复混肥料中缩二脲含量快速测定方法研究

Study of Method of Rapid Determining Biuret Content in Compound Fertilizer

吕乐福 Lefu LÜ , 张红卫 Hongwei ZHANG , 窦兴霞 Xingxia DOU , 赵旭东 Xudong ZHAO , 赵彦英 Yanying ZHAO , 黄波 Bo HUANG , 杜继权 Jiquan DU

1 国家化肥产品质量监督检验中心〔山东〕山东临沂 276000 National Center for Quality Supervision and Testing for Fertilizers 〔Shandong〕, Linyi 276000, China 2 临沂市产品质量监督检验所山东临沂 276007 Linyi Product Quality Supervision and Testing Institute, Linyi 276007, China 3 临沂大学药学院山东临沂 276000 School of Pharmacy, Linyi University, Linyi 276000, China

Author notes:

Correspondence to: 赵旭东(1979—)，男，硕士，高级工程师，主要从事化肥检测分析工作：zhaoxudong79@163.com

摘要：

以无水乙醇为浸提剂，采用手摇振荡的方式提取复混肥料中的缩二脲，并用比色管法进行测定。试验结果表明，该提取方法准确度高、精密度好，回收率为97.36%~103.59%，与国标法相比，测定值差异不显著。快速测定法所用设备简单、操作便捷、耗材少、时间短，实现了对缩二脲含量的半定量测定，可以满足现场快速检测的要求。

关键词：

复混肥料; 缩二脲; 快速测定;

Abstract：

Absolute ethyl alcohol is used as extracting agent, the biuret in compound fertilizer is extracted with way of manual oscillation, and is determined by tube colormetric method. Study results show that the extracting method has high accuracy, good precision, and the recovery rate is between 97.36%~103.59%, compared with national standard method, the differences in measured values are not significant. The rapid determination method has features of using simple equipment, convenient to operate, fewer consume materials, and taking less time, having realized semiquantitative determination of biuret content, it can meet the requirement of on-site rapid determination.

Keyword：

compound fertilizer; biuret; rapid determination;

缩二脲是尿素高温条件下缩合反应的产物，是一种对作物有毒害作用的物质^[1-2]。在复混肥料生产中，尿素因含有较高的氮养分而被广泛用作生产原料^[3]，但由于尿素熔融及造粒过程中高温条件的存在^[4-5]，很容易造成产品中缩二脲含量的增加，进而影响复混肥料产品的质量。因此，有必要对复混肥料中缩二脲含量进行快速测定，以便于及时调整工艺参数，避免给生产企业造成巨大损失。

肥料中缩二脲的检测分为提取和测定2个步骤。在缩二脲提取方面，尿素产品中通常采用蒸馏水直接浸提法^[6-7]，而复混肥料主要采用无水乙醇浸提-水浴蒸干法^[8-9]，其原因是复混肥料成分复杂，常伴有大量的钙、镁、磷酸根、铵根等干扰离子^[10]，这些离子易溶于水而难溶于无水乙醇。关于肥料中缩二脲的测定方法主要有高效液相色谱法、原子吸收分光光度法和分光光度法，其中色谱法和原子吸收分光光度法所需设备昂贵且操作复杂，普及率较低；而分光光度法操作简单、灵敏度高，因而得到了广泛应用，但该法比色过程受环境温度的影响较大，需在(30±5) ℃水浴中保温15~20 min后才可以测定，这无疑增加了检测成本和时间。

在肥料企业实际生产过程中，对于缩二脲的检测往往不需要精确定量，只需得出缩二脲含量的大致范围即可，在最短的时间内得出有效的数据以便于工艺参数的调整。基于服务企业的理念，本研究对复混肥料中缩二脲的提取条件和测定方法进行了优化和改进，从而实现缩二脲含量快速检测的目的。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验用复混肥料购自山东省临沂市辖区内肥料生产企业，采用氨化造粒工艺生产，为颗粒状固体，N-P₂O₅-K₂O为15-15-15；基础原料为尿素、液氨、磷酸一铵与硫酸钾。主要试剂包括缩二脲标准样品(2 mg/mL)、无水乙醇(体积分数99.5%)、过氧化氢(质量分数30%)、酒石酸钾钠碱性溶液(100 mg/mL)、硫酸铜溶液(30 mg/mL)。试验用水全部为去离子水。三水牌无磷滤纸，Φ 11 cm，潍坊检验技术研究所。

