用折光仪分析肥料里的尿素硝酸铵浓度

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利用折光率和密度测量的结合，一个完整的UAN分析可 以在几分钟内完成。计算了硝酸铵、尿素、水和总氮的 含量。不需要样品制备或使用刺激性和危险的化学品。 由于测量和计算都是自动执行的，因此可以避免人为误 差。相关行业：化肥行业 尿素硝酸铵(UA N)是尿素、硝酸铵和水的溶液，用作肥料。快速和持久的营养是由三种形式的氮提 供的。它们是氨中的氮，硝酸盐中的氮和尿素中的水溶性有机氮。 1什么是UAN? 尿素硝酸铵(UAN)是尿素、硝酸铵和水的溶液，用 作肥 料。 这些肥料溶液的常见等级是UAN32，由45%硝酸铵 NH4NO3(图1[1])、35%尿素CH4N20(图2[1])和 20%水组 成，总 氮 (TN)浓度为32%。 图2：尿素 CH4N2O 2UAN 特征 UAN32为透明或金黄色液体，有 轻微氨味。它密度大 约为1.325g/cm³(10.85lb/gal)。它的pH值约为6-7，在 15.6℃时的蒸气压为4.1 mbar， 粘度为4.7 mPa 。 [1] 3 传统的UAN分析方法 通常用UAN来测定硝酸铵、尿素 和 总氮的浓度。 下面为几种已建 立 的分析UAN的方法。. ■ 消 解和滴定：耗时，使用 苛 刻和有潜 在 危险的化 学品，认为误差较大。 ■ 离 子色谱：设备 昂 贵，需 要定期维护，需 要 专业技术。 ■ 燃烧分析：耗时，昂 贵，只能测总 氮 。 这些UAN分析方法都有几个缺点。因 此，需要 一 种简 便、安全、准确的分析方法。 4安东帕最新的模块化UAN分析方法 将密度和折光率测量相结合是分析UAN 的一种新方法。 安东帕Modulyzer多参数分析系统，是DMATMM密度计 和Abbemat折光仪的独特组合，如图3所示。利用 Modulyzer多参数分析系统同时测量折光率和密度，提 供了 一 个简单、安全、高 精度的替代传统UAN分析的方 法。此外， Modulyzer可以在几分钟内提供准确的结 果。根据测 量 的密度和折光率，可以计 算 出硝酸铵、尿 素和总氮的浓度。 然后，根据Modulyzer确定的比重和折光率，推算出硝 酸铵、尿素、水中总氮浓度的计算方程。此外，还进行 了多次测量，以检 查 UAN测量结果和预测结 果 之间的相 关性。 利用折光率 和 密度测 量 的结合，一 个完整的UAN分析可 以 在 几分钟内完成。计算了硝酸铵、尿素、水和总氮的 含 量 。不需要样品制备或使用刺激性和危险的化学品。由于测 量 和计 算 都是自动执行的，因 此可以避免人为误 差 。 图3： DMATM4500 M和Abbem a t的组合 两个仪器相连，所以两个仪器的测量单元只需要 一 次进 样即可完成。 同 时测量折光率和密度提供了 一 个快速，简单和安全的 替代传统的UAN分析方法。在此基础上，自 动计算了硝 酸铵、尿素、水和总 氮 的浓度。根据所选择的仪器型号 (DMATM4100/4500/5000M；Abbemat 300/350/500/550)，结果的不确定度约为0.025%-0.1%。 5 方程 根据比 重 (SG)和折光率(RI)结果计算硝酸铵(AN)和尿素 的浓度。 这些计 算 需要15℃(60CF)的密度值SG和30℃(86CF)的折光率值RI 。 ANI%]= 42.8+I-(1.81649*RI)+(1.32456+0.00235[-(3.17199*RI)+(3.28537+SG)Urea%=31.9一 0.00291 可以通过硝酸铵和尿素的含量计算H20%和总氮 (TN)%。 H20[%]=100-AN%]-Urea[%]TN [%]=0.35*AN[%]+0.47*Urea[%] 6 校验 6.1 仪器 测量是在客 户 实验室进行的。客 户 使 用的 密度计的重复 性为0.000001g/cm。在 589.3 nm±0.1 nm (Na-D)下测 量范围为1.30 nD -1.70 nD。非常感谢客户提供的样品 和结 果 。 重复测定UAN32(32%总氮)溶液。随后，在 约50g的UAN 32溶液中加入(1)4.99gH2O，(2)9.98gH2O，(3)15.02g H2O稀释。测定了 三 种不同稀释溶液的UAN(见6.2)，测 定了 三 种溶液的RI和SG 。为了验证模型计算的有效 性，将 计 算 结果与实测结果进行了比较。 UAN 32： 比重值(15℃)：=1.3228 折光率(30℃))=1.4565 nD [硝酸铵]=43.5% [尿素]=36.0% [水]=20.5% 总氮(TN)=32.1% 6.2 结果 用 蒸 馏水将UAN 32溶液稀释至 三 种浓度进行测试。 Sample 1： 50.02g UAN 32中加入4.99g水 预测结 果 = UAN 29 Sample 2： 50.02 g UAN 32中加入9.98g水 预测结 果 = UAN 27 Sample 3： 49.99 g UAN 32中加入15.02g水 6.3 基于SG和RI测量的计算结果 7 结论 Sample 1： 密度计和折光仪联用测量是 一 个快速、简单和安全，可 取代传统测 量 的方法，可对UAN样品中所有待测成分进 行 高 精度的浓度测定。 数学模型的计算结 果 与预测值有很好的相关性，提供了 一 个既节省时间，又能减少误差来源的方法。 Sample 2： SG/15°C=1.2615， RI/30°℃=1.4322nD [硝酸铵]=36.2%，[尿素]=30.5%，[水]=33.3% 8 仪器联用的优势 总氮=27.0% Sample 3： 在 1-3分钟内 同 时测 量 每个样品的密度值 和 折光率 SG/15℃= 1.2387，RI/30°℃=1.4231 nD 无与伦比的准确性和 可 靠性 高度可重复的结果 ■ 只 需 要很少 量 几 毫 升的样品 6.4 预测结果与测量结果 可通过注射器或自动换样器 一 步进样 表1结果汇总。 一 种快速、简便、安全可取代传统操作 的 UAN 分 析 方法 表 1：预测和计 算 的UAN 结果 样品 预测结果%] 根据SG和RI测量计 算总氮值[%] 原始UAN溶液 32 32.1 Sample 1 29 29.3 Sample 2 27 27.0 Sample 3 25 25.1 9 文献 [1] https：//de.wikipedia.org Contact Anton Paar GmbH Tel： +43 316 257-0 density@anton-pa ar.c om 结果如图4所示。 www.anton-paar.com 图4：预测结果与计算结果的相关性