复合肥料中总氮含量的测定方法探讨

周超 李代兵

【摘要】通过凯氏定氮法对复合肥料进行精密度试验和加标回收率试验，将复合肥料中总氮含量测定结果与蒸馏后滴定法（仲裁法）测定结果进行比较。实验表明，凯氏定氮法操作简单、耗时少、节约试验成本，并且准确率和重复率高，数据准确可靠。

【关键词】复合肥料；凯氏定氮法；加标回收率；精密度；总氮含量；因素分析

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.03.007

Discussion on the Determination Method of Total Nitrogen Content in Compound Fertilizers

ZHOU Chao， LI Daibing

（Qiannan Prefecture Inspection and Testing Center， Xingyi 562400， China）

Abstract： The precision test and spiked recovery rate test were conducted on composite fertilizers using the Kjeldahl nitrogen determination method. The results of the total nitrogen content determination in composite fertilizers were compared with those of the titration method （arbitration method） after distillation. The experiment showed that the Kjeldahl nitrogen determination method was simple to operate， time-consuming， cost-effective， with high accuracy and repeatability， and the data was accurate and reliable.

Keywords： compound fertilizer； kjeldahl nitrogen determination method； recovery rate of spiking； precision； total nitrogen content； factor analysis

氮是植物生长的重要营养元素之一，对农作物的产量和品质有重要影响。准确测定复合肥料中的总氮含量，有助于指导农业生产，提高农作物产量和质量；有助于企业优化肥料配方，使其更加符合市场需求；有助于推动农业生产的科学化和规范化，促进农业可持续发展；为市场监管部门的监管提供有效的数据支撑。凯氏定氮法测定复合肥料中总氮含量，具有快速、准确、易操作等特点，已被各相关企业和检验检测机构广泛运用。

1复合肥料中总氮含量测定的材料与方法

复合肥料中总氮含量的测定方法主要分为：国标法和凯氏定氮法。国标法按照标准GB/T 15063—2020《复合肥料》中规定又分为：蒸馏后滴定法（仲裁法）、自动分析仪法、杜马斯燃烧法，其中仲裁法是各企业和检验检测机构使用频率较高的方法。

凯氏定氮法具有操作简单方便、用时短、数据准确可靠等优点，近几年逐渐得到企业和检测机构的青睐。本文就凯氏定氮法进行方法验证，考证其准确度和再现性。

1.1试验原理

将复合肥料中的硝酸盐在有催化剂条件下，用浓硫酸进行消化，将有机氮转变为无机铵盐。然后，在碱性条件下。用凯氏定氮仪进行蒸馏，将铵盐转为氨，用过量的硫酸溶液吸收，在甲基红-亚甲基蓝混合指示下，用氢氧化钠标准滴定液返滴定。

1.2试剂

试验所用溶液、试剂和水，若未标注配制方法和特殊说明时，都应符合HG/T 2843—1997《化肥产品化学分析中常用标准滴定溶液、标准溶液、试剂溶液和指示剂溶液》标准要求。

铬粉（细度小于250μm）；硫酸；盐酸；触媒混合物：将1000 g硫酸钾和50 g五水硫酸铜充分混合，并仔细研磨；氢氧化钠溶液：400 g/L；氢氧化钠标准滴定液：c（NaOH）=0.5 mol/L（具体浓度以标定浓度为准，配制及标定方法：准确吸取27.2 mL饱和氢氧化钠溶液于1000 mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。标定：称取在120℃干燥箱内干燥至恒重的基准邻苯二甲酸氢钾约4.75 g，置于250 mL锥形瓶中，加水100 mL溶解，加10 g/L酚酞指示液3滴，用待测氢氧化钠滴定液滴定至溶液呈浅红色为终点，根据待测氢氧化钠溶液的消耗量与邻苯二甲酸氢钾的取用量，算出待测氢氧化钠的浓度，做5次平行测定，取5次算术平均值为测定结果，5次平行测定的极差要小于规定的容许差r）；硫酸溶液：c（1/2 H2SO4）=0.5 mol/L；甲基红-亚甲基蓝混合指示剂。

1.3仪器

Kjeltec8200凯氏定氮仪，Tecator TM消化系统，通用试验仪器。

1.4试验步骤

称取0.5 g左右复合肥料样品于250 mL消化管中，加入40 mL蒸馏水摇动试样溶解，静置30 min，再加入1.2 g铬粉，7 mL浓盐酸，静置5～10 min，置于已经预先预热到150℃的消解仪上，待其沸腾后计时4～5 min，取下冷却到室温。再加入15 mL浓硫酸和1.2 g混合催化剂，摇匀，置于消解仪中缓慢消解，待泡沫完全停止后，将温度设置到420℃继续消解，待蒸馏管中澄清透亮并且有小股硫酸白烟冒起，再加盖小漏斗，待溶液颜色变成紫红色消解结束，取下消化管冷却至室温。再加入20 mL蒸馏水于蒸馏管中于100℃缓慢消化，待溶液出现明亮透明蓝色时结束蒸馏，取下蒸馏管冷却至室温，用半自动凯氏定氮仪进行蒸馏，选择蒸馏时间5 min，蒸汽量100%。接收液中加入25 mL 0.5 mol/L的硫酸和4～5滴混合指示剂。蒸馏结束后手动用氢氧化钠标准滴定溶液滴定，同时做空白样和平行样。

