專利名稱：：一種用于流動(dòng)注射儀分析氮含量的專用氨指示劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)分析
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于流動(dòng)注射儀氨含量測定的專用氨指示劑。
背景技術(shù)：
：氮是植物體中許多重要有機(jī)物的組成成分，被喻為植物的生命元素。因此，氮素營養(yǎng)直接關(guān)系到作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。植物所需的氮素主要來自土壤，然而，大部分土壤的有效氮含量低于植物生長所需要的水平，所以施用氮肥是提高作物產(chǎn)量的最基本的施肥措施。目前，施肥量最高的可達(dá)200kg/hm2,然而，過量的施肥不僅增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投資，而且還對環(huán)境造成污染。因此，準(zhǔn)確和快速測定土壤、植物、水的全氮和有效氮含量，對于綜合評價(jià)土壤基本肥力和植物氮素營養(yǎng)狀況，制定經(jīng)濟(jì)合理的氮肥施用量及相應(yīng)的農(nóng)業(yè)措施，確保農(nóng)作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和環(huán)境生態(tài)安全，具有重要的理論和實(shí)際意義。傳統(tǒng)上土壤氮含量的測量方法有蒸餾滴定法、擴(kuò)散法、比色法和氨氣敏電極法等，其存在的主要問題是靈敏度低，操作步驟煩瑣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與操作環(huán)節(jié)、環(huán)境溫度和人為因素影響大，分析效率低等缺點(diǎn)。流動(dòng)注射分析儀是發(fā)明于1975時(shí)候的最初用于磷素分析的自動(dòng)分析儀器，目前已發(fā)展為可以分析銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、磷、硼、鋁、氯、硅、揮發(fā)酚、氰化物等多種形態(tài)和元素的含量。當(dāng)前，應(yīng)用較廣的是數(shù)字雙波段流動(dòng)注射分析法，實(shí)現(xiàn)"即插即分析"的功能，其數(shù)字雙波段檢測器有效地降低了基線干擾，擴(kuò)大了檢測范圍，而且自動(dòng)化進(jìn)樣，智能化操作，簡便、準(zhǔn)確、快速，特別適用大批量分析。因此，應(yīng)用流動(dòng)注射分析儀分析土壤、植物和水樣等樣品的氮、磷等含量已成為常用的儀器分析手段。對于植物、土壤和水樣等樣品氮的分析，主要是通過樣品的前處理，將總氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，然后，在流動(dòng)注射分析中銨態(tài)氮與專用氨指示劑作用，顯色后，經(jīng)儀器自動(dòng)比色，檢測出銨態(tài)氮含量，最后轉(zhuǎn)化為樣品的總氮量。然而，目前中國國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室配備的流動(dòng)注射分析儀均由國外進(jìn)口，而且其使用的氨指示劑均為儀器公司的專利產(chǎn)品，價(jià)格較貴，分析成本較高。如瑞典F0SS公司FIAstar-5000型流動(dòng)注射分析儀專用氨指示劑每5克為235美元，價(jià)格昂貴且不能及時(shí)供貨。本發(fā)明的專用氨指示劑，檢測靈敏度、顯色穩(wěn)定性、最佳比色波長等方面與國外專用氨指示劑相一致，但專用氨指示劑成本僅為國外專用氨指示劑的3.3%,因而可以大大節(jié)約分析的成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于流動(dòng)注射儀分析樣品氮含量的專用氨指示劑，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，降低分析成本。本發(fā)明的技術(shù)方案為申請人經(jīng)過篩選和試驗(yàn)比較，優(yōu)選了一種流動(dòng)注射儀分析樣品氮含量的專用氨指示劑，按質(zhì)量比計(jì)的組分和配比為甲酚紅溴甲酚紫溴百里酚蘭l:2:1。本發(fā)明所述的專用氨指示劑為固體粉劑。其配制步驟是按質(zhì)量比1:2:1,分別稱取分析純的甲酚紅、溴甲酚紫和溴百里酚蘭三種試劑共1.40克于瑪瑙碾缽中，再稱取分析純的氯化鉀3.60克，使其總質(zhì)量共5.00克，其中氯化鉀的質(zhì)量占總質(zhì)量的72.0%。將四種試劑碾磨均勻，裝瓶封口。