Udostępnij artykuł
Kwiaty czy bomby?
Ponieważ globalna populacja stale rośnie, ważne jest, aby każdego roku produkować wystarczającą ilość plonów, aby zapewnić wystarczającą ilość żywności, odzieży i innych produktów. Rośliny takie jak kukurydza, pszenica, soja i bawełna otrzymują składniki odżywcze z gleby, w której są uprawiane. Nawozy odgrywają kluczową rolę w dostarczaniu tym uprawom składników odżywczych, których potrzebują do prawidłowego wzrostu.
Ważnym składnikiem w produkcji wysokiej jakości, skutecznych nawozów jest saletra amonowa (NH4NO3), która jest źródłem azotu i amonu dla roślin.
Azotan amonu, produkowany w postaci małych kuleczek przypominających wyglądem sól kuchenną, jest tani w zakupie i zwykle bezpieczny w użytkowaniu – jednak jego przechowywanie może stanowić problem. Z biegiem czasu związek pochłania wilgoć, co prowadzi do zlepiania się poszczególnych kulek w większe aglomeraty. Gdy tak duża ilość zbrylonegoazotanu amonu zostanie wystawiona na działanie intensywnego ciepła, może dojść do wybuchu.
W ciągu ostatniego stulecia azotan amonu brał udział w co najmniej 30 katastrofach
i atakach terrorystycznych. Jedno z ostatnich wydarzeń miało miejsce wieczorem
4 sierpnia 2020 r. w Bejrucie, gdzie eksplozja azotanu amonu zabiła co najmniej 220 osób i zraniła ponad 5000. Wybuch ten jest jedną z największych katastrof przemysłowych, jakie kiedykolwiek miały związek z NH4NO3.
Metody analizy wilgoci i nawozów
W procesie produkcji saletry amonowej ważne jest kontrolowanie zawartości wilgoci. Preferowana jest jej niska zawartość, jednak niepotrzebne nadmierne suszenie prowadzi do dodatkowych kosztów produkcji. Przepisy dotyczące nawozów różnią się na całym świecie, ale lokalne limity prawne zapewniają, że maksymalna ilość wody nie może zostać przekroczona. Dlatego konieczne jest zastosowanie szybkich, niezawodnych i dokładnych metod oznaczania wilgotności. Spośród dostępnych, miareczkowanie Karla Fischera jest jedną z najczęściej stosowanych technik. Metody polegające na oznaczaniu wody poprzez suszenie w piecu nie mogą być stosowane w przypadku nawozów zawierających azotan amonu.
W porównaniu z tymi metodami spektroskopia bliskiej podczerwieni (NIRS) oferuje wyjątkowe korzyści. Jest to technika drugorzędowa, która zapewnia wiarygodne wyniki w ciągu kilku sekund bez konieczności przygotowywania próbki. NIRS jest nieniszczącą techniką pomiarową, a jednocześnie nie generuje żadnych odpadów chemicznych.
Przeczytaj nasze poprzednie wpisy na blogu poniżej, aby dowiedzieć się więcej o NIRS jako technice drugorzędowej (publikacje w angielskiej wersji językowej):
Korzyści techniki NIRS: Część 1 Benefits of NIRS: Part 1
Korzyści techniki NIRS: Część 1 Benefits of NIRS: Part 2
Korzyści techniki NIRS: Część 1 Benefits of NIRS: Part 3
Korzyści techniki NIRS: Część 1 Benefits of NIRS: Part 4
NIRS analiza ciał stałych
Najbardziej odpowiednim analizatorem NIR do pomiaru różnych parametrów w nawozach lub granulkach azotanu amonu jest urządzenie dedykowane do pomiaru ciał stałych, tj Metrohm DS2500 Solid Analyzer z dużym pojemnikiem na próbki Large Sample Cup.
Próbki stałe (np. granulki, pelet) są umieszczane w rotującym pojemniku DS2500 Large Sample Cup, który wstawia się wewnątrz analizatora. Podczas skanowania próbki, pojemnik będzie się obracał, w celu skompensowania jej niejednorodności.