1.2 仪器与设备

电子天平(0.000 1 g)，AL204型，梅特勒-托利多仪器公司；超声波清洗器，KQ-100型，昆山市超声仪器有限公司；可见分光光度计，722G型，带有光程为3 cm的吸收池，上海精密科学仪器有限公司；数显恒温水浴锅，HH-4型，上海蓝凯仪器仪表有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

参照国家标准《复混肥料(复合肥料)》(GB 15063—2009)中规定的制样方法，取经多次缩分的肥料样品150 g，迅速研磨至全部通过0.5 mm孔径试验筛，取筛下物，混匀，置于洁净、干燥的广口玻璃瓶中，填写标签后备用。

1.3.2 国标测定法

参照国家标准《复混肥料(复合肥料)中缩二脲含量的测定》(GB/T 22924—2008)中规定的方法测定样品中的缩二脲含量，具体步骤：准确称取2.000 g样品置于150 mL锥形瓶中，加入30 mL无水乙醇，用超声波清洗器超声10 min，然后用快速定性滤纸过滤并用无水乙醇冲洗滤纸5次(每次无水乙醇用量3 mL)，将滤液和洗液合并后用沸水浴蒸干；用蒸馏水溶解残渣，冷却后用慢速定性滤纸过滤，用水洗涤滤纸5次(每次水用量3 mL)，将洗液和滤液合并至100 mL容量瓶中(体积不超过70 mL)，依次加入10 mL酒石酸钾钠碱性溶液和10 mL硫酸铜溶液，定容后摇匀；将容量瓶置于(30±5) ℃水浴中，不时摇动并保持20 min；试液用722G型分光光度计(3 cm光程吸收池)于550 nm处测定吸光度。缩二脲标准曲线绘制及缩二脲含量计算详见上述国家标准。

1.3.3 快速测定方法

(1) 缩二脲提取条件的优化

采用电子天平准确称取2.000 g样品置于200 mL喇叭口具塞容量瓶中，加入40 mL无水乙醇后，加塞，手摇振荡10 min，然后用快速定性滤纸过滤(若溶液浑浊，改用慢速定性滤纸过滤)，为防止无水乙醇快速挥发，过滤时漏斗上方加盖表面皿；吸取20 mL滤液于50 mL烧杯中，置于沸水浴中蒸干；用蒸馏水溶解残渣，直接转移至100 mL容量瓶中，随后按照1.3.2中国标法进行测定并计算缩二脲含量。

(2) 比色管法侧定

首先绘制标准比色卡：分别移取0.0，2.5，5.0，7.5和10.0 mL的2 mg/mL的缩二脲标准溶液于5支50 mL的具塞比色管中(0^#~4^#)，依次加入1.0 mL酒石酸钾钠碱性溶液和0.3 mL硫酸铜溶液，加水至25 mL刻度，摇匀，静置5 min后即为标准颜色梯度卡，其对应的肥料中缩二脲含量见表 1。

表 1

标准颜色梯度卡对应的肥料中缩二脲含量

试管号	缩二脲标准溶液体积/mL	对应缩二脲质量/mg	对应肥料中缩二脲质量分数/%
0^#	0.0	0.0	0.0
1^#	2.5	5.0	0.5
2^#	5.0	10.0	1.0
3^#	7.5	15.0	1.5
4^#	10.0	20.0	2.0

