使用近红外光谱技术快速测定肥料中的水分
2021年4月6日
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是助益还是隐患？
随着全球人口的持续增长，每年必须生产足够的农作物以提供充足的食物、衣物及其它产品。玉米、小麦、大豆和棉花等农作物需从其生长的土壤中获取养分，肥料在为这些农作物提供正常生长所需的养分方面发挥着关键作用。
生产高质量肥料的关键原料之一是硝酸铵（NH₄NO₃），它能为植物提供很好的氮源和铵源。
硝酸铵呈小颗粒状，外观类似于食用盐，价格低廉且通常使用安全——但储存却是个问题。随着时间的推移，这种化合物会吸收水分，导致颗粒聚集成大块。当如此大量的压实硝酸铵暴露于高温环境时，便可能引发爆炸。
在过去一个世纪里，硝酸铵曾涉及至少 30 起灾难和恐怖袭击事件。近期一次发生在2020年8月4日晚间的贝鲁特，这起硝酸铵爆炸造成至少220人死亡，5000多人受伤。此次爆炸是迄今与 NH₄NO₃ 相关的重大工业灾难之一。
肥料中水分的分析方法
在硝酸铵的生产过程中，水分含量的控制至关重要。较低的水分含量更为可取，但不必要的过度干燥则会导致额外的生产成本。全球各地对不同肥料的规定各不相同，但各地法律均规定水分含量不得超过最高限值。因此，需要一种快速、可靠且准确的水分测定方法。在现有方法中，卡尔费休滴定法是常用的方法之一，但烘箱干燥法则不适用于含硝酸铵的肥料。
与这些方法相比，近红外光谱技术具有显著优势。作为一种辅助分析技术，它可以在几秒钟内快速获得可靠结果，且无需任何样品前处理。此外，它还是一种无损分析技术，因此不会产生化学废弃物。
阅读我们往期的博客文章，了解更多关于近红外光谱作为辅助分析技术的信息。
固体样品的近红外光谱分析
适用于测量肥料或硝酸铵颗粒中不同参数的近红外光谱仪是配备大样品杯的瑞士万通 DS2500近红外光谱固体分析仪。
装入旋转的 DS2500 大样品杯中的固体样品（如，颗粒、球粒）必须放置在仪器的测量窗上。扫描样品时，大样品杯将持续旋转以补偿样品的不均匀性。
由于 DS2500 近红外光谱固体分析仪采用前分光系统，样品在单色光照射下进行检测，以尽可能保持低能量水平。因此，必须在开始分析前关闭仪器盖子，避免外部光线影响检测结果。
近红外光自样品下方照射，部分被样品反射至检测器，检测器同样位于样品容器平面下方。45 秒后，测量完成并显示结果。由于该反射光包含所有相关的样品信息，这种测量技术被称为漫反射。
近红外光谱技术的显著优势
获取近红外光谱图的过程已经凸显了其在样品测量方面的简便性和快速性。近红外光谱技术具有以下显著优势：
- 分析快速——不到1分钟即可获得结果。
- 无需样品前处理——固体和液体样品均可直接进行分析。
- 单次分析成本较低——无需化学试剂或溶剂。
- 绿色环保——不产生废弃物。
- 无损检测——珍贵样品在分析后可重复使用。
- 多组分分析——可同时预测多种组分。
- 操作简单——新手用户也可轻松上手。
总体而言，近红外光谱是测定固体和液体样品中化学参数和物理参数的一种可靠替代技术。作为一种快速分析方法，即使是没有受过高等实验室教育的工作人员也能成功地将其用于日常分析。
相关应用
特种化学品必须满足多项质量要求。水分含量是几乎所有分析证书和规格书中都会提及的质量参数之一。测定水分含量的标准方法是卡尔费休滴定法。
卡尔费休滴定法要求：可重复的样品制备、化学试剂、废液处理。作为替代方案，亦可采用近红外光谱法测定水分含量。相比之下，近红外光谱法则无需任何样品前处理，也无需使用化学试剂，即可完成分析。
有关该应用详情的更多信息，请查阅：
水分含量是肥料经常检测的特性之一。全球各地对不同肥料的规定各不相同，但各地法律均规定水分含量不得超过最高限值。为此有多种分析技术可供选择。除重量法外，卡尔费休滴定法也常用于准确测定水分含量。
与这些方法相比，近红外光谱技术具有显著优势：几秒钟内即可生成可靠的结果，同时不会产生化学废弃物。以下应用报告阐释了近红外光谱技术如何快速、免试剂地分析各种肥料产品中的水分含量。
