潘浣鈺　何建雄　郝燕娟　陳容

摘要：為了實(shí)現(xiàn)沸石粉吸氨量指標(biāo)的快速測(cè)定，對(duì)一種基于重量法的快速測(cè)定方法進(jìn)行了研究，在對(duì)稱樣量、對(duì)照組設(shè)置、添加氨水量等試驗(yàn)條件進(jìn)行研究后，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的最佳條件是稱樣量5g，干燥器中加入氨水50 mL，以等量水作對(duì)照。使用篩選過的條件對(duì)三個(gè)不同的樣品進(jìn)行吸氨量測(cè)試，發(fā)現(xiàn)有的結(jié)果與國標(biāo)方法一致，有的與國標(biāo)方法相差很大，因此在使用快速重量法進(jìn)行沸石粉吸氨量測(cè)定時(shí)，需要注意與國標(biāo)法檢測(cè)結(jié)果的差異。

關(guān)鍵詞：沸石粉;吸氨量;重量法;氨水

中圖分類號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.09.044

沸石粉（ Zeolite）是一種含堿金屬和堿土金屬的硅酸鹽礦物質(zhì)（含水多孔鋁硅酸鹽的總稱），目前已發(fā)現(xiàn)的天然沸石有40種左右。由于沸石具有獨(dú)特的離子交換性、吸附性和催化性，因此廣泛運(yùn)用在環(huán)保領(lǐng)域、建筑材料工業(yè)、石油化工行業(yè)、輕工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)等行業(yè)。在環(huán)保行業(yè)中，由于沸石對(duì)水中銨離子的選擇吸附作用，常被用作吸附劑去除廢水中的氨氮。在養(yǎng)殖業(yè)中，沸石粉不僅可以作為飼料添加劑提高營養(yǎng)的利用率，補(bǔ)充微量元素，而且可以減少氨氣排放，減少大氣污染，凈化水質(zhì)。然而，天然沸石種類甚多，品位不一，沸石含量變化很大，導(dǎo)致應(yīng)用中的效果有很大差異。關(guān)于沸石粉吸附氨氮能力的檢測(cè)，《飼料級(jí)沸石粉》（ GB/T216952008）中有對(duì)沸石吸附氨氮的能力進(jìn)行測(cè)定的方法，其主要步驟是把試樣用氯化銨煮沸改型，經(jīng)水洗滌后，再加氯化鉀溶液，將交換的銨離子置換出來，然后加入甲醛，被置換出的銨離子和甲醛作用生成鹽酸，用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液滴定，計(jì)算其吸氨量。

在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)使用該方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于沸石粉顆粒細(xì)，極易堵塞濾紙孔，導(dǎo)致過濾緩慢，使測(cè)試耗時(shí)很長(zhǎng)，需要好幾天才能完成實(shí)驗(yàn)。我們了解到，有一些實(shí)驗(yàn)室為了迅速獲得沸石粉的質(zhì)量指標(biāo)，將沸石粉置于飽和氨蒸氣環(huán)境下吸氨1h，吸氨前后沸石粉質(zhì)量之差為吸氨量的快速重量法。重量法是測(cè)定固體對(duì)氣體吸附量的一種重要方法，但是在測(cè)定過程中為了排除其他干擾，需要用到真空系統(tǒng)、冷阱、比較復(fù)雜的儀器裝置，很難在一般的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)?？焖僦亓糠ê?jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)條件，在一般實(shí)驗(yàn)室中也能進(jìn)行，但是實(shí)驗(yàn)條件變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響未見報(bào)道。

本文對(duì)快速重量法的條件進(jìn)行了一系列研究，考察條件的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，并分別用快速重量法和國標(biāo)的吸氨量測(cè)定方法對(duì)三個(gè)樣品進(jìn)行吸氨量測(cè)試，以考察兩種方法測(cè)定結(jié)果的差異。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試樣1由博羅雄旺生產(chǎn)。試樣2為信陽市平橋區(qū)建權(quán)沸石粉廠生產(chǎn)的沸石粉（飼料級(jí)、獸藥級(jí)）。試樣3購自遼寧天盛礦產(chǎn)。

