一种无膜快速测定土壤全磷的装置与方法与流程

1.本发明属于土壤全磷测定方法的技术领域，土壤样品经过酸消解和碱熔融后形成的溶液均可应用本方法进行全磷含量测定。


背景技术：

2.磷是植物生长发育所必需的大量元素之一，了解和掌握土壤全磷状况，可以为土壤分类、土地资源开发利用、土壤改良、合理施肥等提供科学依据。土壤全磷的测定包括土壤样品中磷的溶解、显色、结果获取及计算等环节。其中溶解分别是通过酸溶和碱熔，酸溶是通过2种或多种酸混合对土壤样品消解；碱熔是通过氢氧化钠或碳酸钠熔融来完成，然后再以酸处理。其目的均是破坏土壤中的矿物晶格，使被硅酸盐等包裹的磷完全释放出来，磷进入酸性溶液中，进行测定。
3.目前，关于溶解后形成的土壤全磷溶液中磷的测定方法主要是比色法。普遍使用分光光度计，也有用流动分析仪测定。分光光度计需要人工显色，试剂、器皿、工序等繁琐、测试过程耗时。流动分析仪能有效提高测样速率，然而在测定中，消解方法不同，仪器的测试方法、管路、试剂种类与配方各不相同。这都为操作者增加了工作负担和出错概率，同时，管路的更换。特别是透析膜的使用也增加了测试成本。本方法针对目前测试方法的这些弊端，研制出一种无膜快速测定土壤全磷的方法，在保证数据准确性和测试效率的前提下，简化了操作流程，节省了实验耗材。


