TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9295:2012 VỀ PHÂN BÓN – PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NITƠ HỮU HIỆU

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9295 : 2012

PHÂN BÓN –  PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NITƠ HỮU HIỆU

Fertilizers – Method for determination of available nitrogen

Lời nói đầu

TCVN 9295 : 2012 được chuyển đổi từ 10 TCN 361 – 2006 theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm b khoản 2 Điều 7 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 9295 : 2012 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 NITƠ HỮU HIỆU

Fertilizers – Method for determination of available nitrogen

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định nitơ hữu hiệu cho các loại phân bón hữu cơ (phân hữu cơ truyền thống, phân hữu cơ chế biến công nghiệp phân hữu cơ, hữu cơ sinh học, hữu cơ khoáng, hữu cơ vi sinh, than bùn…)

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng 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 các 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.

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1. Nitơ hữu hiệu (available nitrogen) là lượng nitơ hòa tan hoàn toàn trong môi trường dung dịch axit H­₂SO₄ 0,25 M.

4. Nguyên tắc

Hòa tan (chiết) nitơ trong phân bón bằng dung dịch H­₂SO₄ 0,25 M, chuyển hóa các hợp chất nitơ trong dung dịch chiết mẫu thành amoni bằng axit sunphuric và chất xúc tác.

Dựa theo nguyên tắc của phương pháp Kjeldhal, cất amoni nhờ dung dịch kiềm, thu amoni bằng axit boric, chuẩn độ amontertraborat bằng axit tiêu chuẩn, từ đó suy ra hàm lượng nitơ hữu hiệu trong phân bón.

5. Hóa chất và 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 sunfuric đặc, (H₂SO_4­) d = 1,84.

5.3. Axit boric, H₃BO₃.

5.4. Natri hydroxyt, NaOH.

5.5. Kali sunphat, K₂SO₄

5.6. Selen, Se

5.7. Devarda, hỗn hợp kim loại Cu: Al: Zn tỷ lệ theo khối lượng 50:45:53

5.8. Dung dịch tiêu chuẩn axit sunphuric (H₂SO₄) hoặc axit clohydric (HCl) hay fixanal 1M

5.9. Chất chuẩn amoni sunphat, (NH₄)_2­SO₄

5.10. Dung dịch H₂SO₄, 0,25 M:

Lấy 14 ml axit sunphuric đặc (d = 1,84) vào cốc đã có sẵn 500 ml nước cất, hòa tan rồi chuyển sang bình định mức thể tích 1000 ml, thêm nước cất đến vạch định mức được dung dịch H₂SO₄ 0,25 M. Bảo quản dung dịch kín trong lọ thủy tinh polyme.

5.11. Chỉ thị màu hỗn hợp bromocresol xanh – metyl đỏ:

Lấy 0,099 g bromocresol xanh, 0,066 g metyl đỏ hòa tan trong 100 ml etanol 95 % và bảo quản ở trong tủ lạnh.

CHÚ THÍCH 1: Có thể sử dụng hỗn hợp metyl xanh và metyl đỏ thay thế hỗn hợp trên bằng cách hòa tan 0,05 g metylen xanh vào 5 ml nước, thêm vào 100 ml etanol 95 %, hòa tan thêm 0,15 g metyl đỏ, khuấy tan và bảo quản ở trong tủ lạnh.

5.12. Chỉ thị mầu Phenolphtalein:

Hòa tan 0,05 g phenolphthalein trong 50 ml ethanol 95 %, cho vào bình định mức 100 ml, thêm nước cất đến vạch và trộn đều.

5.13. Dung dịch H₃BO₃, 5 %:

Cân 50 g axit boric vào cốc thủy dung tích 1000 ml, thêm 500 ml nước cất nóng, khuấy tan, để nguội. Thêm 20 ml dung dịch chỉ thị màu hỗn hợp (5.2.2), trộn đều, thêm từng giọt NaOH 0,1 M cho đến khi dung dịch có màu đỏ tía nhạt (pH khoảng 5). Chuyển dung dịch sang bình định mức dung tích 1000  ml, thêm nước cất đến vạch định mức, lắc trộn đều. Bảo quản dung dịch trong lọ thủy tinh và được chuẩn bị trước khi sử dụng.

