微波消解法在有机肥料的磷和钾的测定中的应用

李少芳

(漳州市产品质量检验所，福建　漳州　363000)



微波消解法在有机肥料的磷和钾的测定中的应用

李少芳

(漳州市产品质量检验所，福建漳州363000)

采用微波消解法批量处理有机肥样品，原子吸收法测定氧化钾，分光光度法测定五氧化二磷。本方法的相对标准偏差RSD为1.56%～2.16%，回收率为96.7%～101.6%。与经典的常压硫酸-过氧化氢消解有机肥料方法对比，不仅大大提高了检验效率，减少了对环境污染，还对快速批量测定有机肥料中磷和钾含量，以及改善操作人员工作环境，提供了参考。

有机肥；磷；钾；微波消解

有机肥料中磷和钾元素的测定采用NY 525-2012标准[1]，使用浓硫酸-过氧化氢在电炉上消解样品，为常压下的湿法消解，想要把样品消化彻底至无色或浅黄色，需要不时的添加过氧化氢，通常需要8～10 h。且消化样品前还需放置过夜，及其费时，长时间与外界环境接触，也因此增加了样品被沾污的可能性。且不断的补充消解所需的酸，不仅消耗试剂量大，也使得空白值较高。而微波消解(指密闭微波消解)是近年来兴起的一种样品前处理手段，所需的酸用量小，消解速度快、自动化、高批量消化等优点[2]，已在生物、地质、冶金、煤炭、医药和食品等领域内得到广泛应用[3-9]。本文利用密闭微波消解代替常压硫酸-过氧化氢消解法的消化方式消解样品，降低了试剂消耗量，且实现了自动化高批量消解样品，大大提高了检验效率。试验表明，采用微波消解有机肥检测磷和钾含量与传统的浓硫酸-过氧化氢湿法消解法测得有机肥料磷和钾的含量在实验数据上无大的偏差，准确度和重现性均符合测定要求，适用于大批量有机肥中磷和钾的消解。

1　实　验

1.1材料与方法

1.1.1仪器

安东帕Multiwave 3000 微波消解仪16MF100/16HF高压转子，梅特勒-托利多(上海)有限公司；电子分析天平；7230G可见分光光度计，上海仪电分析仪器有限公司；PinAAcle 900T原子吸收分光光度计，美国PE。

1.1.2材料与主要试剂

有机肥料1号、2号、3号、4号、5号、6号，企业送检；磷酸氢二钾，分析纯；硝酸，分析纯；过氧化氢(30%)，分析纯；钒钼酸铵试剂(A液：称取25.0 g钼酸铵溶于400 mL水中。B液：称取1.25 g偏钒酸铵溶于300 mL沸水中，冷却后加入250 mL浓硝酸，冷却。在搅拌下将A液缓缓注入B液中，用水稀释至1 L，混匀，贮于棕色瓶中)；磷标准溶液：50 μg/mL；钾标准贮备液：1000 μg/mL。

1.2试样溶液的制备

精密称取试样0.5 g(精确至0.0001 g)于干燥的聚四氟乙烯消解罐中，加入8 mL 硝酸，摇匀，置于赶酸器上，设置120 ℃ 预消解15 min，取出，稍冷后装入微波消解仪中，设定消解条件进行消解。消解功率曲线为第一步设定600 W，消解10 min。第二步设定消解功率1200 W,消解15 min。冷却后的消解液要求呈无色或淡黄色清液，同时做空白试验。

1.3磷和钾的测定

有机肥样品经微波消解后，用纯水将消化好的残渣全部转入100 mL塑料容量瓶中，冷却并加水定容。用干滤纸过滤，以供测定磷、钾之用。

总磷标准曲线的绘制：吸取50 μg/mL磷标准溶液0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL于50 mL比色管中，加水至约30 mL，加2滴β-二硝基酚指示剂，用氢氧化钠溶液和硫酸溶液调节溶液刚呈微黄色，加10.0 mL钒钼酸铵试剂，摇匀，定容。室温下放置20 min后，在440 nm处用1 cm比色池比色。取一定体积的有机肥消解液，与标曲同条件比色。

钾标准曲线的绘制：配置0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 μg/mL标准系列，在火焰光度计上，以空白溶液调节仪器零点，根据钾浓度和仪器示值绘制校准曲线。

一般情况是取原消解液5～20 mL用于测磷；原消解液稀释一百倍后用于测钾。

2　结果与讨论

2.1微波消解条件的选择

由于有机肥料中有机质比较多，消解较剧烈，为防止消解时压力上冲过高，在微波消解前采用将消解罐插入赶酸器的加热孔中预消解，并通过多次试验选择硝酸的用量及消解时间。实验结果表明，先加8 mL硝酸于120 ℃预消解15 min，稍冷，装入微波消解仪中。消解功率为600 W，消解10 min。再升至1200 W,消解15 min。若因样品差异消解不彻底，可重复消解操作。

