一、背景闡述

沸石粉(Zeolite)是一種含堿金屬和堿土金屬的硅酸鹽礦物質(含水多孔鋁硅酸鹽的總稱),目前已發現的天然沸石有40種左右.由于沸石具有獨特的離子交換性、吸附性和催化性,因此廣泛運用在環保領域、?建筑材料工業、石油化工行業、輕工業、農牧業等行業。?在環保行業中,由于沸石對水中銨離子的選擇吸附作用,常被用作吸附劑去除廢水中的氨氮。?在養殖業中,沸石粉不僅可以作為飼料添加劑提高營養的利用率,補充微量元素,而且可以減少氨氣排放,減少大氣污染,凈化水質。然而,天然沸石種類甚多,品位不一,沸石含量變化很大,導致應用中的效果有很大差異。關于沸石粉吸附氨氮能力的檢測,《飼料級沸石粉》(GB/T21695—2008)中有對沸石吸附氨氮的能力進行測定的方法,其主要步驟是把試樣用氯化銨煮沸改型,經水洗滌后,再加氯化鉀溶液,將交換的銨離子置換出來,然后加入甲醛,被置換出的銨離子和甲醛作用生成鹽酸,用標準氫氧化鈉溶液滴定,計算其吸氨量。

在實際操作中發現使用該方法進行檢測時,?由于沸石粉顆粒細,?極易堵塞濾紙孔,導致過濾緩慢,使測試耗時很長,需要好幾天才能完成實驗。我們了解到,有一些實驗室為了迅速獲得沸石粉的質量指標,將沸石粉置于飽和氨蒸氣環境下吸氨1h,吸氨前后沸石粉質量之差為吸氨量的快速重量法。重量法是測定固體對氣體吸附量的一種重要方法,但是在測定過程中為了排除其他干擾,需要用到真空系統、冷阱、比較復雜的儀器裝置,很難在一般的實驗室實現。快速重量法簡化了實驗條件,在一般實驗室中也能進行,但是實驗條件變化對實驗結果的影響未見報道。

二、《飼料級沸石粉》中吸氨量測定方法

《飼料級沸石粉》(GB/T 21695—2008) 中吸氨量測定方法如下。稱取?1.000 g(準確至?0.001 g)試樣置于250 mL燒杯中,加入1.0 mol/L?氯化銨50 mL和少許紙漿,在電熱板上煮沸并保溫30 min。取下,用慢速濾紙過濾,用煮沸的1.0 mol/L氯化銨溶液洗滌,直至流出的溶液中無鈣、鎂離子為止。檢查方法:在小燒杯中加幾毫升氨-氯化銨緩沖溶液和1滴酸性鉻藍?K?指示劑, 承接一些濾液,如溶液不變紅色,說明已洗凈。再改用溫水洗滌至無氯離子(?硝酸銀溶液檢查),用水將漏斗尾部沖洗一下。漏斗改用清潔的250 mL?燒杯承接, 分三次加入煮沸的1.0 mol/L?氯化鉀溶液, 如溶液紅色30 s不褪色,表示終點已到,如紅色褪去,則應重復滴定至穩定的紅色為止。以三次滴定所消耗的氫氧化鈉標準溶液的總體積計算結果。

三、快速重量法方法

快速重量法中沸石粉對氨水和水吸收的差異。按照同樣的方法稱取相同的樣品,?分為實驗組與對照組,?實驗組按快速重量法進行測定。?對照組將氨水換成水,相同條件下進行測定。
快速重量法中稱樣量多少的影響。分別稱取 10 g、 5 g、 2 g、 1 g( 準確至 0.002 g) 樣品于稱量瓶中, 按快速重量法進行測定。
快速重量法中添加氨水量的影響。分別放置5.0 mL、 20.0 mL、 50.0 mL、 80.0 mL 氨水于直徑為 14.4 cm的培養皿中,置于所備的干燥器中,使氨氣充滿干燥器后放入試樣進行吸氨量測定,對照以相同量的水代替氨水。

總之,快速重量法操作簡便,相比國標方法(耗時2~3 d) 大大減少了實驗時間, 但實驗結果表明,沸石粉吸附水導致的增重對實驗結果有很大影響,因此在使用此方法進行吸氨量測定時,必須設置對照,并在計算時扣除空白。 其他實驗條件,如稱樣量、?添加氨水量的改變,對用快速重量法所測定得的實驗結果有很大影響,因此在使用此方法進行吸氨量測定前,必須對實驗條件進行測試,找出最優的實驗條件。另外,在使用快速重量法進行沸石粉吸氨量測定時,需要注意與國標法檢測結果的差異,謹慎解讀結果。