CHÚ THÍCH 2: Có thể pha riêng dung dịch axit boric, khi sử dụng cứ 50 ml dung dịch axit boric cần cho thêm 10 giọt chỉ thị hỗn hợp, lắc đều, cho thêm từng giọt NaOH 0,1 M cho đến khi dung dịch có màu đỏ tía nhạt.

5.14. Dung dịch NaOH, 40 % hay 10 M:

Cân 400 g natri hydroxyt vào cốc thủy tinh, thêm 500 ml nước cất, khuấy tan rồi chuyển dung dịch sang bình định mức dung tích 1000 ml, thêm nước cất đến vạch định mức, lắc trộn đều. Để yên dung dịch hai ngày cho lắng hết cặn cacbonat, sử dụng phần dung dịch trong. Bảo quản dung dịch kín trong lọ thủy tinh/ polime kín.

5.15. hỗn hợp xúc tác kali sunphat – selen, (K₂SO₄ và Se):

Cân 100 g kali sunphat, nghiền nhỏ và 1 g selen, nghiền nhỏ, trộn đều và nghiền lại một lần nữa, bảo quản hỗn hợp trong lọ khô.

5.16. Dung dịch tiêu chuẩn HCl, nồng độ 0,1; 0,2; và 0,5 M

Dung dịch tiêu chuẩn HCl 0,1; 0,2 và 0,5 M được pha từ các ống tiêu chuẩn. Bảo quản dung dịch kín trong lọ thủy tinh/ polyme kín, sử dụng cho mỗi loạt phân tích.

CHÚ THÍCH 3: Nếu sử dụng H₂SO₄ là dung dịch chuẩn thì pha từ các ống chuẩn với các nồng độ dung dịch là 0,05; 0,1 và 0,25 M.

5.17. Dung dịch tiêu chuẩn nitơ, nồng độ 0,05 mg N/ml

Cân 0,2360 g amoni sunphat [(NH₄)₂SO₄] khô vào cốc thủy tinh dung tích 1000 ml (amoni sunphat đã được xấy khô ở 100 ^oC trong 2 h, để nguội trong bình hút ẩm), thêm 400 ml nước, khuấy tan rồi chuyển sang bình định mức dung tích 1000 ml, thêm nước cất đến vạch định mức, lắc đều. Dung dịch thu được có nồng độ nitơ 0,05 mg N/ml. Bảo quản dung dịch kín trong lọ thủy tinh trong tủ lạnh, sử dụng trong một tháng.

5.18. Thuốc thử Nessler

Cân 15 g Hgl₂ và 10 g Kl vào cốc chứa 500 ml nước cất, thêm 40 g NaOH, khuấy tan, để lắng, gạn phần nước trong cho vào bình màu nâu (có thể thay thế Hgl₂ bằng HgCl₂).

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. Thiết bị chưng cất Kjeldhal,  dung tích 250 ml gồm các phần chính:

6.1.1. Bình cắt Kjeldhal, dung tích 250 ml (Nếu đun trực tiếp sử dụng bình đáy cầu dung tích 1000 ml).

6.1.2. Thiết bị thu giọt, có đầu vào đầu ra và nối với phễu nhỏ giọt.

6.1.3. Phễu nhỏ giọt có khóa.

6.1.4. Ống sinh hàn.

6.1.5. Bình hứng, dung tích 250 ml.

6.2. Bình định mức, dung tích 25; 50; 100; 1000 ml.

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

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

6.5. Cân phân tích, độ chính xác 0,0001 g.

6.6. Cốc (hoặc bình tam giác) chịu nhiệt, dung tích 250 ml.

6.7. Giấy lọc mịn.

6.8. Phễu lọc, đường kính 8 mm.

6.9. Rây, đường kính lỗ 2 mm.

6.10. Tủ sấy, nhiệt độ 200 ^oC ± 1 ^oC.

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 ni lông, 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 túi làm mẫu lưu, một túi 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 70⁰C, 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. Chiết mẫu

8.1.1. Cân 2 g mẫu với độ chính xác đến 0,0001 g mẫu đã được xử lý theo (7.3) hoặc (7.4) hoặc (7.5)  cho vào bình tam giác dung tích 250 ml (lượng mẫu cân có chứa 100 mg N đến 200 mg N là thích hợp).

