Tiêu chuẩn TCVN 8563:2010 Xác định photpho tổng số trong phân bón

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 8563:2010

PHÂN BÓN – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỐT PHO TỔNG SỐ

Fertilizers – Method for determination of total phosphorus

Lời nói đầu

TCVN 8563:2010 được chuyển đổi từ 10 TCN 306-2004 theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 6 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

TCVN 8563:2010 do Viện Thổ nhưỡng Nông hóa biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

PHÂN BÓN – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỐT PHO TỔNG SỐ

Fertilizers – Method for determination of total phosphorus

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định phốt pho tổng số của các loại phân bón có chứa phốt pho dạng khoáng, dạng hữu cơ (phân khoáng đơn, khoáng phức hợp, khoáng hỗn hợp, phân hữu cơ, hữu cơ vi sinh, hữu cơ sinh học, hữu cơ khoáng, than bùn) và các loại quặng có chưa phốt pho (apatit, photphorit).

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 4851-89 (ISO 3696-1987), Nước dùng cho phân tích trong phòng thí nghiệm – Yêu cầu kỹ thuật và phương pháp thử.

3. Phân loại

Có thể xếp phân bón chứa phốt pho thành hai nhóm:

3.1. Nhóm một: Bao gồm các loại phân khoáng đơn (sure phốt phat, tecmo-phốt phat), phân khoáng phức hợp (MAP – monoammonium phosphate, DAP – diammonium phosphate), phân khoáng hỗn hợp (PK, NPK, NP, NPKS…) và nguyên liệu khoáng sản xuất phân bón (apatit, phốtphorit).

3.2. Nhóm hai: Bao gồm các loại phân có chứa cả hợp chất hữu cơ và phốt pho: phân hữu cơ, hữu cơ vi sinh, hữu cơ sinh học, phân hữu khoáng, than bùn.

4. Nguyên tắc

Sử dụng hỗn hợp cường thủy (với nhóm 1) hay hỗn hợp H₂SO₄ và HClO₄ (với nhóm 2) để phân hủy và chuyển hóa các hợp chất phốt pho trong mẫu thành phốt pho dưới dạng axit orthophotphoric, rồi xác định hàm lượng phốt pho trong dung dịch mẫu theo phương pháp trắc quang. Đo màu vàng của phức chất tạo thành giữa phốt pho và vanadomolypdat hoặc màu xanh molipden do phản ứng của phốt pho với molypdat tạo thành phức đa dị vòng khi bị khử, từ đó suy ra hàm lượng phốt pho trong mẫu. Phương pháp “đo màu vàng vanadomolypdat” thích hợp cho các dung dịch mẫu có nồng độ phốt pho cao, phương pháp đo màu xanh molypden thích hợp cho các dung dịch mẫu có nồng độ phốt pho thấp.

5. Thuốc thử

Hóa chất sử dụng để pha các chất chuẩn đạt loại tinh khiết hóa học, hóa chất sử dụng để phân tích đạt loại tinh khiết phân tích.

5.1. Nước cất, TCVN 4851-89.

5.2. Axit sufuric (H₂SO₄) d = 1,84.

5.3. Axit clohydric (HCl) d = 1,18.

5.4. Axit nitric (HNO₃) d = 1,4.

5.5. Dung dịch HNO₃ 2 N:

Lấy 135 ml HNO₃ d = 1,4 vào cốc dung tích 1000 ml đã có sẵn 500 ml nước khuấy đều chuyển vào bình định mức 1000 ml, thêm nước đến vạch định mức, bảo quản kín.

5.6. Hỗn hợp cường thủy HNO₃ + HCl, tỷ lệ 1:3 theo thể tích.

5.7. Dung dịch tiêu chuẩn phốt pho, nồng độ 100 mg P/l:

Cân 0,4390 g kalidihydrophotphat (KH₂PO₄) đã sấy khô 2 h ở 105 ⁰C, để nguội trong bình hút ẩm vào cốc dung tích 1000 ml, thêm 500 ml nước, khuấy tan, thêm 25 ml H₂SO₄ 4 N, chuyển dung dịch vào bình định mức dung tích 1000 ml, thêm nước đến vạch định mức, lắc đều, dung dịch có nồng độ 100 mg P/l, bảo quản kín ở 20 ⁰C.

