專利名稱：：一種用于流動注射儀分析氮含量的專用氨指示劑及制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)分析
技術領域：
，具體涉及一種用于流動注射儀氨含量測定的專用氨指示劑。
背景技術：
：氮是植物體中許多重要有機物的組成成分，被喻為植物的生命元素。因此，氮素營養(yǎng)直接關系到作物的產(chǎn)量和品質。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，對于綜合評價土壤基本肥力和植物氮素營養(yǎng)狀況，制定經(jīng)濟合理的氮肥施用量及相應的農(nóng)業(yè)措施，確保農(nóng)作物高產(chǎn)、優(yōu)質和環(huán)境生態(tài)安全，具有重要的理論和實際意義。傳統(tǒng)上土壤氮含量的測量方法有蒸餾滴定法、擴散法、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，實驗結果與操作環(huán)節(jié)、環(huán)境溫度和人為因素影響大，分析效率低等缺點。流動注射分析儀是發(fā)明于1975時候的最初用于磷素分析的自動分析儀器，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。當前，應用較廣的是數(shù)字雙波段流動注射分析法，實現(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，擴大了檢測范圍，而且自動化進樣，智能化操作，簡便、準確、快速，特別適用大批量分析。因此，應用流動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，將總氮轉化為銨態(tài)氮，然后，在流動注射分析中銨態(tài)氮與專用氨指示劑作用，顯色后，經(jīng)儀器自動比色，檢測出銨態(tài)氮含量，最后轉化為樣品的總氮量。然而，目前中國國內實驗室配備的流動注射分析儀均由國外進口，而且其使用的氨指示劑均為儀器公司的專利產(chǎn)品，價格較貴，分析成本較高。如瑞典F0SS公司FIAstar-5000型流動注射分析儀專用氨指示劑每5克為235美元，價格昂貴且不能及時供貨。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)明內容本發(fā)明的目的是提供一種用于流動注射儀分析樣品氮含量的專用氨指示劑，以克服現(xiàn)有技術的缺陷，降低分析成本。本發(fā)明的技術方案為申請人經(jīng)過篩選和試驗比較，優(yōu)選了一種流動注射儀分析樣品氮含量的專用氨指示劑，按質量比計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，使其總質量共5.00克，其中氯化鉀的質量占總質量的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驗室中自行配制，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個小時內穩(wěn)定性一致，都能達到測定要求。(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，結果都能符合朗泊比爾定律，相關系數(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，其結果偏差為±0.05%，符合試驗要求。(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格的3.3%。圖1:現(xiàn)有技術瑞典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)氮的標準曲線比較；圖4:不同濃度水樣在兩條標準曲線下分析的結果；圖5:兩種指示劑測定土壤樣品中速效銨態(tài)氮的標準曲線；圖6:不同濃度土壤樣品在兩條標準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)氮的標準曲線；圖8:不同濃度植物樣品在兩條標準曲線下分析測定的氮濃度。具體實施例方式實施例1(制備實施例)A、按質量比計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，使總質量至5.00克，其中氯化鉀的質量占總質量的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。在上機分析樣品時，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。實施例2(應用實施例)(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，其配制如實施例l所述，②對照-氨標準指示劑，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(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后顯色液吸收光譜的分析。流動注射分析儀(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，土壤樣品(統(tǒng)一設為中等氮濃度)26個和小麥樣品(統(tǒng)一設為高氮濃度)29個。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注射分析儀中檢觀l、比較其中的氮含量。土壤樣品經(jīng)風干、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。標準曲線的繪制用干燥優(yōu)級純NH4C1和超純水配置1000mg/mL標準溶液。水樣分析的標準曲線為先把1000mg/mL標準溶液用超純水稀釋成50nig/mL標準溶液，再分別吸取50mg/mL標準溶液0.0、0.2、1.0、2.0、4.0、10.0mL于6個100mL容量瓶中，用超純水稀釋至刻度。土壤樣品分析的標準曲線為先把1000mg/mL標準溶液用2mol/LKC1稀釋成50mg/mL標準溶液，再分別吸取50mg/mL標準溶液0.0、0.2、1.0、2.0、4.0、10.0mL于6個100mL容量瓶中，用2mol/LKC1稀釋至刻度。小麥樣品分析的標準曲線為分別吸取1000mg/mL標準溶液0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mL于6個100mL容量瓶中，每個容量瓶加一個空白消化液，再用超純水稀釋至刻度。(3)結果與分析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個濃度用蒸餾水定容，10.0，40.0，80.0和120.0mg/mL的4個濃度用10%硫酸溶液定容。分別用兩種氨指示劑為顯色劑反應顯色，然后在流動注射分析儀上每隔1小時測其吸光值。測定結果如表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顯色后，分別在4個時間點測定其吸光值，兩指示劑在相應的時間點和銨離子濃度下吸光值基本一致。經(jīng)F測驗，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)應用兩種指示劑對7JC樣銨態(tài)氮分析結果的影響圖3是地面水水樣銨態(tài)氮分析的標準曲線，從圖中可以看出，同一標準溶液分別用本發(fā)明專用氨指示劑和F0SS公司專用指示劑顯色，兩條標準曲線的相關系數(shù)分別R2=0.9999和R2=0.9998,吸光值對濃度的關系符合朗伯比爾定律。圖4為地面水水樣銨態(tài)氮分析結果柱狀圖，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，氮含量的測量結果完全一致，含量范圍為0.05—5.0呢/mL。4)應用兩種指示劑對土壤樣品速效銨態(tài)氮分析結果的影響圖5是土壤樣品速效銨態(tài)氮分析的標準曲線。從圖5中可以看出同一標準溶液分別用本發(fā)明專用氨指示劑和F0SS公司專用氨指示劑顯色，兩條標準曲線的相關系數(shù)分別R2=0.9995和R2=0.9990，吸光值對濃度的關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，氮含量的測量結果完全一致，含量范圍為0.05—5.0mg/L。5)應用兩種指示劑對植物樣品中全氮分析結果的影響圖7是植物樣品全氮分析的標準曲線。從圖7中可以看出同一標準溶液分別用本發(fā)明專用氨指示劑和FOSS公司專用氨指示劑顯色，兩條標準曲線的相關系數(shù)分別R2=0.9995和K2=0.9990，吸光值對濃度的關系符合朗伯比爾定律。圖8為植物樣品全氮分析結果柱狀圖，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，氮含量的測量結果完全一致，含量范圍為1.0-100mg/mL。權利要求1、一種用于流動注射儀分析氮含量的專用氨指示劑，按質量比計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、按質量比計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，使總質量至5.00克，其中氯化鉀的質量占總質量的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
技術領域：
，具體涉及一種用于流動注射儀分析氮含量的專用氨指示劑。利用進口的流動注射儀分析動植物、食品、水體和土壤等樣品氮的含量，已經(jīng)成為國內大專院校、科學研究、動植物和食品檢測檢驗等單位常用儀器設備和技術。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，價格昂貴。本發(fā)明提出了制備的流動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量比。本發(fā)明的專用氨指示劑的主要技術指標都滿足了分析要求，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