分析：SKS旋轉(zhuǎn)式凱氏定氮儀
在測(cè)定含氮量的已有技術(shù)中，經(jīng)典的凱氏法是最廣泛采用的技術(shù)。目前已逐漸由簡(jiǎn)單的全玻璃凱氏蒸餾器發(fā)展成凱氏自動(dòng)分析儀器，它們中有瑞典的KjeteeSytom和北京真空儀器廠的DDY-I型快速定氮儀。這些儀器的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了氮分析的自動(dòng)化，提高了工作效率。但目前這些儀器都裝置有電磁閥和堿泵等。此類電器在高溫、強(qiáng)酸強(qiáng)堿下工作，故障多，容易損壞。另一缺陷就是在蒸餾器中裝配有橡膠和有機(jī)聚合物等材料，增加了氧離子的附著力，并且缺少對(duì)樣品殘留物的清洗裝置。因而當(dāng)用于分析‘SN樣品吐怠查是造成樣品之間的交叉污染，影響分析結(jié)果。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種旋轉(zhuǎn)式凱氏定氮儀，克服了上述存在的問題。它既能適用于常規(guī)的氮素分析，又能適用于1“N樣品的分析。
儀器的結(jié)構(gòu)與功能
本儀器由蒸汽系統(tǒng)、蒸餾系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成。
1.蒸汽系統(tǒng)
包括蒸汽發(fā)生器，汽量調(diào)節(jié)瓶，水位控制器和自動(dòng)供水器四部分。
發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽量的大小是由電極間的電壓、離子濃度以及水位的高低來控制。通常電極間的電壓和離子濃度是相對(duì)穩(wěn)定的，通過調(diào)節(jié)水位控制器的高低位置，便可以提高或者降低蒸汽量和蒸汽壓。汽量調(diào)節(jié)瓶的另一個(gè)特性是當(dāng)外界電壓波動(dòng)時(shí)，它能自動(dòng)調(diào)節(jié)電極間的水位，達(dá)到穩(wěn)定蒸汽壓的作用。蒸汽發(fā)生器所消耗的水，由自動(dòng)供水器補(bǔ)充無離子水。該系統(tǒng)在外界電壓和水壓發(fā)生變化時(shí)，可使蒸汽壓仍然保持相對(duì)穩(wěn)定。
2.蒸餾系統(tǒng)
由六個(gè)單元全玻璃的凱氏蒸餾器和機(jī)械配件組裝而成。
頂部為儲(chǔ)汽瓶。’它起著凝結(jié)過飽和蒸汽的作用。借助過飽和蒸汽在凝結(jié)過程中的放熱作用，提高蒸汽的溫度，減少蒸餾瓶中凝結(jié)水的數(shù)量，提高蒸餾效果。貯汽瓶所凝結(jié)的水分，提供了清洗堿閥的用水。
蒸餾系統(tǒng)的中央是旋轉(zhuǎn)體，‘已是本儀器的核心部分。兩端為一對(duì)機(jī)械邏輯部件，’已們具有通氣閥、堿閥、蒸汽閥和冷卻水閥的作用。這種邏輯元件是根據(jù)分析程序設(shè)計(jì)的，并按順序執(zhí)行各自的邏輯功能。采用這種邏輯件既提高了儀器的性能，又簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。堿閥采用不停留堿液的結(jié)構(gòu)，并且在加堿之后由蒸餾水和蒸汽充分沖洗堿經(jīng)過的管道，對(duì)裝置起著保護(hù)作用。用普通電機(jī)控制邏輯件的運(yùn)行，通過傳動(dòng)器驅(qū)動(dòng)它們的運(yùn)轉(zhuǎn)力。
