3.1.1 .Vật liệu
3.3. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hĩa lý
3.3.4. Tổng đạm (TKN) và tổng lân (TP) (phương pháp Kjeldahl)
Nguyên tắc:
Các dạng đạm hữu cơ bị oxy hĩa bởi acid H2SO4 đậm đặc với xúc tác K2SO4 và CuSO4 hoặc H2O2 trong điều kiện nhiệt độ cao (375-385oC) sẽ chuyển hĩa hồn tồn thành đạm ammonium (NH4+). Ammonia (NH3) cũng chuyển thành ammonium. Sau khi thêm vào dung dịch bazơ, ammonia được hịa tan trong mơi trường kiềm và bị hấp thu bởi
M PO4 P2O5 M = PO43- C x M PO4 P2O5 M
acid boric hay acissulfuric, ammonia cĩ thể được xác đinh bằng phương pháp so màu quang phổ Indophenol blue. Các dạng lân hữu cơ cũng bị oxy hĩa (trong điều kiện tương tự như đạm hữu cơ) sẽ chuyển hĩa thành orthophosphate. Orthophosphate cĩ thể được xác định bằng phương pháp so màu quang phổ ascorbic acid hay xanh molypden.
Do đĩ, để phân tích tổng đạm (TKN) và tổng lân (TP) chúng ta cĩ thể thực hiện cơng phá trên cùng một mẫu, sau đĩ mới tiến hành phân tích hai chỉ tiêu trên theo các phương pháp dùng phân tích các dạng muối đạm và lân vơ cơ hịa tan.
Phương pháp đo tổng đạm
Nguyên tắc:
Khi đun mẫu vật cĩ chứa nitơ trong H2SO4 đậm đặc với chất xúc tác thích hợp thì tất cả các hợp chất hữu cơ bị oxy hố, carbon và hydro tạo thành CO2 và H2O. Nitơ phĩng thích dưới dạng NH3 và kết hợp với H2SO4 tạo thành muối (NH4)2SO4 tan trong dung dịch.
Hợp chất chứa nitơ (N) (NH4)2SO4
Chưng cất, đuổi nitơ ra khỏi dung dịch (NH4)2SO4 dưới dạng NH3 bằng NaOH, hấp thu NH3 bằng dung dịch acid boric (H3BO3) với chất chỉ thị màu (hỗn hợp bromresol green và methyl red) tạo thành muối ammonium tetraborat.
(NH4)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O 2NH3 + 4H3BO3 → (NH4)2B4O7 + 5H2O
Sau đĩ định phân lượng nitơ trong dung dịch (NH4)2B4O7 bằng dung dịch acid mạnh H2SO4 0,05N (chuẩn) đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu đỏ nâu.
(NH4)2B4O7 + H2SO4 + 5H2O → (NH4)2SO4 + 4H3BO3 Hĩa chất:
Chất xúc tác vơ cơ hĩa mẫu: Nghiền mịn và trộn đều theo tỉ lệ như sau: 100g K2SO4: 10g CuSO4: 1g Se
Hỗn hợp chất chỉ thị màu: Cân 0,099 bromoresol green và 0,666g methyl red hịa tan trong 100 ml ethanol.
Dung dịch acid boric _chỉ thị màu: Cân 20g acid boric (H3BO3) hịa tan trong 950 ml nước cất, sau đĩ cho 20 ml dung dịch chất chỉ thị màu khuấy đều, cho tham nước cất vào cho vừa đủ 1 lít (dung dịch cĩ màu đỏ). Dung NaOH 0,1N điều chỉnh màu của dung dịch về màu đỏ nâu sắp chuyển sang màu xanh (pH 5) (Bremner, 1970).
Dung dịch NaOH 10N: Cân 400g NaOH hịa tan trong nước cất cho vừa đủ 1 lít chứa trong bình kín hạn chế tiếp xúc khí CO2.
Dung dịch H2SO4 0,05N.
