煮沸后，保持稳定3 min。充分冷却后，加水使溶液体积约为40 mL，用氨水(1 +1)和2 mol/L 的HCl 调节溶液pH≈2，定量转移至100 mL 容量瓶中，依次加入约2.5 mL 的20 g/L 的抗坏血酸、pH=4.7 的NaAC-HAC 缓冲溶液10 mL、2 g/L 的邻菲罗啉溶液5 mL，用水稀释至刻度，摇匀，同时进行空白试验。以铁含量为0 的溶液作为参比溶液，在波长510 nm 处，用分光光度计测量所配标液、试液以及空白液的吸光度［4］。

1.4 尿素中缩二脲含量的测定

称取一定量的尿素于100 mL 烧杯中，加20 mL水溶解，定量转移入100 mL 容量瓶中，依次加入50 g/L 的酒石酸钾钠碱性溶液20.0 mL，15 g/L 的硫酸铜溶液20.0 mL，用水稀释至刻度，摇匀。将标液及试液分别浸入32 ℃的水浴中约20 min，不时摇动。20 min 后取出，在30 min 内，以缩二脲含量为0的溶液为参比溶液，在波长550 nm 处，用分光光度计测定标液及试液的吸光度［5］。至少重复3 次。

1.5 尿素中氮含量的测定

1.5.1 蒸馏后滴定法在硫酸铜的催化作用下，尿素在浓硫酸中加热，使试料中酰胺态氮转化为铵态氮，加入过量碱液，蒸馏出氨，吸收在过量且定量的硫酸溶液中，在指示剂存在下，用氢氧化钠标准滴定溶液返滴定［6-7］。

1.5.2 甲醛法在过量硫酸存在下，尿素先受热水解，生成(NH4)2SO4，铵盐与甲醛作用可定量的生成六亚甲基四胺盐和H+，生成的六亚甲基四胺盐和H+可用NaOH 标准溶液滴定，间接计算出氮的含量［8-9］。

2 结果与讨论

2.1 铁含量测定结果分析

图1 为可见分光光度计所测铁的标准吸收曲线。回归方程为y = 0. 002 37 + 0. 001 58x，R =0.992 97。试料中铁含量(X)以铁的质量分数(%)表示，按公式X=(m1－m2)×100/m 计算。其中m1为试料中测得的铁的质量，m2为空白试验所测得的铁的质量，m 为试料的质量。尿素的铁含量见表1。

图1 铁的标准曲线Fig.1 The standard curve of iron

表1 尿素中铁含量测定结果分析Table 1 Results and analysis of iron content in urea

由表1 可知，3 次测试的平均偏差非常小，相对平均偏差为0.72%，结果重现性好，实验结果可信。尿素中铁含量为0.000 46%，符合国家标准。

2.2 缩二脲测定结果分析

采用同上方法，用分光光度计得出缩二脲的标准吸收曲线，回归方程为y =0.001 91x－0.002 62，R=0.987 84。尿素的缩二脲含量见表2。

表2 尿素中缩二脲含量测定结果分析Table 2 Results and analysis of biuret content in urea

由表2 可知，缩二脲3 次测量的平均含量为0.95%，小于1%，符合国家标准。但是缩二脲含量的相对平均偏差为1.05%，误差较大。这可能是由于尿素中氨与铜复盐中的Cu2+会形成不同配位数的蓝色配离子，该配离子跟缩二脲与铜形成的蓝紫色配离子同时共存，干扰了缩二脲的定量测定，使测得的吸光度增加，分析结果偏高。

2.3 蒸馏后滴定法和甲醛法测定氮含量的结果比较

蒸馏后滴定法和甲醛法是常用的测定肥料中氮含量的方法。国家标准中常采用蒸馏后滴定法作为仲裁方法，但甲醛法由于其测定原理简单，操作简便快速，因而也被广泛采用。本文分别采用2 种方法，对尿素中的氮含量进行测定，结果见表3。3 次测试结果以及误差用origin 作图，以便更直观地对结果进行比较。

表3 不同方法测定氮含量结果Table 3 Results of nitrogen content in urea with different methods

图2 蒸馏后滴定法和甲醛法所测氮含量及误差数据比较Fig.2 Comparison of nitrogen content and error data with titrimetric after distillation method and formaldehyde method

由表3 与图2 可知，两种检测方法的检测结果存在着一定的差异，采用甲醛法得到的测定结果要低于蒸馏后滴定法，且所测氮含量没有达到国家标准中合格品46%的标准。蒸馏后滴定法所测氮含量平均值为46.17%，符合国家标准，且相对平均偏差要小于甲醛法测定结果，说明蒸馏后滴定法数据较准确，可信度较高。究其原因，可能是甲醛法在滴定过程中，由于存在2 种指示剂，终点判断困难，容易造成视觉误差，从而导致准确度下降，因此测定中要严格注意终点颜色的变化，避免出现颜色标准不统一而导致误差偏大。

3 结论

(1)采用分光光度法分别对尿素中的铁含量和缩二脲含量进行了测定，方便简便，准确度高，且均达到了国家标准。

(2)甲醛法测定铵盐，由于测定原理简单，操作简便快速而被广泛采用，但在实际测定过程中，由于两种指示剂的存在，导致终点判断困难，得到数据准确度较低，误差较大，可以适用于要求不高的快速检测。采用蒸馏后滴定法测定尿素氮含量，虽然较甲醛法的操作程序繁琐，但在测定过程中，如果严格控制实验条件，可以得到重现性好、准确度更高的测定数据，结果令人满意。

［1］ 张开坚.尿素［J］.化肥设计，1986(21):7-10.

［2］ 孙宝慈.国内外尿素生产及技术进步综述［J］. 大氮肥，2009，32(1):1-9.

［3］ 谢群力，刘辉.影响尿素品质的因素及解决途径［J］.中氮肥，2011(6):18-20.

［4］ 国家质量技术监督局. GB/T 2441.4—2001 尿素中铁含量的测定——分光光度法［S］.北京:中国标准出版社，2001.

［5］ 国家质量技术监督局. GB/T 2441.2—2001 尿素中缩二脲含量的测定——分光光度法［S］.北京:中国标准出版社，2001.

［6］ 车轩，王丽红. 蒸馏后滴定法测定复混肥料中总氮的体会［J］.质量天地，2002(8):42.

［7］ 李晓艳.浅谈蒸馏后滴定法测定复混肥料中氮的注意事项［J］.计量与测试技术，2012(11):11-13.

［8］ 肖玲. 甲醛测定铵盐含氮量［J］. 化学技术与开发，2003(5):25-26.

［9］ 王美兰，贺萍. 甲醛法测定尿素总氮含量的若干问题［J］.大学化学，2002(6):35-37.