由于邏輯件是選用耐高溫、耐腐蝕的不銹鋼制成的，電機(jī)又遠(yuǎn)離高溫和腐蝕物質(zhì)，因而儀器性能穩(wěn)定可靠。六個(gè)單元蒸餾器成軸對(duì)稱的輻射狀排列，連接的管路短，汽和水的分配均勻。蒸餾瓶與蒸餾器通過標(biāo)準(zhǔn)玻璃接頭連結(jié)，具有氣密性和互換性。蒸餾瓶分為大中小三種規(guī)格，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要選用所需的型號(hào)。蒸餾器的應(yīng)用范圍廣，可以用來測(cè)定尿素、按態(tài)氮和硝態(tài)氮等不同化合態(tài)的樣品。蒸餾器為全玻璃結(jié)構(gòu)。蒸餾瓶可以拆卸。每蒸餾一個(gè)樣品之后，設(shè)置蒸汽清洗。
在空蒸清洗過程中，能自動(dòng)排出冷凝管內(nèi)的冷卻水，提高管內(nèi)溫度，充分利用高溫蒸汽驅(qū)趕微量殘留氨，有效地克服N的交叉污染。根據(jù)氨的蒸餾動(dòng)力學(xué)參數(shù)，設(shè)計(jì)氨的吸收杯架的高度升降軌跡，達(dá)到氨的最佳吸收和樣品間的最低污染。儀器采用微沖擊間歇傳動(dòng)裝置。運(yùn)轉(zhuǎn)的起動(dòng)和停止平穩(wěn)，定位角度準(zhǔn)確，保證儀器正確執(zhí)行各種功能。
3.電子控制系統(tǒng)是儀器的控制中心，它通過集成塊邏輯電路控制機(jī)械邏輯件完成樣品蒸餾過程。
4.本儀器系用旋轉(zhuǎn)運(yùn)行方式，有以下特點(diǎn)：
（1）花樂一蒸餾單元旋轉(zhuǎn)一周，包括上樣加堿，堿道清洗，上冷卻水，樣。拈蒸餾，氨吸收，卸樣排冷卻水和蒸汽清洗等七個(gè)步驟。每一步驟都安排在特定位置上迸行。因此六單元蒸餾器只需要一套蒸汽系統(tǒng)，一套加堿、堿道清洗和蒸汽清洗裝置，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。
（2）在蒸餾過程中，一批樣品各分析步驟可按順序相間連續(xù)進(jìn)行。采用這種運(yùn)行方式，蒸汽壓的變幅小，因而供汽穩(wěn)定、能耗小。
（3）每個(gè)樣品的蒸餾在運(yùn)行一周中連續(xù)進(jìn)行，每蒸一個(gè)樣品為10一15分鐘，保證充足的蒸餾時(shí)間。每批樣品的蒸餾在多個(gè)蒸餾單元中前后相間進(jìn)行，每小時(shí)能蒸餾25一30個(gè)樣品。
測(cè)試結(jié)果
1.氮的燕出動(dòng)態(tài)研究
氨的蒸餾動(dòng)力學(xué)，對(duì)設(shè)計(jì)定氮儀的結(jié)構(gòu)和提高分析精度是很重要的。圖1是氨的燕出量、蒸汽凝結(jié)水、冷凝管內(nèi)壓和蒸餾時(shí)間的關(guān)系。
從圖1可見，氨的蒸餾有個(gè)突變過程。在開始蒸餾后60一120秒鐘內(nèi)，氨的蒸出達(dá)9.%以上，而其余的10%延緩到50.一700秒鐘才被蒸出。蒸汽凝結(jié)水的過程則為前期少而后期多，氨的濃度決定于氨的蒸出速率與凝結(jié)水量。表1結(jié)果表明，氨濃度前高而集中，處于過飽和狀態(tài)，容易揮發(fā)，因而前期高效吸收蒸出的氨是很關(guān)鍵的。氨濃度后期低而逐漸遞減，并延緩很長(zhǎng)時(shí)間，所以延長(zhǎng)蒸餾時(shí)間對(duì)氨的全回收以及減少殘留是有益的。