5.8. Hỗn hợp tạo màu vàng vanadomolypdat:

5.8.1. Cân 25 g amonimolypdat [(NH₄)₆MO₇O_24-4H₂O] vào cốc dung tích 500 ml, thêm 300 ml nước nóng 60 ⁰C, khuấy tan, để nguội, chuyển vào bình định mức dung tích 500 ml, thêm nước đến vạch định mức (dung dịch 1).

5.8.2. Cân 1,25 g amonivanadat (NH₄VO₃) vào cốc dung tích 500 ml, thêm 300 ml axit nitric 1 N, khuấy tan, để nguội, chuyển vào bình định mức dung tích 500 ml, thêm axit nitric 1 N đến vạch định mức (dung dịch 2).

5.8.3. Trộn 2 dung dịch trên với tỷ lệ 1:1 theo thể tích trước khi sử dụng, được hỗn hợp tạo màu vàng vanadomolypdat.

5.9. Hỗn hợp khử tạo màu xanh, sử dụng cho phương pháp đo màu xanh molipden (xem phụ lục A)

5.10. Chỉ thị màu a dinitrophenol, 0,1 %.

6. Thiết bị, dụng cụ

Sử dụng các thiết bị, dụng cụ thông thường trong phòng thí nghiệm và các thiết bị, dụng cụ như sau:

6.1. Bình phân hủy mẫu, dung tích 250 ml.

6.2. Bếp phân hủy mẫu, điều khiển được nhiệt độ.

6.3. Thiết bị trắc quang, có bước sóng từ 400 nm đến 800 nm.

6.4. Tủ sấy, nhiệt độ 200 ⁰C ± 1 ⁰C.

6.5. Cân phân tích, độ chính xác 0,0002 g.

6.6. pH kế.

6.7. Rây, đường kính lỗ 2 mm.

6.8. Buret, dung tích 50 ml, độ chính xác 0,1 ml.

6.9. Bình định mức, dung tích 50, 100, 1000 ml.

7. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu

7.1. Mẫu đem đến phòng thí nghiệm được đảo trộn đều, trải phẳng trên khay nhựa hoặc tấm nilông, lấy mẫu trung bình theo phương pháp đường chéo góc, trộn đều, lấy hai phần đối diện và loại bỏ dần cho đến khi còn khoảng 500 g.

7.2. Chia mẫu trung bình thành hai phần bằng nhau, cho vào hai túi PE buộc kín, ghi mã số phân tích, ngày, tháng, tên mẫu (và các thông tin cần thiết), một phần làm mẫu lưu, một phần làm mẫu phân tích.

7.3. Nghiền mịn mẫu rồi qua rây có đường kính lỗ 2 mm, trộn đều làm mẫu phân tích.

7.4. Các mẫu có ẩm độ cao có thể cân một lượng mẫu xác định, sấy khô ở nhiệt độ 70 ⁰C, xác định độ ẩm, nghiền mịn mẫu khô qua rây có đường kính lỗ 2 mm làm mẫu phân tích. Lưu ý khi tính kết quả phải nhân với hệ số chuyển đổi từ khối lượng mẫu khô sang khối lượng mẫu thực tế ban đầu.

7.5. Các mẫu không thể xử lý theo (7.3) và (7.4) có thể lấy một lượng mẫu khoảng 20 g, nghiền thật mịn làm mẫu phân tích.