Ponieważ analizator DS2500 Solid jest systemem dyspersyjnym, próbka jest oświetlana światłem monochromatycznym w celu utrzymania możliwie najniższego poziomu energii. Z tego powodu, przed rozpoczęciem analizy należy zamknąć pokrywę przyrządu, aby światło zewnętrzne nie miało wpływu na wyniki.
Promieniowanie NIR, które dociera do próbki od dołu jest częściowo odbijane przez próbkę
i trafia do detektora, który również znajduje się poniżej płaszczyzny pojemnika z próbką.
Po 45 sekundach pomiar zostaje zakończony i wyświetlany jest wynik. Ponieważ to odbite światło zawiera wszystkie istotne informacje o próbce, ta technika pomiarowa nazywana jest odbiciem rozproszonym.
Zalety stosowania techniki NIRS
Procedura uzyskiwania widma NIR już podkreśla jego prostotę w zakresie pomiaru próbki i jej szybkości. Poniżej wymieniono kilka zalet NIRS:
- Szybka technika z wynikami w czasie krótszym niż 1 minuta
- Nie wymaga przygotowania próbki – substancje stałe i ciecze mogą być mierzone w czystej postaci.
- Niski koszt analizy – nie są potrzebne żadne chemikalia ani rozpuszczalniki.
- Technika przyjazna środowisku – brak odpadów.
- Nieniszczące – cenne próbki mogą być ponownie wykorzystane po analizie.
- Analiza wieloskładnikowa – równoległe przewidywanie różnych parametrów.
- Łatwa obsługa – niedoświadczeni użytkownicy nie mają problemu z przeprowadzeniem pomiaru
W praktyce, spektroskopia bliskiej podczerwieni jest solidną alternatywną techniką oznaczania parametrów chemicznych i fizycznych ciał stałych i cieczy. Jest to szybka metoda,
którą można z powodzeniem zastosować do rutynowych analiz przez personel bez wyższego wykształcenia laboratoryjnego.
Powiązane aplikacje
Odczynniki specjalistyczne muszą spełniać wiele wymagań jakościowych. Jednym z tych parametrów jakościowych, które można znaleźć w prawie wszystkich certyfikatach analiz
i specyfikacjach jest zawartość wilgoci. Standardową metodą oznaczania zawartości wilgoci jest miareczkowanie Karla Fischera.
Ta metoda wymaga jednak powtarzalnego przygotowania próbek, chemikaliów i utylizacji odpadów. Alternatywnie, do oznaczania zawartości wilgoci można zastosować spektroskopię bliskiej podczerwieni. Dzięki tej technice próbki można analizować bez żadnego przygotowania i bez użycia jakichkolwiek odczynników.
Więcej informacji o szczegółach aplikacji (w angielskiej wersji językowej) znajdziesz poniżej!
Quality control of Ammonium Nitrate – Rapid and non-destructive moisture determination
Zawartość wilgoci to jeden z najczęściej mierzonych parametrów nawozów. Na całym świecie przepisy dotyczące nawozów są różne, ale lokalne limity prawne zapewniają,
że maksymalna ilość wody nie może zostać przekroczona. W tym celu dostępnych jest wiele technik analitycznych. Oprócz metod grawimetrycznych do dokładnego oznaczania wilgotności często stosuje się miareczkowanie Karla Fischera.
W porównaniu z tymi metodami spektroskopia w bliskiej podczerwieni ma wyjątkowe zalety: generuje wiarygodne wyniki w ciągu kilku sekund, a jednocześnie nie generuje odpadów chemicznych. Niniejsza nota aplikacyjna wyjaśnia, w jaki sposób NIRS może zaoferować szybką, wolną od odczynników analizę zawartości wilgoci w różnych produktach nawozowych.
Moisture analysis in fertilizer products – Results in seconds with NIR Spectroscopy
Bezpłatna wiedza na wyciągnięcie ręki
Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak miareczkowanie Karla Fischera i NIRS uzupełniają się nawzajem w analizie wilgoci różnych produktów, przeczytaj nasz wpis na blogu!
Analiza wilgoci- Miareczkowania Karla Fischer'a, NIRS czy obie techniki?