技术实现要素：

4.针对现有土壤全磷分析技术中应用仪器测定溶液中全磷时，因土壤溶解方法不同导致的测定方法不同、对应的试剂及配方各异的问题，以及管路更替，透析膜消耗、工序繁琐、费时耗力等问题。本发明所采用的技术方案是，一种无膜快速测定土壤全磷的装置与方法，对酸溶和碱熔后形成的土壤全磷溶液均能用此方法完成测定。
5.具体按以下步骤进行1、土壤样品的溶解1）碱熔法：称取0.2000
±
0.0009 g过0.15 mm土壤筛的风干土样于镍坩埚中，均匀摊平后，滴5-6滴无水乙醇润湿表面，加入2.00 g naoh均匀盖于土面，放在马弗炉350℃恒温30分钟进行脱水，随后加热至450℃保持30分钟，取出后用约25 ml的水将碱熔土样溶解并转移至50 ml容量瓶，加入1.5 ml浓硫酸，摇匀并赶除气泡，用去离子水定容，定量滤纸过滤。
6.2）酸溶法1：称取0.2000
±
0.0009 g过0.15 mm土壤筛的风干土样于50ml聚四氟乙烯管，分别加入5 ml硝酸、2 ml高氯酸、1 ml 氢氟酸，用石墨消解仪在180℃消解2小时，溶好的土壤样品用去离子水定容至50 ml，摇匀并过滤。
7.3）酸溶法2：称取0.5000
±
0.0009 g过0.15 mm土壤筛的风干土样于100 ml玻璃消煮管中，分别加入5 ml浓硫酸和0.5 ml高氯酸，在红外消煮炉350℃消解3-4小时，溶好的土
壤样品用去离子水定容至100 ml，摇匀并过滤。
8.2、一种无膜快速测定土壤全磷的装置与方法该方法的测定流程主要包括：取样、混合、反应、检测4部分。
9.1）取样系统取样：由自动升降的机械臂和旋转底盘组成，且升降及旋转速率可调，每小时可完成30-70个样品测试任务。
10.2）混合系统混匀：由相同直径（外径φ= 3.5 mm，内径φ= 2.0 mm）的3个环形玻璃管组成，通过内径φ= 2.0 mm t型玻璃管和内径φ=2.0 mm、外径φ= 4.0 mm塑料软管无缝连接而成。试剂与样品通过软管流入混合系统置。各软管的内径大小由其吸取的试剂或功能确定。
11.其中：泵的转速为27 r/min，驱动样品、试剂及空气进入混合系统，逐级混合。
12.其中：土壤全磷待测液，即样品的流速为 0.10 ml/min，管内径为0.5 mm；调谐液流速为 2.0 ml/min，管内径1.7 mm；钼酸盐流速为0.23 ml/min，管内径0.7 mm；酒石酸锑钾溶液流速为0.23 ml/min，管内径为0.7 mm；清洗液流速为2.4 ml/min，管内径1.9 mm。
13.3）反应系统显色：样品与调谐液混和，达到显色条件。与钼酸盐反应，生成12-磷钼杂多酸，再与酒石酸锑钾反应，形成蓝色液体。混合液再在40℃加热后与抗坏血酸（vc）反应，在短时间内达到最大显色强度。随后流入比色池进行检测。显色原理如下：检测系统测定：在850 nm波长下，流入凹型流通池中的显色液产生信号被检测器接收到，并获得对应的吸光值。通过已知浓度的显色液与其对应的吸光值获得线性方程，应用此方程获得待测液浓度。
[0014] 3、试剂的配置方法。
[0015]
试剂a调谐液：称取2.00 g十二烷基硫酸钠倒入干净烧杯后，加入约300 ml去离子水搅拌，至全部溶解后加入16 ml 98%浓硫酸并充分搅拌均匀，用去离子水定容至1 l。其中十二烷基硫酸钠的浓度为6.94 mol/l，硫酸溶液的浓度为0.29 mol/l。
[0016]
试剂b钼酸铵溶液：称取1.40 g钼酸铵放入烧杯，加入250 ml去离子水充分搅拌溶解后，转移至500 ml容量瓶定容，其中钼酸铵的浓度为0.014 mol/l。
[0017]
试剂c酒石酸锑钾溶液：称取0.19 g酒石酸锑钾放入烧杯，加入500 ml去离子水充分搅拌溶解后，转移至1 l容量瓶并定容。其中酒石酸锑钾的浓度为0.416 m mol/l。
[0018]
试剂d抗坏血酸溶液：称取6.00 g抗坏血酸放入烧杯，加入250 ml去离子水充分搅拌溶解后，转移至500 ml容量瓶并定容。其中抗坏血酸的浓度为0.068 mol/l。
[0019]
试剂e清洗液溶液：称取2.00 g十二烷基硫酸钠放入烧杯，加入500 ml去离子水充分搅拌溶解后，再加入36%盐酸86 ml转移至1 l容量瓶，用去离子水定容。其中溶液中的十二烷基硫酸钠浓度为6.94 mol/l，盐酸浓度为1 mol/l。
[0020]
本发明的有益效果在于：提供了一种无膜快速测定土壤全磷的方法，利用此方法可完成酸溶和碱熔后的土壤全磷含量测定。解决了消解方法不同而造成的试剂及配方各异的问题，同时也解决了管路复杂、透析膜等使用导致的仪器耗材增加问题；还解决了由于人
工显色带来的工序繁琐、耗时、耗力等问题。本方法容易操作，适合实验室批量样品的测试分析。
附图说明
[0021]
图1为本发明一种无膜快速测定土壤全磷的装置与方法流程图。
具体实施方式
[0022]
下面结合具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0023]
本发明专利采用一种无膜快速测定土壤全磷的装置来完成土壤全磷测定，该方法具体是按照以下步骤进行的。
[0024]
1、测定方法 1）进样：由自动进样泵完成，定时、定位对待测土样溶液进行吸取，并返回清洗池吸取清洗液对进样针和管路进行清洗。
[0025]
其中：泵的转速为27 r/min，驱动样品、试剂及空气进入混合系统，逐级混合。
[0026]
2）混合：在上述提到的相同直径（外径φ= 4 mm，内径φ= 2 mm）的环形玻璃管中完成试剂与样品的均匀混合。
[0027]
其中：土壤全磷待测液，即样品的流速为 0.10 ml/min，管内径为0.5 mm；调谐液流速为 2.0 ml/min，管内径1.7 mm；钼酸盐流速为0.23 ml/min，管内径0.7 mm；酒石酸锑钾溶液流速为0.23 ml/min，管内径为0.7 mm；清洗液流速为2.4 ml/min，管内径1.9mm。
[0028]
3）反应：在循环泵的驱动下，被空气气泡隔开的样品与流入的试剂，逐级混合反应，直至反应完全并呈稳定的蓝色液体。显色液流入凹型石英槽进行样品测定，随后清洗液自动完成对凹型石英槽及管道的清洗。
[0029]
其中：加热池温度为40℃。可使混合后的显色液温度恒定。比色池为凹型石英槽，透光性更好。
[0030]
4）检测：在850 nm波长下，流通池中的显色液产生较强的信号被检测器接收，并获得对应的吸光值。通过已知浓度的显色液与其对应的吸光值获得线性回归方程，将待测样品的吸光值代入此方程，获得相应浓度。
[0031]
2、试剂配置试剂a调谐液：称取2.00 g十二烷基硫酸钠倒入干净烧杯后，加入约300 ml去离子水搅拌，至全部溶解后加入16 ml 98%浓硫酸并充分搅拌均匀，用去离子水定容至1 l。其中十二烷基硫酸钠的浓度为6.94 mol/l，硫酸溶液的浓度为0.29 mol/l。
[0032]
试剂b钼酸铵溶液：称取1.40 g钼酸铵放入烧杯，加入250 ml去离子水充分搅拌溶解后，转移至500 ml容量瓶定容，其中钼酸铵的浓度为0.014 mol/l。
[0033]
试剂c酒石酸锑钾溶液：称取0.19 g酒石酸锑钾放入烧杯，加入500 ml去离子水充分搅拌溶解后，转移至1 l容量瓶并定容。其中酒石酸锑钾的浓度为0.416 m mol/l。
[0034]
试剂d抗坏血酸溶液：称取6.00 g抗坏血酸放入烧杯，加入250 ml去离子水充分搅拌溶解后，转移至500 ml容量瓶并定容。其中抗坏血酸的浓度为0.068 mol/l。
[0035]
试剂e清洗液溶液：称取2.00 g十二烷基硫酸钠放入烧杯，加入500 ml去离子水充
分搅拌溶解后，再加入36%盐酸86 ml转移至1 l容量瓶，用去离子水定容。其中溶液中的十二烷基硫酸钠浓度为6.94 mol/l，盐酸浓度为1 mol/l。