Tiêu chuẩn ngành 10TCN 304:2004 Phương pháp xác định nitơ tổng số trong phân bón

TIÊU CHUẨN NGÀNH

10TCN 304:2004

PHÂN BÓN

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NITƠ TỔNG SỐ

Fertilizers - Method for determination of total nitrogen

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại phân bón có chứa nitơ dạng khoáng và 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), không áp dụng cho các loại phân bón chứa nitrat.

2. Tiêu chuẩn trích dẫn, định nghĩa

2.1. Có thể xếp phân bón chứa nitơ thành hai nhóm:

- Nhóm một: Bao gồm các loại phân bón chứa nitơ khoáng: phân khoáng đơn (ure, amonsunphat), phân khoáng phức hợp ( MAP - monoamon photphat, DAP - diamon photphat), và phân khoáng hỗn hợp (NK, NPK …).

- Nhóm hai: Bao gồm các loại phân bón có chứa chất hữu cơ (nitơ có ở dạng chất hữu cơ) như phân hữu cơ, hữu cơ vi sinh, hữu cơ sinh học, hữu cơ khoáng.

2.2. "TCVN 2620-1994 Urê nông nghiệp - phương pháp thử "

2.3. "TCVN 5815-2001 Phân hỗn hợp NPK - phương pháp thử"

2.4. "TCN 301-97 Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu"

3. Quy định chung

3.1. Hoá chất: Hoá chất sử dụng để pha các chất chuẩn đạt loại tinh khiết hoá học (TKHH), hoá chất sử dụng để phân tích đạt loại tinh khiết phân tích (TKPT).

3.2. Nước: Nước dùng để phân tích phải phù hợp với TCVN 4852-98 (có độ dẫn điện nhỏ hơn 2 mS/cm, pH 5,6 đến 6,8).

3.3. Lấy mẫu trung bình, xử lý mẫu phân tích

3.3.1. Lấy mẫu trung bình (theo 10 TCN 301-97).

- Lấy mẫu trung bình theo phương pháp đường chéo góc, trộn đều và loại bỏ dần cho đến khi còn khoảng 500g.

- 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 khác), một phần làm mẫu lưu, một phần làm mẫu phân tích.

3.3.2. Xử lý mẫu phân tích

3.3.2.1. Nghiền mịn mẫu rồi qua rây 2mm, trộn đều làm mẫu phân tích.

3.3.2.2.Các mẫu có ẩm độ cao có thể cân một lượng mẫu xác định, sấy khô ở nhiệt độ 70^oC, xác định độ ẩm (theo 10 TCN 302-97), nghiền mịn mẫu khô qua rây 2mm 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.

3.3.2.3. Các mẫu không thể xử lý theo mục 3.3.2.1, 3.3.2.2 có thể lấy một lượng mẫu khoảng 20gam, nghiền thật mịn làm mẫu phân tích.

4. Phương pháp xác định

4.1. Nguyên tắc

Tiêu chuẩn này dựa theo nguyên tắc của phương pháp Kjeldhal. Chuyển hoá các hợp chất nitơ trong mẫu thành amoni (NH₄⁺) bằng axit sunfuric và chất xúc tác. Sau đó cất amoni nhờ dung dịch kiềm, thu NH₃ bằng dung dịch axit boric, chuẩn độ amon tetraborat bằng axit tiêu chuẩn, từ đó suy ra hàm lượng nitơ trong mẫu.

4.2. Phương tiện thử

4.2.1. Máy móc thiết bị

- Bình phân huỷ mẫu dung tích 250ml và bếp phân huỷ tương thích, điều khiển được nhiệt độ.

- Thiết bị chưng cất Kjeldhal dung tích 250ml (xem sơ đồ ở phần phụ lục) gồm các phần chính:

* Bình cất Kjeldhal 250ml. (Nếu đun trực tiếp sử dụng bình đáy cầu dung tích 1000ml)

* Đầu tránh bắn có đầu vào đầu ra và nối với phễu nhỏ giọt

* Phễu nhỏ giọt, khoá

* Ống sinh hàn làm nguội bằng nước lạnh

* Bình hứng dung tích 250ml (hoặc 500ml).

- Cân phân tích độ chính xác 0,0002g

- Rây 2mm

- Buret 50ml, độ chính xác 0,1ml

- Bình định mức dung tích 100ml, 200ml, 1000ml

- Các dụng cụ khác trong phòng thí nghiệm

4.2.2. Thuốc thử

- Axit sunfuric d=1,84, không có amoni

- Dung dịch tiêu chuẩn HCl hoặc H₂SO₄ nồng độ 0,1N ; 0,2N; 0,5N pha từ ống tiêu chuẩn.

- Dung dịch NaOH khoảng 40%

Cân 450g NaOH vào cốc dung tích 1000ml, thêm 400ml nước, khuấy tan, chuyển vào bình định mức 1000ml, thêm nước đến vạch định mức. Để yên dung dịch hai ngày cho lắng hết cặn cacbonat, sử dụng phần dung dịch trong.