1.2 試劑

以下試劑均為分析純，水是以密理博明澈超純水機(jī)制得的三級(jí)水。

氯化銨溶液（ 1.0 mol/L）：稱取53.49 9氯化銨溶于400 mL水中，用水稀釋至IL。

氯化鉀（ 1.0 mol/L）：稱取74.55 9氯化鉀溶于400 mL水中，用水稀釋至IL。

甲醛溶液（2+1）（體積比）：使用前用0.1 mol/L氫氧化鈉溶液中和至酚酞指示劑呈粉紅色。

氨一氯化銨緩沖溶液（pH-IO）：稱取20.0g氯化銨溶于200 mL水中，加80 mL氨水，用水稀釋至IL。

硝酸銀溶液（1 g/L）：稱取0.1 g硝酸銀加水溶解并稀釋至100 mL。

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：c（ NaOH） -0.1 mol/L，按GB/T 601配制。

酚酞指示劑：取酚酞1g，加乙醇100 mL使溶解，即可得到。

氨水25.0% - 28.0%，酸性鉻藍(lán)K指示劑。

1.3 儀器設(shè)備

儀器設(shè)備主要有：滴定管;內(nèi)徑240 mm，全高305 mm，瓷板直徑210 mm的干燥器;直徑14.4 cm的培養(yǎng)皿;內(nèi)徑4.7 cm，帶蓋的稱量瓶。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 快速重量法

稱取5 g（準(zhǔn)至0.002g）烘干水分的沸石粉于帶蓋的稱量瓶中，打開蓋子將稱量瓶放入預(yù)先加入一定量氨水的干燥器中，30℃溫度下吸附1h，取出后蓋上蓋子，馬上稱量。

2.2 《飼料級(jí)沸石粉》中吸氨量測(cè)定方法

《飼料級(jí)沸石粉》（ GB/T 216952008）中吸氨量測(cè)定方法如下。

稱取1.000g（準(zhǔn)確至0.001g）試樣置于250 mL燒杯中，加入1.0 mol/L氯化銨50 mL和少許紙漿，在電熱板上煮沸并保溫30 min。取下，用慢速濾紙過濾，用煮沸的1.0 mol/L氯化銨溶液洗滌，直至流出的溶液中無鈣、鎂離子為止。

檢查方法：在小燒杯中加幾毫升氨一氯化銨緩沖溶液和1滴酸性鉻藍(lán)K指示劑，承接一些濾液，如溶液不變紅色，說明已洗凈。再改用溫水洗滌至無氯離子（硝酸銀溶液檢查），用水將漏斗尾部沖洗一下。

漏斗改用清潔的250 mL燒杯承接，分三次加入煮沸的1.0 mol/L氯化鉀溶液，如溶液紅色30 s不褪色，表示終點(diǎn)已到，如紅色褪去，則應(yīng)重復(fù)滴定至穩(wěn)定的紅色為止。以三次滴定所消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的總體積計(jì)算結(jié)果。

吸氨量X（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，數(shù)值以mmol/100g表示）公式為：

X=cxV/m×100

（2）

式（2）中：c為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mmol/L;V為消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL;m為試樣質(zhì)量，g。

2.3 快速重量法方法研究

2.3.1 快速重量法中沸石粉對(duì)氨水和水吸收的差異

按照同樣的方法稱取相同的樣品，分為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組按快速重量法進(jìn)行測(cè)定。對(duì)照組將氨水換成水，相同條件下進(jìn)行測(cè)定。

2.3.2 快速重量法中稱樣量多少的影響

分別稱取10g、5g、2g、1g（準(zhǔn)確至0.002g）樣品于稱量瓶中，按快速重量法進(jìn)行測(cè)定。

2.3.3 快速重量法中添加氨水量的影響

分別放置5.0 mL、20.0 mL、50.0 mL、80.0 mL氨水于直徑為14.4 cm的培養(yǎng)皿中，置于所備的干燥器中，使氨氣充滿干燥器后放人試樣進(jìn)行吸氨量測(cè)定，對(duì)照以相同量的水代替氨水。

