复合肥料中游离水含量快速检测方法的探讨

Discussion on Rapid Detection Method of Free Water Content in Compound Fertilizer

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2023.01.014

尹雁雁 Yanyan YIN , 毕静 Jing BI , 张晶 Jing ZHANG , 李德芳 Defang LI , 蔡晓霞 Xiaoxia CAI , 任荣荣 Rongrong REN , 张莹 Ying ZHANG , 侯文聪 Wencong HOU , 邱仕祺 Shiqi QIU

山东合泰检测技术服务有限公司山东泰安 271600 Shandong Hetai Testing Technology Service Co., Ltd., Tai′an, Shandong 271600, China

摘要：

为解决国家标准《复混肥料中游离水含量的测定真空烘箱法》(GB/T 8576—2010)检测时间较长的问题，根据GB/T 8576—2010的测定原理，对不同类型复合肥的干燥温度和干燥时间进行了试验。结果表明，复合肥料样品在烘箱中于75 ℃烘干5 min后测定，所得结果与采用GB/T 8576—2010中方法测定值的绝对差值符合GB/T 8576—2010的要求，可作为指导复合肥生产的中控指标。

关键词：

复合肥料; 游离水; 真空烘箱法; 快速检测; 参考指标;

Abstract：

In order to solve the problem of long detection time in the national standard Determination of free water for compound fertilizers—Vacuum oven method (GB/T 8576—2010), the drying temperature and drying time period of different types of compound fertilizers are tested according to the determination principle of GB/T 8576—2010. The results show that the absolute difference between the results obtained and the values measured by the method in GB/T 8576—2010 met the requirements of GB/T 8576—2010 after the compound fertilizer samples are dried in the oven at 75 ℃ for 5 minutes, and can be used as the control index to guide the production of compound fertilizer.

Keyword：

compound fertilizer; free water; vacuum oven method; rapid detection; reference indicator;

游离水含量过高会引起复合肥在贮存期内出现结块、潮解和粉化，不仅影响颗粒的强度，而且给施肥带来困难，所以游离水含量是生产过程中的重要控制指标之一。

1 复合肥料中游离水含量检测方法的优缺点

(1)《复混肥料中游离水含量的测定卡尔·费休法》(GB/T 8577—2010)的优点是检测时间短、精确度高；缺点是检测成本高、操作专业性强，不适用于生产车间工人操作。

(2)《复混肥料中游离水含量的测定真空烘箱法》(GB/T 8576—2010)的优点是检测成本低、准确度高；缺点是检测时间长，无法及时给生产车间提供参考数据。

根据真空烘箱法的测定原理，结合生产车间生产人员的实际操作水平，通过对不同烘干温度、烘干时间的反复试验，最终确定快速检测游离水含量的烘干温度及烘干时间，检测数据与采用GB/T 8576—2010所得结果对比，精密度、准确度符合GB/T 8576—2010的允值要求。该方法检测时间短，方便无经验人员操作，能快速给生产一线提供参考数据。

2 游离水含量快速检测烘箱法

2.1 主要仪器

DHG-9075A型电热恒温干燥箱，上海齐欣科学仪器有限公司；AL104型天平(感量0.1 mg)，梅特勒-托利多(常州)测量技术有限公司；水分盒，70 mm×30 mm；干燥器，Φ 30 cm；JYL-C16V型研磨机, 九阳股份有限公司。

2.2 试验样品的收集

选取9个高氮配方样品、3个高磷配方样品、4个高钾配方样品、2个均衡配方样品，采用GB/T 8576—2010中的方法(以下简称国标法)进行样品中游离水含量的重复测定，结果见表 1。

