Ammonium and urea nitrogen in NPK fertilizers

Význam tématu

V zemědělství jsou hnojiva typu NPK klíčová pro vyvážený přísun tří základních živin: dusíku (N), fosforu (P) a draslíku (K). Dusík v těchto hnojivech je obvykle zastoupen v podobě amonných solí, amoniaku a močoviny. Kombinace různých dusíkatých sloučenin optimalizuje uvolňování živin, snižuje riziko „popálení“ rostlin a zlepšuje agronomickou efektivitu.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout rychlou a spolehlivou metodu simultánního stanovení amonného dusíku a dusíku z močoviny v pevných NPK hnojivech. Pro tento účel byla zvolena termometrická titrace s využitím roztoku chlornanu sodného jako titrantu.

Použitá metodika

Vzorky solidních NPK hnojiv byly odváženy, rozpuštěny ve vodě a doplněny na objem 50 ml deionizovanou vodou. Princip metody spočívá v exothermických reakcích chlornanu sodného s amoniakálním dusíkem a močovinou, katalyzovaných bromidy. Rozdílná kinetika těchto reakcí umožňuje detekci dvou samostatných ekvivalentních bodů. Veškeré dávkování vzorku i pomocných roztoků probíhá automaticky přes dávkovací jednotky, což minimalizuje manuální zásahy a zkracuje dobu analýzy na méně než 3 minuty.

Použitá instrumentace

• 859 Titrotherm s tiamo™ light a Thermoprobe – počítačově řízený přístroj pro termometrickou titraci
• 846 Dosing Interface – jednotka pro ovládání až čtyř 800 Dosino a 805 Dosimat pro přesné dávkování
• 800 Dosino – pohon s inteligentním rozhraním pro dávkovací jednotky
• Dávkovací jednotky (5 ml, 10 ml, 50 ml) s antidefúzními hroty a FEP hadičkami

Hlavní výsledky a diskuse

Při titraci se objevují dva jasno rozpoznatelné exothermické body odpovídající amonnému dusíku (EP1) a močovině (EP2). Metoda byla ověřena na vzorcích NPK 17-8-10 a 15-15-15. Výsledky (n=6):

• NPK 17-8-10: amonný dusík 11,31 % (RSD 0,70 %), močovinový dusík 4,51 % (RSD 0,69 %)
• NPK 15-15-15: amonný dusík 11,98 % (RSD 0,31 %), močovinový dusík 2,03 % (RSD 2,35 %)

Díky automatizovanému dávkování a rychlému průběhu reakce se dosahuje vysoké reprodukovatelnosti a spolehlivosti dat.

Přínosy a praktické využití metody

• Simultánní stanovení dvou forem dusíku v jednom titračním běhu
• Výrazné zkrácení doby analýzy pod 3 minuty
• Minimalizace manuální práce díky automatickému dávkování
• Vhodné pro rutinní kontrolu kvality hnojiv a QA/QC laboratoře

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody na další dusíkaté formy (nitrát, organické deriváty)
• Integrace do procesní analytické technologie (PAT) pro on-line monitoring výroby
• Miniaturizace a vývoj přenosných zařízení pro terénní analýzy

Závěr

Termometrická titrace s chlornanem sodným je efektivní, rychlá a přesná metoda pro simultánní stanovení amonného a močovinového dusíku v NPK hnojivech. Díky automatizaci a krátké době analýzy představuje robustní nástroj pro průmyslovou i výzkumnou praxi.