Блог

Nov 17, 2023

Сравнительная оценка азота в карбамиде и продуктах его производных с использованием ТКН, ЧНС и ручного метода.

Научные отчеты, том 12,

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 11704 (2022) Цитировать эту статью

1827 г. Доступов

1 Цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Авторская поправка к этой статье опубликована 19 июля 2022 г.

Эта статья была обновлена

В этой статье был проведен сравнительный анализ ручного рефрактометра и других методов (TKN и CHNS) для оценки процентного содержания азота (N%) в мочевине, нано-мочевинном удобрении и растворе дизельной выхлопной жидкости (DEF). Чтобы сравнить эффективность всех методов/устройств, обнаружение N% в различных концентрациях мочевины, наномочевины и DEF оценивали с точки зрения их линейности. Наиболее важным выводом этого исследования было то, что устройство на основе рефрактометра показало хороший линейный коэффициент до 40% раствора мочевины (R2 = 0,99918) среди других подходов, что означает, что оценка N% более близка к теоретическому значению. Более того, рефрактометр обнаружил образцы мочевины, наномочевины и DEF в течение 3 с, что было довольно быстро по сравнению с другими протестированными методами и не требовало использования каких-либо химикатов во время подготовки проб и анализа. Таким образом, результаты этого исследования показывают, что портативное устройство на основе рефрактометра мочевины может использоваться для определения N% на месте предприятиями по производству удобрений и DEF, а также их клиентами из-за его низкой стоимости, низкого энергопотребления, надежной оценки, быстрое обнаружение N% и его экологическая пригодность.

Использование мочевины было увеличено для разработки производных продуктов, таких как жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей (DEF) или наномочевина, в дополнение к ее традиционному использованию в качестве удобрений1,2,3,4. Основное качество карбамида и продуктов его переработки определяется процентным содержанием азота (N%). Обычно азот измеряется для обеспечения качества, рационализации его предполагаемого использования или измерения эффективности ассимиляции.

Метод общего азота Кьельдаля (TKN) является одним из наиболее популярных методов определения количественного содержания N%, присутствующего в органических и неорганических веществах в форме аммиака (NH3) или ионов аммония5,6. В этом методе содержание аммиака анализируется после разложения мочевины сульфатом меди, концентрированной серной кислотой (H2SO4) и добавкой для повышения температуры кипения раствора. При образовании NH3 его дополнительно перегоняют в раствор борной кислоты в присутствии щелочи. Поэтому образования борат-анионов затем титруют соляной кислотой. В результате содержание N% можно оценить в мочевине7,8.

Аналогичным образом, метод Дюма, также известный как метод сжигания, считается более надежным и относительно более безопасным, поскольку он не требует использования агрессивных химикатов и анализа всех форм азота по сравнению с традиционным методом TKN для определения содержания N% в мочевине9,10. ,11. Основанное на методе Дюма оборудование имеет общий анализатор углерода, водорода, азота и серы (CHNS), который с высокой точностью определяет N% одновременно с содержанием C, H и S в веществе. В этом методе все азотистые соединения превращаются в диоксид азота (NO2) путем сжигания при температуре 800–1000 °C в присутствии газообразного кислорода, который восстанавливается до N2 во время потока через нагретую медь (Cu) и оксид вольфрама (WO3). На этом этапе удаляются кислород и сера, а диоксид углерода (CO2) и вода (H2O) могут быть удалены во время их взаимодействия с карбосорбом и перхлоратом магния (Mg(ClO4)2). Поэтому азот затем измеряется с помощью детектора теплопроводности. Кроме того, CHNS обнаруживает все типы содержания азота в мочевине, которые обычно не обнаруживаются TKN12.

Например, Этеридж и др. исследовали анализ азота в лабораторных образцах почвы, растительных продуктов и питания животных с использованием метода сжигания и Кьельдаля7. Проанализировав все образцы, они пришли к выводу, что метод Кьельдаля показывает несколько более низкие значения N по сравнению с методом сжигания. Аналогично, Марко и др. проанализировали общее количество азота, содержащегося в кормах для животных, применив метод Кьельдаля и метод сжигания9. В своем анализе они показали почти одинаковые результаты, достигнутые обоими методами с точки зрения проверки повторяемости и воспроизводимости. Более того, они пришли к выводу, что метод сжигания подходит для анализа белка в кормах для животных по сравнению с методами Кьельдаля, исходя из стоимости, времени анализа и совместимости с окружающей средой.