表 1

试验样品中游离水含量的测定结果

配方	样品序号	测定值w/%			平均值w/%
配方	样品序号	第1次	第2次	第3次	平均值w/%
高氮配方	1	1.2	1.0	1.1	1.1
	2	1.4	1.2	1.3	1.3
	3	0.9	1.1	1.0	1.0
	4	1.3	1.1	1.2	1.2
	5	2.0	2.1	2.2	2.1
	6	1.6	1.5	1.4	1.5
	7	1.4	1.2	1.3	1.3
	8	1.3	1.2	1.4	1.3
	9	1.2	1.3	1.4	1.3
高磷配方	1	2.2	2.3	2.4	2.3
	2	2.3	2.5	2.4	2.4
	3	2.2	2.4	2.3	2.3
高钾配方	1	1.6	1.4	1.5	1.5
	2	2.2	2.4	2.3	2.3
	3	1.1	1.3	1.2	1.2
	4	1.6	1.5	1.4	1.5
均衡配方	1	2.2	2.1	2.0	2.1
均衡配方	2	2.1	2.1	2.1	2.1

2.3 烘干温度的选择

试验样品烘干温度分别为95、90、85、80、75、70、60 ℃，烘干时间分别为30、20、15、10、5 min，每个样品在相同试验条件下分别平行测定2次，计算平均值，通过排除法选出最佳烘干温度，试验结果见表 2~表 5。

表 2

试验样品在烘干温度为95 ℃时游离水含量的测定结果

配方	样品序号	国标法测定值w/%	本方法不同烘干时间的测定值及绝对差值w/%
			30 min		10 min		5 min
			测定值	绝对差值	测定值	绝对差值	测定值	绝对差值
高氮配方	1	1.1	1.5	0.4	1.3	0.2	1.2	0.1
	2	1.3	1.8	0.5	1.8	0.5	1.3	0
	3	1.0	1.6	0.6	1.5	0.5	1.0	0
	4	1.2	1.7	0.5	1.7	0.5	1.0	0.2
	5	2.1	3.1	1.0	3.0	0.9	2.9	0.8
	6	1.5	2.6	1.1	2.5	1.0	2.3	0.8
高磷配方	1	2.3			3.7	1.4	3.4	1.1
高磷配方	2	2.4			3.4	1.0	3.2	0.8
高钾配方	1	1.5	2.0	0.5	1.9	0.4	1.9	0.4
高钾配方	2	2.3	2.6	0.3	2.5	0.2	2.3	0

表 3

试验样品在烘干温度为90 ℃时游离水含量的测定结果

配方	样品序号	国标法测定值w/%	本方法不同烘干时间的测定值及绝对差值w/%
			30 min		20 min		15 min		10 min		5 min
			测定值	绝对差值	测定值	绝对差值	测定值	绝对差值	测定值	绝对差值	测定值	绝对差值
高氮配方	1	1.1	1.3	0.2	1.2	0.1	1.2	0.1	1.1	0	1.1	0
	2	1.3			1.2	0.1	1.2	0.1	1.3	0	1.2	0.1
	3	1.0			1.1	0.1	1.0	0	1.1	0.1	1.0	0
	4	1.2			1.2	0	1.0	0.2	1.2	0	1.1	0.1
	5	2.1			2.8	0.7	2.6	0.5	2.7	0.6	2.5	0.4
	6	1.5			2.4	0.9	2.5	1.0	2.3	0.8	2.1	0.6
高磷配方	1	2.3							3.2	0.9	3.5	1.2
高磷配方	2	2.4							3.4	1.0	3.2	0.8
高钾配方	1	1.5							1.8	0.3	1.7	0.2
高钾配方	2	2.3							2.3	0	2.2	0.1