1.5结果计算

计算结果表示到小数点后两位，取两次测定结果的算术平均值作为最终测定结果。

2方法特性参数验证

通过上述试验方法，用半自动凯氏定氮仪对复合肥料中总氮含量进行精密度试验和加标回收率试验，其测定复合肥料中总氮含量结果与仲裁法测定结果进行比较验证。

2.1精密度

选取3个复合肥料样品，每个样品称取6份，每份约0.5 g，通过上述试验方法对其总氮含量进行精密度计算，计算结果见表1。

由表1可知，3个平行样的总氮测定结果极差为0.16%～ 0.21%，标准偏差为0.047%～0.061%，相对标准偏差为0.26%～ 0.38%，符合标准GB/T 8572—2010中对平行样测定结果的要求，且精密性良好。

2.2加标回收率的测定

取试样1个，准确称取6份样品，每份称取0.2926 g，在每份样品中加入定量的硫酸铵标准溶液，用上述试验方法，进行回收率试验。测验结果见表2。

由表2可知，总氮含量测定结果的回收率为99.65%～ 100.09%，符合标准GB/T 27417—2017的要求，说明该方法准确可靠，满足分析检测的需要。

2.3仲裁法与定氮仪法测定结果的差异性

取6个样品，用两种不同的方法测定总氮含量，结果见表3。

由表3可知，两种方法得出的测定结果的绝对差值都不大于0.50%，不存在显著差异，表明定氮仪法测定结果准确可靠。

综上可知，复合肥料中总氮含量的测定可以采用定氮仪测定法。该法具有精准度高、重复率好、操作相对简单、试验时间短、耗费试剂少等特点，测定数据准确可靠。

3影响测定结果的因素分析

通过上述试验，深入分析使用定氮仪法测定复合肥料中总氮含量的过程中，存在可能影响测定结果准确性的因素主要有以下几点。

1）样品的均匀性和称量。样品应预先研细并混合均匀，且全部通过0.50 mm孔径筛，以确保在消解过程中样品能够充分反应。称取样品时严格按照设备说明书称量。称量过大，会导致消解不完全，测定结果偏低；称量偏小，设备引入的空白误差增大，影响测定结果准确性。

2）对总氮未知来源的试样，在消解前要做好还原的步骤，先加入铬粉和盐酸处理可能存在的硝酸根，确保各种形态的氮都还原成铵盐。

3）在消化过程中，消化初期温度要低些，减缓消化速度，注意观察，防止泡沫溢出，消化要完全，保证各种形式的氮都转化为铵态氮。

4）消化完成后一定要冷却至室温再蒸馏，否则影响蒸馏结果。每次蒸馏前至少用蒸馏水蒸馏2次，彻底清洗设备。

5）氢氧化钠溶液的浓度不要超过40%，否则会形成结晶影响泵的功能。根据实际试验需求，合理加入氢氧化钠溶液数量，当加入氢氧化钠溶液后消化管中溶液应变为黑色，如氢氧化钠加入量过大，浪费了试剂，增加了试验成本，加入量过小则无法完全中和硫酸，达不到在碱性条件下蒸馏的试验要求，无法测得数据。经过多次试验证明，理想的氢氧化钠溶液加入量是消化用酸量的4倍。

6）往锥形瓶中加入接受液时，再加入几毫升蒸馏水，确保导管头全部浸入接受液中，否则吸收不完全，导致结果偏小。蒸馏结束后，用蒸馏水冲洗导管几次，起到清洗的作用，但清洗用水量不宜过多，否则锥形瓶中溶液太多，影响滴定。

4结论

凯氏定氮法与蒸馏后滴定法测定复合肥料中总氮含量的准确度和重复率都较高。仲裁法在蒸馏过程中，玻璃仪器连接较多，占据实验室空间大，危险性较高，试剂用量多，一次只能蒸馏一个平行样，且耗时较长，还会由于密封性不好导致测定结果偏低。半自动凯氏定氮仪用机械智能化的蒸馏方式，代替了传统的蒸馏方式，大幅缩短了蒸馏时间，加快了检测分析的速度，提高了工作效率，由于密闭性较好，人为误差较小，蒸馏比较完全。通过对该方法准确度、精确度验证，以及用复合肥料中总氮含量测定结果与仲裁法测定结果进行对比可知，该方法操作简单、用时少、节约试验成本、准确率和重复率高、数据准确可靠、满足分析标准要求，适用于各生产企业和检验检测机构，具有广阔的运用前景。

【参考文献】

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[5]冯丽霞，宇文德龙，闫永欣.复混肥料、复合肥料中氮含量测定需注意的问题[J].内蒙古石油化工，2020，46（8）：73-75，89.

【作者简介】

周超，男，1987年出生，工程师，学士，研究方向为产品质量检验。

李代兵，男，1980年出生，工程师，学士，研究方向为产品质量检验。

（编辑：李钰双）