按照1.3.3(1)中方法提取缩二脲后，用蒸馏水溶解残渣，转移至50 mL比色管中(体积不超过20 mL)，然后依次加入1.0 mL酒石酸钾钠碱性溶液和0.35 mL硫酸铜溶液，加水至25 mL刻度，摇匀，在室温下放置5 min后与标准比色卡进行比对，确定浓度范围。

1.3.4 加标回收试验

称取试验样品6份，每份质量在2 g左右，在其中3份分别加入标准缩二脲溶液1.5，3.0和4.5 mL，按照国标法进行测定；另外3份也分别加入1.5，3.0和4.5 mL标准缩二脲溶液，按照快速法优化条件进行测定。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2007，SPSS 18.0以及OrigiPro 8.0进行计算分析。

2 结果与讨论

2.1 快速提取法的精密度

精密度是指个别测定结果与几次测定结果的平均值之间的差别，反映了测定结果的重现性，同时也能反映出试验方法对被测样品测定的稳定性。用快速法以及国标法对同一复混肥料样品中的缩二脲含量进行了6次平行测定，测定结果如表 2所示。

表 2

快速法和国标法缩二脲质量分数测定结果 %

提取方法	测定次数						均值及95%置信区间			RSD
提取方法	1	2	3	4	5	6	平均值	下限	上限	RSD
快速法	0.27	0.27	0.26	0.27	0.28	0.26	0.27 a	0.258 8	0.275 2	0.292
国标法	0.25	0.27	0.26	0.27	0.26	0.26	0.26 a	0.52 4	0.270 0	3.21

由表 2可知：快速法测定结果95%置信区间为0.258 8%~0.275 2%，缩二脲质量分数平均值为0.27%；国标法测定结果的95%置信区间为0.252 4%~0.270 0%，缩二脲质量分数平均值为0.26%。快速法测定结果的平均值略大于国标法，但差异不显著(p＞0.05)。2种测定方法6次平行测定结果的相对标准偏差均在3%附近，且快速法小于国标法，这说明快速法测定复混肥料中缩二脲含量的精密度是可靠的。

2.2 快速提取法的回收率

准确度能够反映样品测定值与真实值的接近程度，表示结果与真实值的符合程度。用加标回收率试验来验证改进方法的准确度，同时以国标法为依据，来判定改进方法的准确性。在所选定的样品中加入一定量的缩二脲标准溶液，以测定试样相同的方法进行处理并进行测定，具体结果见表 3。

表 3

快速法与国标法缩二脲回收率对比

提取方法	试样中缩二脲质量/mg	加入缩二脲质量/mg	测得缩二脲总质量/mg	回收率/%	RSD/%
快速法	5.46	3.00	8.57	103.59	3.51
	5.70	6.00	11.54	97.36
	5.38	9.00	14.69	103.47
国标法	5.34	3.00	8.28	97.93	2.13
	5.34	3.00	8.28	102.18
	5.22	9.00	14.20	99.81

从表 3可知：快速法的回收率在97.36%~103.59%，平均回收率为101.47%；国标法的回收率在97.93%~102.18%，平均回收率99.97%。2种测定方法的平均回收率差异较小，快速法相对标准偏差略大，但对于复混肥料中缩二脲含量分析，其回收率能够满足定量分析的要求。

2.3 快速测定结果辨析

按照表 1试验方案制作出的标准缩二脲颜色(0^#~4^#比色管)依次为浅蓝色、蓝色、深蓝色、蓝夹紫色和紫色，即溶液颜色有着显著的变化。产生这种变化的原因是：低浓度的硫酸铜溶液呈浅蓝色，而缩二脲与硫酸铜反应后颜色变为紫红色；0^#比色管中不含缩二脲，从而呈现出硫酸铜溶液的底色；1^#~4^#比色管中添加缩二脲的量逐渐增加，因而溶液的颜色从浅蓝色向紫色过渡。依据表 1中缩二脲添加量，0^#~4^#比色管中溶液的颜色相对应肥料中缩二脲的质量分数为0.0%，0.5%，1.0%，1.5%和2.0%。利用快速法对样品进行3次平行测定，结果5^#~7^#比色管中溶液的颜色差异不大，处于0^#~1^#比色管之间，从而可判定该肥料中含有缩二脲，其质量分数低于0.5%。