8.1.2. Thêm 30 ml dung dịch H₂SO₄ 0,25 M, lắc 5 min, để ngâm qua đêm (khoảng 14 giờ đến 16 giờ).

8.1.3. Sau khi ngâm qua đêm, lắc lại 5 min, lọc qua giấy lọc mịn (nếu đục phải lọc lại).

8.1.4. Rửa cặn trên phễu 5 lần bằng dung dịch chiết H₂SO₄ 0,25 M, mỗi lần khoảng 10 ml.

8.1.5. Gom dung dịch lọc và rửa vào bình định mức dung tích 100 ml, thêm dịch chiết H₂SO₄ 0,25 M đến vạch định mức, lắc trộn đều (gọi đây là dung dịch A).

8.2. Phân hủy mẫu

8.2.1. Lấy chính xác một thể tích từ dung dịch A vào cốc chịu nhiệt dung tích 250 ml (thể tích lấy từ dung dịch A có chứa khoảng 50 mg N đến 100 mg N là thích hợp)

8.2.2. Cô cạn trên bếp đến gần khô (còn khoảng 1 ml đến 2 ml dung dịch)

8.2.3. Thêm 5 ml H₂SO₄ đặc và 1 g hỗn hợp xúc tác (5.15)

8.2.4. Tăng dần nhiệt độ đến 120^oC, để sôi nhẹ khoảng 60 min.

8.2.5. Thận trọng tăng dần nhiệt độ lên 200 ^oC, duy trì khoảng 60 min, trong bình xuất hiện khói trắng.

8.2.6. Tiếp tục tăng dần nhiệt độ lên 350 ^oC trong khoảng 60 min, duy trì đến khi lượng axit trong bình còn khoảng 2 ml, dung dịch trắng trong.

8.2.7. Để nguội, thêm 10 ml nước cất, đun sôi nhẹ trong khoảng 5 min.

8.2.8. Chuyển toàn bộ dung dịch và cặn sang bình định mức 100 ml, thêm nước cất đến vạch định mức, lắc đều, lọc hoặc để lắng qua đêm, gọi đây là dung dịch B để xác định nitơ hữu hiệu.

8.2.9. Chuẩn bị đồng thời 2 mẫu trắng, tiến hành cùng cách chuẩn bị như mẫu thử nghiệm.

CHÚ THÍCH 4: Trong quá trình phân hủy không để mẫu trào bắn ra ngoài, không để khô, nếu thiếu axít phải cho thêm nhưng không quá dư.

8.3. Chưng cất amoni

8.3.1. Lắp đặt, kiểm tra thiết bị chưng cất Kjeldhal

Tùy theo thực tế của mỗi thiết bị mà cách lắp đặt có thể khác nhau, nhưng phải 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 14 ml dung dịch tiêu chuẩn amoni 0,05 mg N/ ml với kiềm. Chuẩn độ lượng nitơ trong bình hứng hết 5 ml ± 0,1 m dung dịch tiêu chuẩn 0,01 M HCl là đạt yêu cầu, nếu ít hơn là do thiết bị cất bị hở, nếu lớn hơn có thể là do bị bắn kềm từ bình cất hoặc do thiết bị không sạch, cần khắc phục.

8.3.2. Chưng cất

Lấy vào bình hứng 25 ml dung dịch axit boric 5 % đã có hỗn hợp chỉ thị màu, đặt bình hứng dưới ống sinh hàn, đuôi ống sinh hàn phải ngập vào dung dịch khoảng 2 cm;

CHÚ THÍCH 5: Lượng axit boric phụ thuộc vào lượng nitơ trong bình cất, cứ 1 mg N phải có ít nhất 0,5 ml dung dịch axit boric (xem bảng 1).

Lấy vào bình cất 50 m dung dịch B và 0,2 g devarda qua phễu bình cất, dùng nước cất tráng phễu và dụng cụ đong, chuyển nước tráng vào bình cất, thêm vài giọt chỉ thị màu phenolphtalein;

Tiếp theo lấy vào bình cất một lượng dư NaOH 40 % (10 M), khoảng 30 ml đến 50 ml, qua phễu vào bình cất, dùng nước cất tráng phễu, chuyển nước tráng vào bình cất, giữ trên phễu 2 ml nước, khóa phễu;

CHÚ THÍCH 6: Lượng dung dịch B lấy để cất phụ thuộc vào hàm lượng nitơ trong dung dịch, có khoảng 50 mg N là thích hợp. Kiểm tra lượng dư NaOH bằng chỉ thị màu phenolphtalein.