8. Cách tiến hành

8.1. Phân hủy mẫu: Áp dụng hai cách phân hủy với hai nhóm mẫu (xem 3).

8.1.1. Sử dụng hỗn hợp cường thủy để phân hủy mẫu nhóm một (xem 3.1).

8.1.1.1. Cân 2 g ± 0,001 g mẫu đã được chuẩn bị theo (7.3.3) hay (7.3.4), (7.3.5) cho vào bình phân hủy.

8.1.1.2. Thêm 35 ml hỗn hợp cường thủy, để qua đêm hoặc ngâm ít nhất vài h.

8.1.1.3. Chuẩn bị đồng thời 2 mẫu trắng không có mẫu thử, tiến hành đồng nhất điều kiện như mẫu thử.

8.1.1.4. Tăng nhiệt độ từ từ đến 120 ⁰C, sôi nhẹ trong khoảng 60 min.

8.1.1.5. Tăng nhiệt độ lên đến 200 ⁰C và duy trì nhiệt độ đó trong khoảng 180 min đến khi trong bình xuất hiện khói trắng đậm đặc và dung dịch mẫu trắng trong. Nếu dung dịch còn màu vàng cho thêm 2 ml dung dịch H₂SO₄ trong nước tỷ lệ 1:1 theo thể tích, đun tiếp khoảng 30 min đến khi dung dịch mẫu trắng trong.

8.1.1.6. Để nguội, thêm vào 50 ml nước cất, đun sôi 10 min.

8.1.1.7. Chuyển dung dịch và cặn trong bình phân hủy sang bình định mức 200 ml, thêm nước cất đến vạch định mức, lắc đều, lọc hoặc để lắng trong. Gọi đây là dung dịch A để xác định phốt pho tổng số (với mẫu có hàm lượng phốt pho thấp sử dụng bình định mức 100 ml là thích hợp).

CHÚ Ý 1: Quá trình phân hủy mẫu bằng hỗn hợp cường thủy phải theo dõi thường xuyên, đặc biệt ở giai đoạn đầu, không để trào bắn mẫu ra ngoài. Không để khô mẫu (luôn luôn dùng axit ít nhất 2 ml, nếu thiếu phải cho axit bổ sung), phải xử lý dung dịch sau phân hủy hết màu vàng.

8.1.2. Sử dụng H₂SO₄ và HClO₄ để phân hủy mẫu nhóm hai (xem 3.2);

8.1.2.1. Cân 2 g ± 0,001 g mẫu đã được xử lý theo 6.3.1 cho vào bình phân hủy.

8.1.2.2. Thêm 30 ml axit H₂SO₄ đậm đặc d = 1,84 và 0,5 ml HClO₄ để qua đêm hoặc ngâm ít nhất vài h.

8.1.2.3. Chuẩn bị đồng thời hai mẫu trắng không có mẫu thử, tiến hành đồng nhất điều kiện như mẫu thử.

8.1.2.4. Tăng nhiệt độ từ từ đến 120 ⁰C, sôi nhẹ trong khoảng 120 min; để nguội, thêm vài giọt HClO₄.

8.1.2.5. Tăng nhiệt độ lên 200 ⁰C khoảng 60 min, trong bình xuất hiện khói trắng đậm đặc, dung dịch mẫu trắng trong, nếu dung dịch chưa trắng trong, tiếp tục để nguội, thêm vài giọt HClO₄ rồi tăng dần nhiệt độ lên 200 ⁰C khoảng 60 min, đến khi dung dịch mẫu trắng trong là được (có thể phải lặp lại hai ba lần với HClO₄).

8.1.2.6. Để nguội, thêm vào 50 ml nước cất đun sôi 10 min.

8.1.2.7. Chuyển dung dịch và cặn trong bình phân hủy sang bình định mức dung tích 200 ml, thêm nước cất đến vạch định mức, lắc đều, lọc hoặc để lắng trong. Gọi đây là dung dịch A để xác định phốt pho tổng số (với mẫu có hàm lượng phốt pho thấp sử dụng bình định mức dung tích 100 ml là thích hợp).

8.2. Kiểm tra thiết bị trắc quang

Các thiết bị trắc quang có bước sóng từ 400 nm đến 800 nm, độ phân giải bước sóng nhỏ hơn 8nm, trong khoảng đo độ hấp thụ quang và nồng độ phốt pho tương quan biểu diễn bằng phương trình y = ax đều có thể sử dụng để phân tích phốt pho.

8.3. Phương pháp trắc quang xác định phốt pho tổng số - Phương pháp đo “màu vàng vanadomolypdat”

Áp dụng cho các mẫu có hàm lượng phốt pho cao, dung dịch A sau phân hủy không có màu vàng.