2.4 快速法与国标法对比

为了进一步说明快速法的可行性，对快速法与国标法测定缩二脲含量的分析条件进行了比较，如表 4所示。

表 4

快速法与国标法测定缩二脲含量的分析条件比较

项目	快速法	国际法
称样方式	直接称样于喇叭口具塞容量瓶中	直接称样于三角瓶中
振荡方式	手摇10 min	超声10 min
无水乙醇用量	40 mL	45 mL
沸水浴时间	约20 min	约30 min
过滤次数	1次	2次
显色试剂用量	1 mL酒石酸钾钠溶液+0.35 mL硫酸铜溶液	1 mL酒石酸钾钠溶液+0.35 mL硫酸铜溶液
显色时间	在室温下静置5 min	在(30±5) ℃水浴下静置20 min

从表 4可知：与国标法相比，快速法的优势在于试剂用量少、显色时间短、显色环境要求低；同时，对于检测设备的依存度较低，无需超声波清洗器、可见光分光光度计等，测定程序得到了简化，操作方便，适合于现场对缩二脲含量的快速检测。快速法的缺点：在缩二脲提取方面没有摆脱去除乙醇和氨采用水浴蒸干的方式，在这一过程中需要有稳定的热源加热且蒸发过程耗费大量的时间；快速法测定缩二脲精度差，只能给出大致范围，无法做到精确定量。因此，如何快速有效地提取复混肥料中的缩二脲及提高比色法的精确度成为快速法推广应用的关键。

3 结语

(1) 采用快速法测定复混肥料中缩二脲含量时，对其提取条件的精密度和准确度进行了分析比较，其测定结果可以满足GB/T 22924—2008的要求。因此，快速法提取缩二脲的操作方式是可靠的。

(2) 采用快速法测定复混肥料中缩二脲含量时，既可以大大减少试剂用量，又大幅缩短了测定时间，且操作过程简易，对设备依赖程度低，能够快速定量出缩二脲含量的范围，可以满足企业产品质量控制的要求。

ckwx 参考文献

贾亮, 武磊, 王州, 等.微量元素和硅钙钾肥对缩二脲毒害玉米的影响[J].湖北农业科学, 2015(3):671-673.

李接励, 何佩华, 马征平.尿基复混肥料中缩二脲对小麦和玉米生长的影响及其肥效研究[J].化肥工业, 2012(3):15-19.

张宝林.功能性复混肥料生产工艺技术[M].郑州:河南科学技术出版社, 2003.

陈可可, 张保林, 许珂.复肥生产过程中缩二脲的生成研究[J].化工矿物及加工, 2008(3):23-25.

刘旭, 胡宏, 解田, 等.高塔熔体造粒生产尿基复合肥中缩二脲的测定[J].磷肥与复肥, 2011(1):59-60.

国家化肥质量监督检验中心.GB/T 2441.2—2010尿素的测定方法第2部分:缩二脲含量分光光度法[S].北京:中国标准出版社, 2010.

中华人民共和国连云港出人境检验检疫局.SN/T 0736.8—1999进出口化肥检验方法缩二脲含量的测定[S].北京:中国标准出版社, 1999.

中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所, 国家化肥质量监督检验中心(北京), 国家化肥质量监督检验中心(上海).NY/T 1376—2007复混肥料中缩二脲含量的测定分光光度法[S].北京:中国标准出版社, 2007.

济宁市质量技术监督局, 山东省化工研究院, 国家化肥质量监督检验中心(上海).GB/T 22924—2008复混肥料(复合肥料)中缩二脲含量的测定[S].北京:中国标准出版社, 2008.

应贤强.复混肥中缩二脲测定方法的建立[J].化肥工业, 2009(1):42-44.