Cho hệ thống làm lạnh hoạt động và bắt đầu tiến hành chưng cất;

Điều chỉnh nhiệt độ sôi và tốc độ nước làm lạnh sao cho nhiệt độ nước sau làm lạnh khoảng 35^oC;

Kết thúc chưng cất amoni khi trong bình cất không còn amoni (kiểm tra bằng thuốc thử Nessler). Hạ thấp bình hứng, tia rửa đuôi ống sinh hàn vào bình hứng, để nguội. Thông thường, quá trình chưng cất kết thúc khi trong bình ngưng có khoảng 150 ml đến 200 ml dung dịch, với thời gian từ 10 min đến 15 min.

8.3.3. Chuẩn độ

Chuẩn độ lượng amontertraborat bằng dung dịch axit tiêu chuẩn axit HCl hoặc H₂SO₄, lắc liên tục, kết thúc khi dung dịch hứng chuyển màu đột ngột sang tía nhạt (nếu chỉ thị màu là hỗn hợp metyl xanh – metyl đỏ, dung dịch hứng chuyển từ màu xanh lục sang tím đỏ);

Cần lựa chọn lượng dung dịch axit boric và nồng độ axit tiêu chuẩn thích hợp với lượng nitơ có trong bình cất (bảng 1).

Bảng 1. Bảng hướng dẫn lựa chọn lượng dung dịch axit boric và nồng độ axit tiêu chuẩn

9. Tính kết quả

9.1. Công thức tính

9.1.1. Hàm lượng nitơ hữu hiệu (% N) theo phần trăm khối lượng phân thương phẩm khi dùng HCl tiêu chuẩn được tính theo công thức:

% N = 

Trong đó:

a Thể tích dung dịch axit tiêu chuẩn chuẩn độ mẫu thử tính bằng mililit (ml);

b Thể tích dung dịch axit tiêu chuẩn chuẩn độ mẫu trắng tính bằng mililit (ml);

c Nồng độ axit tiêu chuẩn tính bằng mol (M)

M Khối lượng mẫu cân tính bằng gam (g);

V_A Thể tích dung dịch sau khi chiết tính bằng mililit (ml);

V_a Thể tích dung dịch sau chiết lấy để phân hủy tính bằng mililit (ml);

V_B Thể tích dung dịch sau phân hủy tính bằng mililit (ml);

V_b Thể tích dung dịch sau phân hủy lấy để chưng cất amoni tính bằng mililit (ml);

0,01401 Mili đương lượng gam của nitơ tính bằng gam (g);

100 Hệ số chuyển đổi phần trăm.

9.1.2. Hàm lượng nitơ hữu hiệu (% N) theo phần trăm khối lượng phân khô kiệt khi dùng HCl tiêu chuẩn được tính theo công thức:

% N =

Trong đó:

K Hệ số khô kiệt

9.1.3. Hàm lượng nitơ hữu hiệu (% N) theo phần trăm khối lượng phân thương phẩm khi dùng H₂SO₄ tiêu chuẩn được tính theo công thức:

% N = 

0,02802 2 mili đương lượng gam của nitơ tính bằng gam (g);

CHÚ THÍCH 7: Do 1 ml M của H₂SO₄ bằng 2 ml N nên phải nhân với hệ số 0,02802.

9.1.4. Hàm lượng nitơ hữu hiệu (% N) theo phần trăm khối lượng phân khô kiệt khi dùng H₂SO₄ tiêu chuẩn được tính theo công thức:

% N = 

Trong đó:

K Hệ số khô kiệt

9.2. Kết quả phép thử là giá trị trung bình các kết quả của ít nhất hai lần thử được tiến hành song song. Nếu sai lệch giữa các lần thử lớn hơn 5% giá trị tương đối thì phải tiến hành 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 nitơ hữu hiệu;

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.