表 4

试验样品在烘干温度为60~85 ℃、烘干时间为10 min时游离水含量的测定结果

配方	样品序号	国标法测定值w/%	本方法不同烘干温度的测定值及绝对差值w/%
			85 ℃		80 ℃		75 ℃		70 ℃		60 ℃
			测定值	绝对差值	测定值	绝对差值	测定值	绝对差值	测定值	绝对差值	测定值	绝对差值
高氮配方	1	1.1	1.2	0.1	1.1	0	1.2	0.1	1.2	0.1	0.9	0.2
	2	1.3	1.6	0.3	1.5	0.2	1.4	0.1	1.2	0.1	1.1	0.2
	3	1.0	0.9	0.1	1.0	0	1.0	0	0.9	0.1	0.9	0.1
	4	1.2	1.4	0.2	1.4	0.2	1.3	0.1	1.1	0.1	0.9	0.3
	5	2.1	2.6	0.5	2.2	0.1	2.2	0.1	2.2	0.1	1.7	0.4
	6	1.5	1.4	0.1	1.6	0.1	1.4	0.1	1.4	0.1	1.3	0.2
	7	1.3	1.7	0.4	1.4	0.1	1.4	0.1	1.5	0.2	1.4	0.1
	8	1.3	1.5	0.2	1.5	0.2	1.1	0.2	1.4	0.1	1.0	0.3
	9	1.3	1.5	0.2	1.4	0.1	1.1	0.2	1.1	0.2	1.0	0.3
高磷配方	1	2.3	2.5	0.2	2.5	0.2	2.4	0.1	2.1	0.2	2.4	0.1
	2	2.4	2.9	0.5	2.6	0.2	2.5	0.1	2.3	0.1	2.1	0.3
	3	2.3	2.7	0.4	2.5	0.2	2.6	0.3	2.6	0.3	1.8	0.5
高钾配方	1	1.5	1.7	0.2	1.6	0.1	1.7	0.2	1.3	0.2	1.1	0.4
	2	2.3	2.0	0.3	2.0	0.3	2.1	0.2	2.2	0.1	1.8	0.5
	3	1.2	1.5	0.3	1.4	0.2	1.1	0.1	1.4	0.2	1.1	0.1
	4	1.5	1.6	0.1	1.5	0	1.7	0.2	1.6	0.1	1.7	0.2
均衡配方	1	2.1	2.6	0.5	2.2	0.1	2.4	0.3	2.3	0.2	1.6	0.5
均衡配方	2	2.1	2.3	0.2	2.3	0.2	2.3	0.2	2.2	0.1	1.8	0.3

表 5

试验样品在烘干温度为70~80 ℃、烘干时间为5 min时游离水含量的测定结果

配方	样品序号	国标法测定值w/%	本方法不同烘干温度的测定值及绝对差值w/%
			80 ℃		75 ℃		70 ℃
			测定值	绝对差值	测定值	绝对差值	测定值	绝对差值
高氮配方	1	1.1	1.1	0	1.2	0.1	1.1	0
	2	1.3	1.2	0.1	1.3	0	1.3	0
	3	1.0	1.0	0	1.1	0.1	1.1	0.1
	4	1.2	1.3	0.1	1.4	0.2	1.3	0.1
	5	2.1	2.2	0.1	2.1	0	2.1	0
	6	1.5	1.7	0.2	1.6	0.1	1.6	0.1
	7	1.3	1.5	0.2	1.5	0.2	1.4	0.1
	8	1.3	1.4	0.1	1.4	0.1	1.3	0
	9	1.3	1.5	0.2	1.4	0.1	1.4	0.1
高磷配方	1	2.3	2.5	0.2	2.4	0.1	2.3	0
	2	2.4	2.6	0.2	2.4	0	2.3	0.1
	3	2.3	2.6	0.3	2.6	0.3	2.6	0.3
高钾配方	1	1.5	1.5	0	1.6	0.1	1.4	0.1
	2	2.3	2.0	0.3	2.1	0.2	2.1	0.2
	3	1.2	1.3	0.1	1.3	0.1	1.4	0.2
	4	1.5	1.6	0.1	1.6	0.1	1.4	0.1
均衡配方	1	2.1	2.3	0.2	2.3	0.2	2.3	0.2
均衡配方	2	2.1	2.4	0.3	2.3	0.2	2.3	0.2

在95 ℃烘干30 min时，高氮、高磷、高钾肥料出现不同程度的熔化、挥发现象，特别是高磷配方，无法进行检测。由表 2可知, 在95 ℃分别烘干10、5 min时，检测数据与国标法的测定结果的最大绝对差值为1.4%，不满足GB/T 8576—2010的要求(游离水质量分数≤2.0%时，平行测定结果的绝对差值应≤0.20%；游离水质量分数＞2.0%时，平行测定结果的绝对差值应≤0.30%)，故烘干温度为95 ℃的条件可以排除。

由表 3可知，除1号、2号、3号、4号高氮配方样品的游离水含量测定数据与国标法的测定结果的绝对差值≤0.2%外，其他配方样品的游离水含量测定数据的绝对差值超出GB/T 8576—2010要求的允差范围，故烘干温度为90 ℃的条件可以排除。