8.3.1. Lập thang chuẩn và vẽ đồ thị đường chuẩn phốt pho, khoảng nồng độ từ 0 mg P/l đến 20 mg P/l;

8.3.1.1. Pha loãng dung dịch phốt pho gốc nồng độ 100 mg P/l thành dung dịch làm việc nồng độ 50 mg P/l, đủ dùng trong ngày.

8.3.1.2. Sử dụng 8 bình định mức dung tích 50 ml.

8.3.1.3. Cho vào mỗi bình theo thứ tự số ml dung dịch tiêu chuẩn phốt pho 50 mg P/l theo bảng 1.

Bảng 1 – Hướng dẫn pha thang chuẩn

8.3.1.4. Thêm nước và 2 giọt chỉ thị a dinitrophenol, trung hòa axit dư bằng từng giọt NH₄OH 10% đến khi dung dịch chuyển màu vàng, sau đó axit hóa bằng vài giọt HCl 10 % cho hết màu vàng (hoặc sử dụng chỉ thị giấy congô đỏ).

8.3.1.5. Thêm 10 ml dung dịch HNO₃ 2 N vào mỗi bình, thêm nước cất đến khoảng 40 ml.

8.3.1.6. Thêm 5 ml dung dịch vanadomolypdat và thêm nước cất đến vạch định mức 50 ml, lắc trộn đều. Để yên 20 phút cho ổn định màu.

8.3.1.7. Đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 420 nm (hoặc 430 nm).

8.3.1.8. Lập đường chuẩn (hoặc phương trình) biểu diễn tương quan giữa độ hấp thụ quang và nồng độ dung dịch phốt pho tiêu chuẩn.

8.3.2. Đo dung dịch mẫu

8.3.2.1. Lấy chính xác một lượng dung dịch A có khoảng 0,2 mg P đến 1 mg P cho vào bình định mức dung tích 50 ml (lượng hút tùy theo hàm lượng phốt pho trong dung dịch mẫu).

8.3.2.2. Các bước tiếp theo tiến hành như đo thang chuẩn, xem từ (8.4.1.4) đến (8.4.1.7)

8.3.2.3. Căn cứ vào độ hấp thụ quang và đồ thị đường chuẩn xác định được nồng độ phốt pho trong dung dịch đo, từ đó suy ra hàm lượng phốt pho trong mẫu.

GHI CHÚ 2: Với mẫu có hàm lượng phốt pho lớn hơn 2 % P, thì nồng độ phốt pho trong dung dịch A sẽ lớn hơn 200 mg P/l, cần phải pha loãng dung dịch A thành dung dịch B rồi lấy lượng dung dịch phù hợp thang chuẩn – không nên lấy trực tiếp lượng dung dịch A nhỏ hơn 5 ml để lên mẫu.

9. Tính kết quả

9.1. Hàm lượng phốt pho tính theo phần trăm (%) khối lượng được tính theo công thức:

% P =

Trong đó:

9.2. Hàm lượng phốt pho tính theo phần trăm khối lượng quy đổi về P₂O₅ được tính theo công thức:

% P₂O₅ = % P x 2,291

Trong đó:

2,291 – Hệ số quy đổi từ P sang P₂O₅.

9.3. Phân tích mẫu kiểm định chất lượng phân bón phải tiến hành lặp lại ít nhất hai mẫu song song, nếu kết quả sai lệch lớn hơn 5% so với giá trị trung bình của phép đo thì phải kiểm tra lại.

10. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm cần bao gồm những thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Đặc điểm nhận dạng mẫu;

c) Kết quả xác định lần tổng số;

d) Những chi tiết không             quy định trong tiêu chuẩn này hoặc những điều được coi là tùy chọn và các yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm.

PHỤ LỤC A

(Tham khảo)

PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG XÁC ĐỊNH PHỐT PHO

PHƯƠNG PHÁP ĐO “MÀU XANH MOLIPDEN”

Phương pháp đo “màu xanh molipden” áp dụng cho mẫu có hàm lượng phốt pho thấp hoặc dung dịch sau phân hủy có màu vàng.