冷凝管內(nèi)壓隨著蒸餾時(shí)間而變化·，總的趨勢(shì)是前期高于大氣壓。‘已是設(shè)計(jì)冷凝管末端與吸收液面之間距離的依據(jù)。蒸餾的前期，氨的濃度高而集中。這時(shí)冷凝管末端應(yīng)浸入吸收液中，提高吸收效果，防止氨的揮發(fā)損失。后期管內(nèi)壓力低，出現(xiàn)吸收液倒吸入冷凝管的現(xiàn)象。這時(shí)氨的濃度越來越低，管末端離開液面，不僅不會(huì)引起氮的損失，而且蒸出的凝結(jié)水又能沖洗冷凝管內(nèi)壁，起著洗脫殘留氨的作用。由此可見，按氨的蒸餾動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)可控吸收杯高度的升降裝置，是取得氨的最佳吸收和最低殘留的重要措施。
2.氮的回收
（1）硫餒標(biāo)準(zhǔn)液
表2數(shù)據(jù)表明，標(biāo)準(zhǔn)液含0,25-50mg氮，回收率都達(dá)到95%以上，樣品含氮量在lmg左右，回收率可達(dá)99%.表2數(shù)據(jù)還表明，隨著含氮量的提高，回收率遞減。為此作了不同吸收液的試驗(yàn)。
由表3數(shù)據(jù)可見，用硫酸加硼酸的吸收液（處理1和3），氮的回收率可達(dá)到99%以上，而單純硼酸吸收液（處J_}f! 2和4），回'!義率僅為95-96.所以在蒸餾高氮量的樣品時(shí)，應(yīng)采用硫酸或鹽酸吸收液。
表4結(jié)果表lffJ,蒸餾樣114.體積為l},50和100m1,氮的回收率為99,3500,99,38%和98,80.由此可見，本儀器蒸餾樣品體積的適用范圍寬，可作某些低濃度的速效氮直接蒸餾定氮。
（2）尿素和硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液
從表5可見，尿素N的回收率在97 -99%,硝態(tài)N回收率在96-98.由此可見，此儀器也適用于分析尿素N和硝態(tài)Ne3,'6N交叉污染試驗(yàn)本試驗(yàn)選用SKS旋轉(zhuǎn)式凱氏定氮儀與DDY-1堅(jiān)快速定氮儀（簡(jiǎn)稱SKS與DDY-1）作比較。
小結(jié)
1.旋轉(zhuǎn)式凱氏定氮儀是一種分析含氮星的新穎儀器，1988年獲中國(guó)專利局一項(xiàng)專利。
2.本儀器由蒸汽系統(tǒng)、蒸餾系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成。儀器內(nèi)部設(shè)置一種機(jī)械邏輯邵件，以間歇的旋轉(zhuǎn)方式，依次完成侮個(gè)樣l兄、的分析過程。并根據(jù)氨的蒸餾動(dòng)力學(xué)參數(shù)控制接收杯高度，達(dá)至2氨的最仕吸收和最低殘留，共備了克服’”N樣況，交叉污染的優(yōu)點(diǎn)。
儀器每小時(shí)可蒸餾25一30個(gè)樣品，紅一樣品蒸餾10一15分鐘。
3.樣品含氮量25一smg范圍內(nèi)，低氮量川硼酸吸收，lmg氮左右，其回收率可達(dá)99%,高氮量用硼酸加硫酸吸收，巧一somg二孔，其回收率一J.J達(dá)洲二。
4.樣體積在l.,50和100ml范圍內(nèi)，氮的！,,}}}父率為。9.35;百，.9.389石和。
5.術(shù)儀器也適于尿索和硝酸鉀中含氮的測(cè)定，其回收率尿索為卯，硝酸鉀為96.
6.SKS與DDY一1定氮儀的比較，DDY一l有嚴(yán)重的N交叉污染，而SKS則有克服N交叉污染的性能，按儀器本身的清洗就能達(dá)到用95%乙醇清洗的效果。
7.SKS與半微量定氮儀比較，兩者分析稻谷和食品樣品含氮量的數(shù)值沒有顯著差異。
木儀器能適用于常規(guī)的含氮量分析和N樣品的含氮量分析。