由表 4可知：烘干温度为80、75、70 ℃，烘干时间为10min时，试验样品中游离水含量测定数据与国标法的测定结果的绝对差值在GB/T 8576—2010要求的允差范围内；烘干温度为85、60 ℃，烘干时间为10 min时，个别测定数据不在允差范围内。

由表 5可知，烘干温度为80、75、70 ℃，烘干时间为5 min时, 试验样品中游离水含量测定数据与国标法测定结果的绝对差值在GB/T 8576—2010要求的允差范围内。

综合考虑生产车间检测环境、人员操作水平，选择烘干温度为75 ℃、烘干时间为5 min。

2.4 方法验证

2.4.1 精密度

在同一实验室采用同一设备，由不同实验人员抽取高氮、高磷、高钾、均衡配方样品在烘干温度为75 ℃烘干5 min，然后分别测定样品3次，计算测定值的相对标准偏差，考查方法的精密度，试验结果见表 6。

表 6

精密度试验结果

配方	样品序号	测定值w/%			相对标准偏差/%
配方	样品序号	第1次	第2次	第3次	相对标准偏差/%
高氮配方	1	1.1	1.2	1.1	9.09
	2	1.4	1.5	1.6	6.67
	3	1.2	1.2	1.3	4.68
高磷配方	1	2.3	2.1	2.2	4.54
	2	2.3	2.2	2.1	4.55
	3	2.1	2.1	2.0	2.79
高钾配方	1	1.7	1.5	1.6	6.25
	2	2.3	2.2	2.4	4.55
	3	1.3	1.5	1.4	7.14
均衡配方	1	2.1	2.2	2.1	2.71
均衡配方	2	2.0	1.9	2.1	5.00

由表 6可知，测定值的相对标准偏差≤10.0%，符合精密度要求。

2.4.2 准确度

在不同实验室采用不同设备，由不同实验人员将高氮、高磷、高钾、均衡配方样品在烘干温度为75 ℃烘干5 min，然后分别测定样品，计算测定值的绝对差值，考查方法的准确度，试验结果见表 7。

表 7

准确度试验结果

配方	样品序号	国标法测定值w/%	本法测定值w/%	绝对差值w/%
高氮配方	1	1.1	1.2	0.1
	2	1.3	1.4	0.1
	3	1.0	1.0	0
	4	1.2	1.3	0.1
	5	2.1	2.3	0.2
	6	1.5	1.4	0.1
	7	1.3	1.4	0.1
	8	1.3	1.3	0
	9	1.3	1.4	0.1
高磷配方	1	2.3	2.0	0.3
	2	2.4	2.7	0.3
	3	2.3	2.5	0.2
高钾配方	1	1.5	1.6	0.1
	2	2.3	2.2	0.1
	3	1.2	1.1	0.1
	4	1.5	1.6	0.1
均衡配方	1	2.1	2.3	0.2
均衡配方	2	2.1	2.2	0.1

由表 7可知，试验样品中游离水的测定值与国标法测定结果的绝对差值在GB/T 8576—2010要求的允差范围内。

3 注意事项

(1) 与国标法相同，快速检测法不适用于在干燥过程中会产生非水分的挥发性物质的复合肥料。

(2) 称取样品时，样品称样量宜控制为0.8~1.2 g。

(3) 烘干样品时，样品要平铺于水分盒底部，不能堆积，防止水分烘干不完全。

(4) 干燥器盖均匀涂抹凡士林，干燥器应密封，并保证环境干燥。

(5) 水分盒烘至恒质量后使用。

(6) 将盛有样品的水分盒放入电热恒温干燥箱后，待电热干燥箱温度稳定后开始计时。

(7) 盛有样品的水分盒在烘干过程中，水分盒盖不要遮挡水分盒，防止水分烘干不完全。

4 结语

快速检测法检测成本低、用时短、可操作性强，能快速给出测定结果，供生产一线及时调整生产参数，减少因游离水含量不合格造成的损失。需要强调的是，通过快速检测法测定得到的数据仅可作为指导生产的中控指标，不能作为成品的质量指标。