- Dung dịch axit boric 5% (bão hoà)

+ Cân 50g axit boric vào cốc dung tích 1000ml, thêm 900ml nước nóng, khuấy tan, để nguội.

+ Thêm 20ml dung dịch chỉ thị màu hỗn hợp, trộn đều. Sau đó nhỏ từng giọt dung dịch NaOH 0,1M cho đến khi toàn bộ dung dịch có màu đỏ tía nhạt (pH khoảng 5), chuyển vào bình định mức 1000ml, thêm nước đến vạch định mức, lắc trộn đều, dung dịch được chuẩn bị trước khi sử dụng. Bảo quản kín ở 20^oC trong lọ mầu nâu.

- Hỗn hợp xúc tác K₂SO₄ và Se

Nghiền nhỏ từng loại 100g K₂SO₄ và 1g Se, trộn đều, nghiền lại một lần nữa, đựng trong lọ khô.

- Dung dịch chỉ thị màu hỗn hợp bromocresol xanh - metyl đỏ

Cân 0,1gam bromocresol xanh lục và 0,7gam metyl đỏ hoà tan trong 100ml etanol 95%. Bảo quản kín ở 20^oC trong lọ mầu nâu.

Ghi chú:

* Có thể sử dụng hỗn hợp metyl xanh và metyl đỏ thay thế hỗn hợp bromocresol xanh - metyl đỏ (Hoà tan 0,05g Metyl xanh vào 5ml nước cất, thêm vào đó 100ml Etanol 95% và hoà tan thêm 0,15g Metyl đỏ, khuấy cho tan hết. Bảo quản kín ở 20^oC trong lọ mẫu nâu).

* Có thể pha riêng dung dịch axit boric, khi sử dụng cứ 50ml axit boric cần cho thêm 10 giọt hỗn hợp chỉ thị mầu, sau đó nhỏ từng giọt dung dịch NaOH 0,1M cho đến khi dung dịch có màu đỏ tía nhạt (pH khoảng 5).

- Dung dịch tiêu chuẩn amoni có nồng độ 0,05mgN/1ml

Cân 0,2360g (NH₄)₂SO₄ (TKHH đã sấy ở 100^oC trong hai giờ, để trong bình hút ẩm) vào cốc dung tích 1000ml, thêm 400ml nước, khuấy tan, chuyển vào bình định mức 1000ml, thêm nước tới vạch định mức, lắc đều, dung dịch thu được có nồng độ 0,05mgN/ml. Bảo quản kín ở 20^oC

- Nước cất không amoni, độ dẫn điện nhỏ hơn 2 mS/cm, pH 5,6 đến 6,8.

4.3. Chuẩn bị thử

Lắp đặt kiểm tra thiết bị chưng cất Kjeldhal

- Tuỳ theo thực tế của mỗi thiết bị mà cách lắp đặt có thể khác nhau, nhưng phải đạt yêu cầu tuyệt đối kín trong suốt quá trình hoạt động, có khả năng điều chỉnh được tốc độ cất và tốc độ ngưng.

- Trước khi cất mẫu phải kiểm tra thiết bị Kjeldhal bằng cách cất 14ml dung dịch tiêu chuẩn amoni 0,05mgN/1ml với kiềm. Chuẩn độ lượng nitơ trong bình hứng hết 5ml ± 0,1ml dung dịch tiêu chuẩn 0,01N HCl là đạt yêu cầu, nếu ít hơn là do thiết bị cất bị hở, nếu lớn hơn có thể là do bị bắn kiềm từ bình cất hoặc do thiết bị không sạch, cần khắc phục.

4.4. Tiến hành thử

4.4.1. Phân huỷ mẫu

Áp dụng hai cách phân huỷ với hai nhóm mẫu khác nhau (xem mục 2.1)

4.4.1.1. Sử dụng H₂SO₄ để phân huỷ mẫu nhóm một gồm phân khoáng đơn (ure, amon sunphat), phân khoáng phức hợp (MAP-monoamon photphat, DAP-diamon photphat), và phân khoáng hỗn hợp (NK, NPK …).

- Cân 2g ± 0,001g mẫu đã được chuẩn bị theo mục 3.3 cho vào bình phân huỷ (không để dính mẫu ở cổ và thành bình)

- Thêm 10ml nước

- Thêm 10ml H₂SO₄ đậm đặc

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

- Đun nóng từ từ trên bếp cho đến khi hết sủi bọt (có thể cho thêm một chút parafin để giảm bớt bọt, tránh trào)

- Tăng dần nhiệt độ tới 200^oC, đun sôi đến khi khói trắng bay lên (khoảng 60 phút). Tiếp tục đun thêm 30 phút, không để khô

- Để nguội, thêm từ từ 50ml nước cất, đun sôi 10 phút

- Chuyển dung dịch và cặn trong bình phân huỷ sang bình định mức 200ml, thêm nước cất đến vạch định mức, lắc đều, lọc hoặc để lắng trong. Gọi đây là dung dịch A để xác định nitơ tổng số.

