凯氏定氮仪蒸馏法检测车用尿素溶液中尿素的含量

章小龙

(中海石油化学股份有限公司 ，海南 东方 572600)

车用尿素溶液就是纯尿素的水溶液,其中尿素是车用尿素溶液作为除去汽车尾气中氮氧化物的反应原料,在选择性催化剂作用下尿素与氮氧化物反应生成氮气和水,从而减少柴油汽车尾气中氮氧化物对大气的污染。车用尿素溶液中尿素含量直接关系到车用尿素的品质和实际使用效果,也是车用尿素出厂检验的最重要指标,尿素含量的检测按照GB 29518-2013该采用燃烧法自动定氮仪[1-2]，该方法需要购置气相色谱等新仪器，同时需要使用纯氧，从费用和安全性方面考虑，采用凯式定氮仪蒸馏法作为总氮的分析方法，该方法使用范围已涉及食品、饲料、化肥等行业，海洋石油富岛有限公司生产的车用尿素，在检测方法试验阶段，使用凯式定氮仪蒸馏法检测车用尿素溶液，在重复性和再现性都获得满意的结果，使用分析纯尿素配制的标准尿素溶液进行回收率实验，也获得了准确的结果。

1 试验原理

该方法是在硫酸铜催化剂存在下，通过消解炉加热，浓硫酸将样品中的酰胺态氮全部转化为铵盐。在碱性条件下使用凯式定氮仪将已转化为铵盐的氮以氨形式蒸馏出来，使用硫酸吸收液吸收，使用标准氢氧化钠溶液滴定过量的酸，从而得到样品中总氮含量，尿素含量是通过从总氮中扣除缩二脲中的氮计算得出。

2 仪器与设备

凯式定氮仪：SKD-200，上海沛欧分析仪器有限公司;分析天平：AL204，METTLER TOLEDO，精确到0.0001g; 滴定管：50mL滴定管，A级; 消解炉：与凯式定氮仪配合，消解温度室温至450℃;其他日常使用玻璃仪器。

3 试剂与材料

浓硫酸(AR);五水硫酸铜 (AR);氢氧化钠标准滴定溶液：c(NaOH)= 0.5mol/L;硫酸标准溶液：c(1/2H2SO4) = 0.5mol/L;甲基红-亚甲基蓝混合指示液：在约50mL 95%乙醇溶液中，加入0.1g甲基红，0.05g亚甲基蓝，溶解后，用相同规格的乙醇稀释至100mL; 分析纯尿素3.7车用尿素样品：富岛

公司试车样品; pH试纸。

4 分析实验

4.1 车用尿素样品的检测

4.1.1 样品的准备

准确称取车用尿素样品0.5～0.7g(精确到0.0001g)于消解管内。

4.1.2 样品的测定

加少量水冲洗管壁，再加5mL浓硫酸，0.4g五水硫酸铜，在通风橱内使用消解炉进行消解，先缓慢加热，使CO2逸尽，然后逐步提高温度，直至冒白烟，再继续加热腾空后停止加热，取出待消化管中的试液充分冷却后，用少量水冲洗管壁。

于接收器中加入硫酸溶液25.00mL [c(1/2H2SO4)=0.5moL/L],加适量水以保证封闭气体出口，将接收器连接在凯式定氮仪上。消化好的消解管放到凯氏定氮仪中，仪器自动加入40mL的500g/L氢氧化钠溶液，开始蒸馏，蒸馏过程中，应保持冷却水畅通，直到接收器中的收集量达到300mL时，移开吸收液瓶,用pH试纸检查冷凝管出口的液滴，如无碱性结束蒸馏。

用氢氧化钠标准溶液返滴定过量的硫酸至混合指示剂呈现灰绿色为终点[2]。记录所消耗的氢氧化钠标准溶液体积。

空白试验，除不加试样外，须与试样测定采用完全相同的试剂、用量和分析步骤，进行平行操作。空白试样也应做平行数据，差值在0.10mL以内，取平均值。

总氮含量wN% =(1401×c×(V0-V))/m

(1)

式中：c——氢氧化钠标准溶液浓度，单位mol/L

V0——空白试验氢氧化钠标准溶液体积，单位mL

V——样品氢氧化钠标准溶液体积，单位mL

m——样品质量，单位g。

尿素含量wu% = 2.1438×(wN-F×wBi)

(2)

式中：wN——样品总氮含量平均值，单位%；

F——缩二脲转化为氮的因子(0.4076)

wBi——样品中缩二脲的浓度(质量分数)，单位%。

5 样品的重复性试验

按照上述分析实验步骤对同一车用尿素样品进行分析，按照总氮含量的计算公式(1)，得到6平行的检测数据如表1。

表1 尿素样品总氮含量

同时使用分光光度发分析车用样品的缩二脲含量，按照尿素含量的计算公式(2)得到的分析结果如下：

根据GB 29518-2013，重复性要求为0.4%，从上表中得出6平行测定尿素含量的极差为0.21%，能满足重复性要求，同时对分析数据的样品标准偏差和样品标准差进行计算，分别是0.086,0.094，从数据可见该方法的重复性非常好，数据的离散远小于置信度95%的1.96。

表2 尿素样品的尿素含量

6 回收率实验

6.1 样品的准备

称取32.4564g左右分析纯尿素，溶解到100mL左右的容量瓶中得到总重量为100.3256g，同时分析分析纯尿素的水分0.38%，缩二脲含量0.08%,最终配制的尿素溶液浓度为32.20%。

6.2 样品的测定

按照4.1.2对分析纯尿素样品进行尿素含量测定。

表3 分析纯尿素样品含量检测数据

从表3中可以看出,使用分析纯尿素进行回收实验室,回收率在此基础上9.14%至99.92%，平均回收率达到99.63%。

7 再现性实验(不同分析室之间的比对实验)

在分析车用样品的同时，将样品寄往第三方检测机构广州中科检测技术服务有限公司进行分析检测，将2个实验室的检测数据进行比对(见表4)。

表4 2个实验室的检测数据

从2个实验室数据可以看出，再现性能满足国标要求两实验室之间不大于0.8%的要求。

8 结论

采用凯式定氮仪蒸馏法分析检测车用尿素溶液中尿素含量，在实验过程中，实验平行性数据的重复性极差可达到0.21%，能满足车用尿素溶液国标不大于0.4%的要求；本文还使用分析纯尿素配制的尿素溶液进行了回收率实验，在考虑尿素易吸收水分和含有少量缩二脲因素，在计算过程中将这两项排除后，分析检测数据显示回收率可达到99%以上，能满足日常生产的批出货检验要求；在与有检测资质的第三方实验室进行分析监测数据比对，两实验室的检测偏差为0.10%，远小于国标要求的实验室之间再现性误差。综上所说，凯式定氮仪蒸馏法可以满足车用尿素溶液中尿素含量的检测。