2.4 兩種方法對(duì)三種樣品的測(cè)定

分別用快速重量法和吸氨量測(cè)定方法對(duì)三種沸石粉樣品進(jìn)行測(cè)定。

3 結(jié)果

3.1 快速重量法中沸石粉對(duì)氨水和水吸收的差異

沸石粉對(duì)氨水和水吸收的差異如圖1所示。從圖1可看出，沸石粉吸附水導(dǎo)致的增重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大影響，因此在用此方法進(jìn)行吸氨量測(cè)定時(shí)，必須設(shè)置對(duì)照，并在計(jì)算時(shí)扣除空白。

3.2 快速重量法中稱樣量多少的影響

稱樣量對(duì)吸氨量的影響如圖2所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，稱樣量多少對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大影響，隨著稱樣量的減少，吸水量增大;而對(duì)氨的吸收量則在稱樣量為5g和2g時(shí)達(dá)到高峰，吸氨量的最高峰出現(xiàn)在稱樣量為5g時(shí)，據(jù)此在下一步的實(shí)驗(yàn)中均采用稱樣量5g。

3.3 快速重量法中添加氨水量的影響

添加氨水量對(duì)吸氨量的影響如圖3所示。從圖3可知，吸氨量測(cè)定值隨著氨水添加量的增加而增加，添加的氨水量達(dá)到50 mL時(shí)，再增加氨水量，吸氨值不會(huì)明顯增加。

3.4 國標(biāo)方法和快速重量法對(duì)三種樣品的測(cè)定

國標(biāo)方法和快速重量法對(duì)三種樣品的測(cè)定結(jié)果如表1所示。從表1可知，用國標(biāo)方法和快速重量法對(duì)試樣1和試樣3測(cè)定的結(jié)果是相近的，對(duì)這兩組測(cè)定結(jié)果采取F檢驗(yàn)，得出的F值分別為7.14和3.60，均小于F0.95（1 4）7.70，差異不顯著;而對(duì)試樣2的測(cè)定，兩種方法的測(cè)定結(jié)果則相差很大，F(xiàn)檢驗(yàn)結(jié)果也顯示兩者之間存在顯著差異。這個(gè)結(jié)果說明在用快速重量法測(cè)定樣品時(shí)，有的結(jié)果與國標(biāo)方法一致，有的測(cè)定結(jié)果卻與國標(biāo)方法相差很大。

4 討論

快速重量法操作簡(jiǎn)便，相比國標(biāo)方法（耗時(shí)2-3d）大大減少了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，沸石粉吸附水導(dǎo)致的增重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大影響，因此在使用此方法進(jìn)行吸氨量測(cè)定時(shí)，必須設(shè)置對(duì)照，并在計(jì)算時(shí)扣除空白。其他實(shí)驗(yàn)條件，如稱樣量、添加氨水量的改變，對(duì)用快速重量法所測(cè)定得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大影響，因此在使用此方法進(jìn)行吸氨量測(cè)定前，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行測(cè)試，找出最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件。在本實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的最佳條件是稱樣量5g，干燥器中加入氨水50 mL。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，不同樣品用快速重量法和國標(biāo)法進(jìn)行吸氨量測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果有的相近，有的有很大差異，可能與樣品本身的性質(zhì)，如樣品顆粒大小有關(guān)，有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。因此在使用快速重量法進(jìn)行沸石粉吸氨量測(cè)定時(shí)，需要注意與國標(biāo)法檢測(cè)結(jié)果的差異，謹(jǐn)慎解讀結(jié)果。

致謝：梁解花女士協(xié)助測(cè)定了本文的部分?jǐn)?shù)據(jù)，在此表示感謝！

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