4.4.1.2. Sử dụng H₂SO₄ và xúc tác để phân huỷ mẫu nhóm hai gồm các loại phân có chứa chất hữu cơ (xem mục 2.1)

- Cân 2g ± 0,001g mẫu đã được chuẩn bị theo mục 3.3 cho vào bình phân huỷ (không để dính mẫu ở cổ và thành bình)

- Thêm 1g hỗn hợp xúc tác K₂SO₄ và Se

- Thêm 25ml H₂SO₄ đậm đặc

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

- Đun nóng từ từ mẫu trên bếp cho đến khi hết sủi bọt (có thể cho thêm một chút parafin để giảm bớt bọt, tránh trào)

- Tăng dần nhiệt độ lên 200^oC khoảng 120 phút, có khói trắng bay lên

- Tiếp tục tăng dần nhiệt độ lên 350^oC trong khoảng 60 phút đến khi dung dịch mẫu trắng trong là được, không để khô.

- Để nguội, thêm từ từ 50ml nước cất, đun sôi 10 phút

- Chuyển sang bình định mức 200ml, thêm nước cất đến vạch định mức, lắc đều, lọc hoặc để lắng trong. Gọi đây là dung dịch A để xác định nitơ tổng số.

4.4.2. Chưng cất amomi (NH₃)

4.4.2.1. Bình hứng dung tích 250ml

- Lấy vào bình hứng một lương dung dịch axit boric đã có hỗn hợp chỉ thi mầu, lượng axit boric lấy phụ thuộc lượng nitơ trong bình cất (1 mg nitơ phải đảm bảo ít nhất 0,5ml dung dịch axit boric bão hoà).

- Đặt bình hứng dưới ống sinh hàn (nhúng đuôi ống sinh hàn vào dung dịch axit boric khoảng 2mm).

- Lựa chọn lượng axit boric và nồng độ axit tiêu chuẩn thích hợp phù hợp với lượng nitơ có trong bình cất theo bảng 1.

Bảng 1

4.4.2.2. Bình cất dung tích 250ml (nếu đun trực tiếp sử dụng bình cầu dung tích 1000ml)

- Chuyển vào bình cất một lượng dung dịch A sau phân huỷ có chứa khoảng 30mgN đến 200mgN (tráng phễu và dụng cụ đong bằng nước cất, dồn vào bình cất).

- Cho hệ thống làm lạnh hoạt động

- Cho 50ml dung dịch NaOH 40% qua phễu vào bình cất, giữ lại 1ml trên phễu sau đó dùng khoảng 50ml nước cất tráng phễu, và chuyển nước tráng vào bình cất giữ lại trên phễu 1ml, khoá phễu và cho nước cất đầy phễu.

- Tiến hành cất amoni. Điều chỉnh tốc độ sôi và tốc độ ngưng lạnh để nhiệt độ nước sau khi ngưng khoảng 35^oC.

- Kết thúc cất khi hết amoni (khi dung dịch ngưng khoảng 150ml với lượng nitơ trong bình cất có dưới 100mgN và 200ml với lượng nitơ trong bình cất có nhiều hơn 100mgN. Thử bằng thuốc thử Nessler).

- Hạ thấp bình hứng, tia rửa đuôi ống sinh hàn vào bình hứng. Để nguội.

4.4.3. Chuẩn độ

- Chuẩn độ amontetaborat bằng dung dịch axit tiêu chuẩn HCl (hoặc H₂SO₄), lắc liên tục cho đến khi chuyển mầu đột ngột

- Nếu chỉ thị là hỗn hợp Bromocresol xanh-Metyl đỏ chuyển từ mầu xanh sang tía nhạt.

- Nếu chỉ thị là hỗn hợp Metyl xanh-Metyl đỏ chuyển từ mầu xanh lục sang tím đỏ

Lưu ý: Quá trình phân huỷ mẫu phải theo dõi thường xuyên, đặc biệt ở giai đoạn đầu, không để trào bắn mẫu ra ngoài. Không để khô mẫu (luôn luôn dư axit ít nhất 2ml, nếu thiếu phải cho thêm axit ).

4.5. Tính toán kết quả

4.5.1. Công thức tính % khối lượng nitơ trong mẫu (ký hiệu %N)

Trong đó

a- Thể tích dung dịch tiêu chuẩn sử dụng cho mẫu thử - mẫu trích (ml)

b- Thể tích dung dịch tiêu chuẩn sử dụng cho mẫu trắng (ml)

N- Nồng độ đương lượng axit tiêu chuẩn (N)

0,01401- mili đương lượng gam của nitơ (g)

m- Khối lượng mẫu tương ứng với thể tích dịch trích chưng cất (g)

Các hệ số quy đổi

4.5.2. 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 trị số trung bình của phép thử thì phải kiểm tra lại.

PHỤ LỤC

SƠ ĐỒ THIẾT BỊ KJELDHAL