0.50%(W/V)專用氨指示劑貯藏液的配制準(zhǔn)確稱取上述配制好的專用氨指示劑固體粉劑1.00g溶解于10mL0.1MNaOH和10mL無水乙醇中，然后用蒸餾水定容至200mL，搖勻后貯藏于4。C冰柜中，可長期保存。專用氨指示劑工作液的配制從4°<:冰柜中取0.50%(W/V)專用氨指示劑貯藏液，按試驗(yàn)所需指示劑的量，取一定量的貯藏液稀釋50倍，搖勻后即可用于上機(jī)分析使用。隨配隨用。本發(fā)明的專用氨指示劑甲酚紅、溴甲酚紫和溴百里酚蘭化學(xué)成分的化合式分別為甲酚紅(Cresolred),C21H1805S;溴甲酚紫(Bromocresolpurple),C21H16Br205S;溴百里酚蘭(Bromothymolblue)，C27H28Br205S。本發(fā)明的專用氨指示劑固體粉劑可在實(shí)驗(yàn)室中自行配制，其5克成本為50元，而FOSS公司專用氨指示劑為235美元。以5克固體粉劑計(jì)算，本發(fā)明的專用氨指示劑比國外公司節(jié)約人民幣1500多元。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)本發(fā)明的專用氨指示劑與FOSS公司專用氨指示劑在4個(gè)小時(shí)內(nèi)穩(wěn)定性一致，都能達(dá)到測定要求。(2)本發(fā)明的專用氨指示劑與FOSS公司專用氨指示劑分別對氨顯色后，顯色液在紫外-可見分光光度計(jì)上掃描，其最大吸收值波長都在588nm。(3)本發(fā)明的專用氨指示劑與FOSS公司專用氨指示劑對工作曲線顯色，結(jié)果都能符合朗泊比爾定律，相關(guān)系數(shù)f值0.9990—0.9999之間。(4)本發(fā)明的專用氨指示劑與FOSS公司專用氨指示劑分別對含高、中、低氨濃度樣品分析測試，其結(jié)果偏差為±0.05%，符合試驗(yàn)要求。(5)本發(fā)明托專用氨指示劑固體粉劑5克，其成本僅為購買等量F0SS公司專用氨指示劑價(jià)格的3.3%。圖1:現(xiàn)有技術(shù)瑞典FOSS公司專用氨指示劑顯色液的吸收曲線；圖2:本發(fā)明的專用氨指示劑顯色液的吸收曲線；圖3:兩種指示劑測定水樣中銨態(tài)氮的標(biāo)準(zhǔn)曲線比較；圖4:不同濃度水樣在兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線下分析的結(jié)果；圖5:兩種指示劑測定土壤樣品中速效銨態(tài)氮的標(biāo)準(zhǔn)曲線；圖6:不同濃度土壤樣品在兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線下測定的氮濃度；圖7:兩種指示劑測定植物樣品中銨態(tài)氮的標(biāo)準(zhǔn)曲線；圖8:不同濃度植物樣品在兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線下分析測定的氮濃度。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(制備實(shí)施例)A、按質(zhì)量比計(jì)的組分和配比為甲酚紅溴甲酚紫溴百里酚蘭l:2:1。B、固體粉劑配制分別稱取分析純甲酚紅、溴甲酚紫和溴百里酚蘭三種試劑共1.40克于瑪瑙碾缽中，再稱取分析純氯化鉀3.60克，使總質(zhì)量至5.00克，其中氯化鉀的質(zhì)量占總質(zhì)量的72.0%;將上述四種試劑碾磨均勻，裝瓶封口；C、C藏液配制準(zhǔn)確稱取B步驟制備的專用氨指示劑固體粉劑1.00g溶解于10mL0.1MNaOH和410mL無水乙醇中，然后用蒸餾水定容至200mL,搖勻，配成體積/重量為0.50%的專用氨指示劑貯藏液，貯藏于4°C冰柜中。在上機(jī)分析樣品時(shí)，取C步驟的貯藏液10mL,稀釋到500raL(即將貯藏液稀釋50倍)，搖勻后即可使用。實(shí)施例2(應(yīng)用實(shí)施例)(1〉材料與方法氨指示劑和分析儀器氨指示劑為①本發(fā)明的專用氨指示劑，其配制如實(shí)施例l所述，②對照-氨標(biāo)準(zhǔn)指示劑，購自瑞典FOSS公司的專用氨指示劑。分析儀器紫外-可見分光光度計(jì)(型號:U-1800Spectrophotometer,產(chǎn)地日本，公司HITACHI)用于檢測分析兩張專用氨指示劑與銨反應(yīng)后顯色液吸收光譜的分析。流動(dòng)注射分析儀(型號FIAstar5000Analyzer:產(chǎn)地瑞典，公司FOSS)用于顯色、液吸光值和氮含量的分析。(2)供試樣品與分析供試樣品為地面水(低氮濃度)33個(gè)，土壤樣品(統(tǒng)一設(shè)為中等氮濃度)26個(gè)和小麥樣品(統(tǒng)一設(shè)為高氮濃度)29個(gè)。樣品處理方法如下地面水樣過濾后分別采用兩種指示齊依流動(dòng)注射分析儀中檢觀l、比較其中的氮含量。