克氏定氮法測土壤全氮的應用
對定氮的方法,雖有很多報導,但克氏定氮法的改進主要在化學方面。過去,中科院南京土壤所的儀器廠,曾生產過六汽路的直接蒸餾儀器,該儀器用六個電爐分別對六個燒瓶進行加熱,由于各汽路蒸汽壓力不一致,各汽路蒸汽流量不一致,常使分析結果偏差過大。我們認為多汽路定氮直接蒸餾裝置,操作很方便,又能提高效率,如能將其儀器化,可成為定氮效率最高的方法。但是,有兩個主要問題有待解決:首先是提高該法的準確性和重現性,其次是儀器自動化。消煮爐和自動滴定儀已有定型產品,關鍵是多汽路直接蒸餾裝置是否穩定、可靠、達到要求。為此,我們改進蒸汽發生器,反復試驗和調整各汽路,對分析測定結果進行誤差分析,找出影響誤差的主要因素,加以控制。最終,將其最佳狀態的誤差控制在1.116x10-,~3.226x10~3之間。使儀器可以在測定土壤全氮中使用。
一、儀器主要裝置
蒸汽發生器改為內加熱,開始用電爐絲內加熱,因消耗快,水質變差,又改為電池蕊棒兩支做為電導式內加熱;又因面積小,產汽激烈,最后改為用二塊石墨板做電極,進行電導式內加熱。產汽量可隨電解質加量增加而增加,也隨電極間的脫離縮小而加大,但主要是穩壓調壓器控制電源而得到足夠的蒸汽壓和蒸汽流量。適當地增加蒸汽壓力,可使儀器穩定。
發生器用金屬制成圓筒,金屬筒未加絕緣措施,但其上帶電電壓只有70~90V,人體接觸有感覺但無電擊感。金屬制成的蒸汽發生器承壓高、安全,以便適當加大蒸器壓力,縮短蒸餾時間,壓力穩定更易控制;用較大些的金屬筒存汽,穩壓效果好,使瞬間蒸汽壓穩定?刂坪谜羝l生器蒸汽壓力的穩定,各汽路流量才容易調成一致。整過裝置共15條汽路,其基本原理與一般單個樣品的單汽路直接蒸餾裝置相同,不同的是各汽路直接接到穩壓筒上,進克氏瓶前接一個緩沖球。
二、調試步驟及要點
調試原則是各條汽路達到高度一致,使分析結果具有合乎要求的重現性、可靠性、正確性。調試的步驟如下:
先用克氏定氮蒸餾器,多次測定已知濃度的加入量(每次加入2.014mg)進行蒸餾、滴定,計算出平均值、標準差(必須操作至達標為準),結果如下(單位mg):
2.016,2.013,2.010,2.009,2.014,2.015,2.013牙=2.0135=2x10一3第二步,以上述的回收率和標準差為標準,對每條汽路逐一調整,分別用各路汽路分析標準加入量,直到接近上述的結果為止至此,從數據統計分析可知,裝置的誤差為護10“”級,儀器本身絕對可靠。一匕述全部實驗的加入量皆為2.O14mg,用的是按鹽試劑作樣品。考慮到貴州耕地土壤的全氮含量范圍,又做了不同濃度加入量的回收試驗,每種濃度重復n次,調試要點:單汽路分別調試時,產汽量要小,全部汽路調試主要是發生器的總產汽量、穩壓調整。我們的裝置,除了如前述的一系列穩壓措施之外,產汽速度控制在5一10分鐘沸騰為好(主要是調整石墨板的距離),加入的強電解質以鹽類為好,不要用強酸、強堿,否則石墨板上的電源引線易腐蝕,就是鹽類也少比多好。
蒸汽需要量主要是靠電源調壓調整。各條汽路的調試,與管路粗細、長短、彎管角度的一致有關。聯接所用的膠管不能用輸血管一關高溫蒸汽下會變質的膠管,管上加螺旋夾,調其寬窄控制各路的蒸汽流量,直至各個克氏瓶底開始同時出現汽泡,冒泡的速度一致,裝硼酸的三角瓶收集液體積一致;最終還是看分析側試的數據是否接近,數據普遍偏高則適當減少時間或降低總蒸汽量,個別數據偏高則減小該汽路的蒸汽量獷數據偏低則加大該路蒸汽量。操作時加樣、加堿動作要快、準,克氏瓶和裝硼酸的三角瓶上要劃刻度作標記(以便觀察稀釋或收集液的固定體積)。其操作特點是:消化和蒸餾用的是同一個克氏瓶,但要邊洗瓶頸邊稀釋成等體積;事先要稱好粉末伏的催化劉放在紙上,直接倒入克氏瓶,因堿液是反應條件,可直接用注射器或定量加液器快速注入,換樣及清洗克氏瓶是把橡膠塞從瓶口取下進行。