A.1. Thuốc thử

Hỗn hợp khử và tạo màu:

A.1.1. Dung dịch 1, (amoni molypdat 12,5 % trong H₂SO₄ 5 N):

A.1.1.1. Cân 12,5 g amoni molypdat [(NH₄)₈ Mo₇O_24-4H₂O] vào cốc dung tích 1000 ml, thêm 200ml nước nóng 60 ⁰C khuấy tan, để nguội (dung dịch a), nếu đục phải lọc.

A.1.1.2. Lấy 140 ml axit sulfuric (H₂SO₄) d = 1,84 vào cốc đã có sẵn 500 ml nước, khuấy đều (dung dịch b).

A.1.1.3. Rót từ từ dung dịch b vào dung dịch a rồi thêm nước cho đủ 1 l, lắc trộn đều được dung dịch 1.

A.1.2. Dung dịch 2, Kali antimoantartrat 0,06 % (W/V trong nước).

A.1.3. Dung dịch 3, Axit ascorbic 2 % (W/V trong nước) pha dùng trong ngày.

A.1.4. Hỗn hợp ba dung dịch 1, 2, 3, theo tỷ lệ 2:1:1 theo thể tích được hỗn hợp khử và tạo màu, sử dụng trong ngày.

A.2. Tiến hành thử

A.2.1. Phân hủy mẫu, xem (8.1)

A.2.2. Lập thang chuẩn và vẽ đồ thị đường chuẩn phốt pho, khoảng nồng độ từ 0 mg P/l đến 1 mg P/l.

A.2.2.1. Pha loãng dung dịch phốt pho gốc nồng độ 100 mg P/l thành dung dịch có nồng độ 10mg P/l.

A.2.2.2. Sử dụng 6 bình định mức dung tích 50 ml, cho vào mỗi bình theo thứ tự số ml dung dịch tiêu chuẩn 10 mg P/l theo bảng A.1.

A.2.2.3. Thêm nước cất và 2 giọt chỉ thị a dinitrophenol, trung hòa axit dư bằng từng giọt NH₄OH 10 % cho đến khi dung dịch chuyển màu vàng, sau đó axit hóa bằng vài giọt HCl 10 % cho hết màu vàng (hoặc sử dụng chỉ thị giấy congô đỏ).

A.2.2.4. Thêm nước tới khoảng 30 ml cho mỗi bình, thêm 8 ml hỗn hợp khử tạo màu và thêm nước cất tới vạch mức, lắc trộn đều, để yên 20 min.

Bảng A.1 – Hướng dẫn pha thang chuẩn

GHI CHÚ: Thang chuẩn được lập trước khi tiến hành đo mẫu.

A.2.2.5. Đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 720 nm hoặc 820 nm (ở 20 ⁰C màu bền 24 h).

A.2.2.6. Lập đồ thị đường chuẩn (hoặc phương trình) biểu diễn tương quan giữa độ hấp thụ quang và nồng độ dung dịch phốt pho tiêu chuẩn.

A.2.3. Đo dung dịch mẫu

A.2.3.1. Lấy chính xác một lượng dung dịch mẫu sau phân hủy có khoảng 0,01 mg P đến 0,05mg P (tùy theo hàm lượng phốt pho trong mẫu) cho vào bình định mức dung tích 50 ml.

A.2.3.2. Các bước tiếp theo tiến hành như lập thang chuẩn, xem từ (A.2.2.3) đến (A.2.2.5)

A.2.3.3. Căn cứ vào mật độ quang và đồ thị tiêu chuẩn xác định được nồng độ phốt pho (mg P/l) trong dung dịch đo, suy ra hàm lượng P trong mẫu.

CHÚ Ý:

1) Với mẫu có hàm lượng phốt pho lớn hơn 0,1 % P, thì nồng độ P trong dung dịch A sẽ lớn hơn 0,01 mg P/l, cần phải pha loãng dung dịch A rồi lấy lượng phù hợp thang chuẩn, không nên lấy trực tiếp lượng dung dịch A nhỏ hơn 5 ml.

2) Pha loãng phải thận trọng để tránh sai số, cần pha loãng trong bình định mức, lượng dung dịch A lấy để pha loãng không ít hơn 5 ml.

A.3. Tính kết quả: Xem (9.1) và (9.2)