2.2两种消解方法消解后测定结果的比较

将有机肥料1号、2号、3号、4号、5号、6号分别采用NY 525-2012标准中浓硫酸-过氧化氢湿法消解法和微波消解法消化，重复6次测定，测定有机肥料中的总磷和和总钾。(五氧化二磷+氧化钾，以烘干基计)，平均质量分数测定结果见表1。由表1可见，湿法消解和微波消解有机肥的磷和钾的数据基本吻合，实验误差在要求范围内。两种方法检测磷的相对标准偏差在1.35%～2.31%；检测钾的相对标准偏差在0.96%～2.41%。实验表明，可以采用微波消解法消解有机肥检测磷和钾的含量的方法代替国家规定的NY525-2012中使用浓硫酸-过氧化氢法消解有机肥的前处理方法。

表1　有机肥微波消解和湿法消解的实验结果比对(n=6)

2.3准确度试验(回收率测试)

回收率测试采用一定量的样品中加入相应的标准贮备液后微波消解后测定五氧化二磷和氧化钾。

标准贮备溶液的制备：称取5.0000 g磷酸氢二钾，5.0000 g氯化铵，溶于水，于100 mL定容，则每毫升贮备液含五氧化二磷(P2O5)15.55 mg，含氧化钾(K2O)20.64 mg。

在0.5000 g有机肥料4号、5号、6号样品中加入1.00 mL贮备液，采用微波消解法固定磷和钾，经各测定6次后分析，结果见表2。由表2可知，本方法采用密闭微波消解法消化有机肥的回收率在96.7%～101.6%，结果满意，符合规定的要求。可见微波消解法，由于高度自动化，实验重复性佳，人员操作的误差大大降低，提高了实验结果的准确度。

表2　微波消解有机肥总磷和总钾的回收率测试结果(n=6)

3　结　论

微波消解条件的选择：微波加热的特点是一种频率范围为300～300000 MHz的高频电磁波，具有内加热及吸收极化作用等优点，由于密闭微波消解升温速度快，且有机肥料含有大量的有机质，为防止密闭情况下消解时压力上冲过高，所以采取样品在加好硝酸后在赶酸器上120 ℃下先预消解15 min，再放入微波消解仪中密闭消解。经多次摸索得出实验条件为先加8 mL 硝酸常压120 ℃加热，易产生泡沫的物质先与硝酸反应，再放入微波消解仪消解, 第一步设定消解功率600 W，消解10 min。第二步设定消解功率1200 W,消解15 min。若因样品差异消解不彻底，可重复消解操作。

浓硫酸-过氧化氢湿法消解法消解样品，虽然是国家规定的经典的方法，但耗时长、消化效率低、消化消解液量大是其显著的缺点，且消解液较难达到无色或淡黄色，影响磷的比色，造成检验结果偏差。用本文所研究的微波消解法消解有机肥，由于采用密闭微波消解方式，不仅减少了实验试剂，节约了试验成本，缩短消解时间、实验了自动化、减少人为操作、减少长时间暴露在外界环境下，减少样品受污染。且得到的实验数据同标准中方法相比测得结果无大的差异，重现性好，回收率高，该方法值得推广给同行业的检验人员，为检验人员提高工作效率，实现了自动化、高批量、准确的测定有机肥料中的磷和钾的含量。

[1]中华人民共和国农业部.NY 525-2012 有机肥料[S].北京:中国标准出版社,2012.

[2]李少芳. 常见肥料中磷和钾的检验方法综述[J]. 广州化工, 2014,42(20):119-121.

[3]周勇义, 谷学新, 等. 微波消解技术及其在分析化学中的应用[J]. 冶金分析杂志, 2004, 24(2):30-36.

[4]蔡志斌, 刘俩燕, 刘丽.微波消解技术在测定食品蛋白质含量中的应用[J]. 中国卫生检验杂志，2006,16(1):114-115.

[5]牛江梅. 微波消解-凯氏定氮法测定食品中蛋白质的方法研究[J]. 实用预防医学杂志, 2003,10(5):780-781.

[6]牛草原, 张海燕, 宛新生,等.微波消解凯氏定氮法快速测定酱油中全氮[J].理化检验-化学分册, 2006, 42(11):906-907.

[7]古昌红. 微波消解-纳氏试剂分光光度法测定土壤中总氮[J].重庆工商大学学报(自然科学版), 2010,27(6):613-616.

[8]胡钟胜,朱卫星,招启柏,等. 微波消解法测土壤中全磷和全钾[J]. 土壤杂志, 2008, 40(2):275-278.

[9]蒋益中. 微波消解技术在有机肥料总养分测定中的应用[J]. 现代测量与实验室管理, 2013(2):12-14.

Application of Microwave Digestion Method in the Determination of Phosphorus and Potassium in Organic Fertilizer

LI Shao-fang

(Zhangzhou Product Quality Inspection Institute, Fujian Zhangzhou 363000, China)

Microwave digestion was used to process organic fertilizer samples and atomic absorption method for the determination of potassium oxide, photometric method for the determination of phosphorus pentoxide. The relative standard deviation (RSD) was 1.56%～2.16%. Recovery rate was 96.7%～101.6%. Compared with the classical atmospheric sulphuric acid-hydrogen peroxide digestion for organic fertilizer, this method not only improved the test efficiency, reduced the pollution to the environment, but also provided a reference to rapidly and batchly determine the organic fertilizer of P and K content, and improved the working environment of the operation personnel.

organic fertilizer; phosphorus; potassium; microwave digestion

李少芳(1986-)，女，中级工程师，主要从事食品分析检验工作。

TQ440.7

A

1001-9677(2016)09-0118-02