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、研磨、過0.154mm篩后，稱取2.50g，加50mL2mol/LKC1浸提，過濾。濾液采用和水樣相同的方法檢湖IJ、比較其中的氮含量。小麥樣品經(jīng)烘干、粉碎和硝化后用同樣方法檢測、比較其中的氮含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制用干燥優(yōu)級純NH4C1和超純水配置1000mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液。水樣分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線為先把1000mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液用超純水稀釋成50nig/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，再分別吸取50mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0、0.2、1.0、2.0、4.0、10.0mL于6個(gè)100mL容量瓶中，用超純水稀釋至刻度。土壤樣品分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線為先把1000mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液用2mol/LKC1稀釋成50mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，再分別吸取50mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0、0.2、1.0、2.0、4.0、10.0mL于6個(gè)100mL容量瓶中，用2mol/LKC1稀釋至刻度。小麥樣品分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線為分別吸取1000mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mL于6個(gè)100mL容量瓶中，每個(gè)容量瓶加一個(gè)空白消化液，再用超純水稀釋至刻度。(3)結(jié)果與分析1)兩種氨指示劑穩(wěn)定性的比較為了確定本發(fā)明專用氨指示劑與FOSS專用氨指示劑顯色后顯色液穩(wěn)定時(shí)間的長短，配置8種銨離子濃度的溶液(mg/mL):0.05，0,5，2.0，5.0,10.0，40.0,80.0，120.0，其中0.05,0,5，2.0和5.0mg/mL的4個(gè)濃度用蒸餾水定容，10.0，40.0，80.0和120.0mg/mL的4個(gè)濃度用10%硫酸溶液定容。分別用兩種氨指示劑為顯色劑反應(yīng)顯色，然后在流動(dòng)注射分析儀上每隔1小時(shí)測其吸光值。測定結(jié)果如表1和表2所示。從表1和表2中可以看出，分別用蒸餾水(表1)和10%硫酸溶液(表2)定容的不同濃度的銨離子溶液，用本發(fā)明專用氨指示劑和FOSS公司專用氨指示劑反應(yīng)顯色后，分別在4個(gè)時(shí)間點(diǎn)測定其吸光值，兩指示劑在相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)和銨離子濃度下吸光值基本一致。經(jīng)F測驗(yàn)，顯著水平取a=0.05,所有F<F,，P〉0.05。即本發(fā)明專用氨指示劑與F0SS專用氨指示劑顯色后顯色液穩(wěn)定時(shí)間的長短變異無顯著差異。說明，在兩種氨指示劑的穩(wěn)定性上，用本發(fā)明專用氨指示劑替代FOSS公司專用指示劑是可行的。表1兩種專用氨指示劑在水溶液中顯色后吸光值的分析<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2兩種氨指示劑在10%硫酸溶液中顯色后吸光值的分析<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2)兩種氨指示劑對銨態(tài)氮顯色后，溶液吸收光譜的比較為了確定本發(fā)明專用氨指示劑與FOSS公司專用氨指示劑在同一波長處有最大吸光值，用濃氨水配置4種氨濃度的溶液(mg/mL):5.0、10.0、60.O和120.0，然后利用紫外-可見分光光度計(jì)在不同波長處測定4種氨濃度溶液的吸光值，繪制吸收曲線(見圖1和圖2)。從圖1和圖2中可以看出，四種濃度的氨溶液用本發(fā)明專用氨指示劑和F0SS公司的專用指示劑顯色后，所表現(xiàn)的紫外-可見吸光值掃描圖譜特征完全一致，它們最大吸光值波長均為588nm,而且與FIAstar-5000型流動(dòng)注射分析儀測定銨態(tài)氮的濾光片波長一致。因此，在吸收波長上用本發(fā)明專用氨指示劑替代F0SS公司專用指示劑是可行的。