Cách tiến hành:
Vơ cơ hố mẫu
Cho vào bình kjeldahl lần lượt 0,5ml mẫu, 5ml H2SO4 đậm đặc, 0,5g chất xúc tác vơ cơ hố. Tráng bình kjeldahl một vịng bằng nước cất, sau đĩ đem đun trong tủ hút độc đến khi dung dịch trong suốt hay cĩ màu xanh lơ. Để nguội cho vào một ít nước cất, dung dịch trong suốt hay cĩ màu xanh lơ của CuSO4 thì mẫu đã bị vơ cơ hố hồn tồn, nếu dung dịch cĩ hạt màu đen thì ta tiếp tục đun.
Song song với mẫu thử thật ta tiến hành mẫu thử khơng (thay lượng mẫu bằng lượng nước cất) để loại trừ sai số.
Chưng cất
Cho dung dịch đã vơ cơ hố vào bình cầu của hệ thống chưng cất đạm, tráng bình kjeldahl 3 lần bằng nước cất. Cho dung dịch NaOH 10N vào bình cầu để trung hồ dung dịch vơ cơ hố đến khi dung dịch trong bình cầu chuyển từ trong suốt sang màu xanh của CuSO4 và chuyển sang màu xám.
Tiếp tục chưng cất cho hơi nước và NH3 tạo thành NH4OH vào cốc chứa 30ml dung dịch acid boric. Sau đĩ hứng khoảng 100ml dung dịch cĩ màu xanh nước biển (thử bằng cách dùng giấy quỳ: nếu nước tụ từ ống sinh hàn làm giấy quỳ chuyển sang màu xanh thì trong nước cịn lượng NH3 quá trình chưng cất chưa kết thúc, giấy quỳ khơng đổi màu chứng tỏ trong nước khơng cĩ NH3 quá trình chưng cất kết thúc).
Dung dịch sau khi chưng cất đạm cĩ màu xanh nước biển đem chuẩn độ bằng dung dịch H2SO4 0,05N đến khi dung dịch mất màu xanh và chuyển sang màu đỏ nâu thì kết thúc, đọc số ml dung dịch H2SO4 0,05N sử dụng.
Tính kết quả
Trong đĩ:
V: Số ml H2SO4 0,05N dùng chuẩn độ mẫu.
V0: Số ml H2SO4 0,05N dùng chuẩn độ mẫu thử khơng. 0,0007: Số gram nitơ tương ứng với 1ml H2SO4 0,05N.
m: Số ml mẫu (mẫu nước) hay số gram mẫu (mẫu khơ) đem phân tích. 1000: Hệ số quy đổi từ ml sang lít hay từ gram sang kg.
Xác định hàm lượng tổng đạm (TKN) và tổng lân (TP)
Xác định hàm lượng đạm TAN của mẫu nước dưới dạng N-NH4+ bằng phương phápIndophenol blue và Orthophosphate (P-PO43-) bằng phương pháp Xanh molypden hay Acid ascorbic.
Chú ý, với phương pháp cơng phá Kjeldahl, kết quả hàm lượng đạm thu được gọi là tổng đạm Kjeldahl (Total Kjeldahl Nitrogen - TKN). TKN bao gồm hàm lượng đạm hữu cơ và TAN cĩ trong mẫu nước (TKN=N-Hữucơ + TAN). Trong trường hợp này nếu muốn tính được tổng đạm (TN) chúng ta phải xác định thêm hàm lượng đạm nitrite và nitrate.
TN = TKN + N-NO2-+ N-NO3
Nếu trước khi cơng phá mẫu chúng ta loại bỏ TAN bằng cách nâng pH của mẫu nước lên 9.5, khi đĩ NH4+ sẽ chuyển hồn tồn thành NH3. Đun nhẹ mẫu, NH3 sẽ thốt ra khơng khí sau đĩ mới cơng phá mẫu. Trong trường hợp này kết quả hàm lượng đạm thu được chính là đạm hữu cơ (TKN = N-Hữu cơ).
Hàm lượng lân thu được từ phương pháp cơng phá Kjeldahl là tổng lân (TP). Nitơ tổng số (g/l) =
m