3)應(yīng)用兩種指示劑對7JC樣銨態(tài)氮分析結(jié)果的影響圖3是地面水水樣銨態(tài)氮分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線，從圖中可以看出，同一標(biāo)準(zhǔn)溶液分別用本發(fā)明專用氨指示劑和F0SS公司專用指示劑顯色，兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)分別R2=0.9999和R2=0.9998,吸光值對濃度的關(guān)系符合朗伯比爾定律。圖4為地面水水樣銨態(tài)氮分析結(jié)果柱狀圖，從圖4可以看出分別用本發(fā)明專用氨指示劑和F0SS公司氮專用指示劑對水樣品顯色，氮含量的測量結(jié)果完全一致，含量范圍為0.05—5.0呢/mL。4)應(yīng)用兩種指示劑對土壤樣品速效銨態(tài)氮分析結(jié)果的影響圖5是土壤樣品速效銨態(tài)氮分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線。從圖5中可以看出同一標(biāo)準(zhǔn)溶液分別用本發(fā)明專用氨指示劑和F0SS公司專用氨指示劑顯色，兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)分別R2=0.9995和R2=0.9990，吸光值對濃度的關(guān)系符合朗伯比爾定律。圖6為土壤樣品速效銨態(tài)氮分析結(jié)果柱狀圖，從圖6可以看出分別用本發(fā)明專用勤旨示劑和F0SS公司專用氨指示劑對土樣速效銨態(tài)氮顯色，氮含量的測量結(jié)果完全一致，含量范圍為0.05—5.0mg/L。5)應(yīng)用兩種指示劑對植物樣品中全氮分析結(jié)果的影響圖7是植物樣品全氮分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線。從圖7中可以看出同一標(biāo)準(zhǔn)溶液分別用本發(fā)明專用氨指示劑和FOSS公司專用氨指示劑顯色，兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)分別R2=0.9995和K2=0.9990，吸光值對濃度的關(guān)系符合朗伯比爾定律。圖8為植物樣品全氮分析結(jié)果柱狀圖，從圖6可以看出分別用本發(fā)明專用氨指示劑和F0SS公司專用氨指示劑對植物樣品全氮顯色，氮含量的測量結(jié)果完全一致，含量范圍為1.0-100mg/mL。權(quán)利要求1、一種用于流動(dòng)注射儀分析氮含量的專用氨指示劑，按質(zhì)量比計(jì)的組分和配比為甲酚紅∶溴甲酚紫∶溴百里酚蘭1∶2∶1。2、一種用于流動(dòng)注射儀分析氮含量的專用氨指示劑的制備方法，其步驟包括A、按質(zhì)量比計(jì)的組分和配比為甲酚紅溴甲酚紫溴百里酚蘭l:2:1;B、固體粉劑配制分別稱取分析純甲酚紅、溴甲酚紫和溴百里酚蘭三種試劑共1.40克于瑪瑙碾缽中，再稱取分析純氯化鉀3.60克，使總質(zhì)量至5.00克，其中氯化鉀的質(zhì)量占總質(zhì)量的72.0%;將上述四種試劑碾磨均勻，裝瓶封口；C、貯藏液配制準(zhǔn)確稱取B步驟制備的專用氨指示劑固^^粉劑1.00g溶解于lOmLO.lMNaOH和10mL無水乙醇中，然后用蒸餾水定容至200mL，搖勻，配成體積/重量為0.50%的專用氨指示劑貯藏液，貯藏于4°C冰柜中。全文摘要本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)分析
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于流動(dòng)注射儀分析氮含量的專用氨指示劑。利用進(jìn)口的流動(dòng)注射儀分析動(dòng)植物、食品、水體和土壤等樣品氮的含量，已經(jīng)成為國內(nèi)大專院校、科學(xué)研究、動(dòng)植物和食品檢測檢驗(yàn)等單位常用儀器設(shè)備和技術(shù)。然而，利用該類儀器分析氮含量最重要的試劑-氨指示劑一直為國外公司所壟斷，價(jià)格昂貴。本發(fā)明提出了制備的流動(dòng)注射儀專用氨指示劑即甲酚紅、溴甲酚紫與溴百里酚蘭的適宜按質(zhì)量比。本發(fā)明的專用氨指示劑的主要技術(shù)指標(biāo)都滿足了分析要求，試劑成本為對照試劑的3.3％。文檔編號G01N35/08GK101587128SQ20091006266公開日2009年11月25日申請日期2009年6月16日優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日發(fā)明者葉祥盛,徐芳森申請人:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)