沸石粉（Zeolite）是一種含堿金屬和堿土金屬的硅酸鹽礦物質(zhì)（含水多孔鋁硅酸鹽的總稱），目前已發(fā)現(xiàn)的天然沸石有40種左右。由于沸石具有獨(dú)特的離子交換性、吸附性和催化性，因此廣泛運(yùn)用在環(huán)保領(lǐng)域、建筑材料工業(yè)、石油化工行業(yè)、輕工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)等行業(yè)。在環(huán)保行業(yè)中，由于沸石對(duì)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(yǎng)殖業(yè)中，沸石粉不僅可以作為飼料添加劑提高營養(yǎng)的利用率，補(bǔ)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(zhì)。然而，天然沸石種類甚多，品位不一，沸石含量變化很大，導(dǎo)致應(yīng)用中的效果有很大差異。
關(guān)于沸石粉吸附氨氮能力的檢測(cè)，《飼料級(jí)沸石粉》（GB/T21695—208）中有對(duì)沸石吸附氨氮的能力進(jìn)行測(cè)定的方法，其主要步驟是把試樣用氯化銨煮沸改型，經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液滴定，計(jì)算其吸氨量。
在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)使用該方法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，由于沸石粉顆粒細(xì)，極易堵塞濾紙孔，導(dǎo)致過濾緩慢，使測(cè)試耗時(shí)很長，需要好幾天才能完成實(shí)驗(yàn)。我們了解到，有一些實(shí)驗(yàn)室為了迅速獲得沸石粉的質(zhì)量指標(biāo)，將沸石粉置于飽和氨蒸氣環(huán)境下吸氨1h，吸氨前后沸石粉質(zhì)量之差為吸氨量的快速重量法。重量法是測(cè)定固體對(duì)氣體吸附量的一種重要方法，但是在測(cè)定過程中為了排除其他干擾，需要用到真空系統(tǒng)、冷阱、比較復(fù)雜的儀器裝置，很難在一般的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)。快速重量法簡化了實(shí)驗(yàn)條件，在一般實(shí)驗(yàn)室中也能進(jìn)行，但是實(shí)驗(yàn)條件變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響未見報(bào)道。
本文對(duì)快速重量法的條件進(jìn)行了一系列研究，考察條件的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，并分別用快速重量法和國標(biāo)的吸氨量測(cè)定方法對(duì)三個(gè)樣品進(jìn)行吸氨量測(cè)試，以考察兩種方法測(cè)定結(jié)果的差異。
1、材料與方法
1.試驗(yàn)材料
1.2試劑
以下試劑均為分析純，水是以密理博明澈超純水機(jī)制得的三級(jí)水。
氯化銨溶液（1.0mol/L）：稱取53.49g氯化銨溶于40mL水中，用水稀釋至1L。氯化鉀（1.0mol/L）：稱取74.5g氯化鉀溶于40mL水中，用水稀釋至1L。
甲醛溶液（2+1）（體積比）：使用前用0.1mol/L氫氧化鈉溶液中和至酚酞指示劑呈粉紅色。
氨-氯化銨緩沖溶液（pH=10）：稱取20.g氯化銨溶于20mL水中，加80mL氨水，用水稀釋至1L。
硝酸銀溶液（1g/L）：稱取0.1g硝酸銀加水溶解并稀釋至10mL。
氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：c（NaOH）=0.1mol/L，按GB/T601配制。
酚酞指示劑：取酚酞1g，加乙醇10mL使溶解，即可得到。
氨水25.0%～28.0%，酸性鉻藍(lán)K指示劑。
1.3儀器設(shè)備
儀器設(shè)備主要有：滴定管；內(nèi)徑240m，全高305m，瓷板直徑210m的干燥器；直徑14.cm的培養(yǎng)皿；內(nèi)徑4.7cm，帶蓋的稱量瓶。
2、實(shí)驗(yàn)方法
2.1快速重量法
稱取5g（準(zhǔn)至0.2g）烘干水分的沸石粉于帶蓋的稱量瓶中，打開蓋子將稱量瓶放入預(yù)先加入一定量氨水的干燥器中，30℃溫度下吸附1h，取出后蓋上蓋子，馬上稱量。
式（1）中：m2為吸氨后（稱量瓶+沸石粉）質(zhì)量，g；m1為氨前（稱量瓶+沸石粉）質(zhì)量，g；m為沸石粉質(zhì)量，g。
2.《飼料級(jí)沸石粉》中吸氨量測(cè)定方法
《飼料級(jí)沸石粉》（GB/T21695—208）中吸氨量測(cè)定
方法如下。
稱取1.0g（準(zhǔn)確至0.1g）試樣置于250mL燒杯中，加入1.0mol/L氯化銨50mL和少許紙漿，在電熱板上煮沸并保溫30min。取下，用慢速濾紙過濾，用煮沸的1.0mol/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(lán)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250mL燒杯承接，分三次加入煮沸的1.0mol/L氯化鉀溶液，如溶液紅色30s不褪色，表示終點(diǎn)已到，如紅色褪去，則應(yīng)重復(fù)滴定至穩(wěn)定的紅色為止。以三次滴定所消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的總體積計(jì)算結(jié)果。
式（2）中：c為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；V為消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；m為試樣質(zhì)量，g。
2.3快速重量法方法研究
2.31快速重量法中沸石粉對(duì)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(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組按快速重量法進(jìn)行測(cè)定。對(duì)照組將氨水換成水，相同條件下進(jìn)行測(cè)定。
2.32快速重量法中稱樣量多少的影響
分別稱取10g、5g、2g、1g（準(zhǔn)確至0.2g）樣品于稱量瓶中，按快速重量法進(jìn)行測(cè)定。
2.3快速重量法中添加氨水量的影響
分別放置5.0mL、20.mL、50.mL、80.mL氨水于直徑為14.cm的培養(yǎng)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(jìn)行吸氨量測(cè)定，對(duì)照以相同量的水代替氨水。
2.4兩種方法對(duì)三種樣品的測(cè)定
分別用快速重量法和吸氨量測(cè)定方法對(duì)三種沸石粉樣品進(jìn)行測(cè)定。
3.1快速重量法中沸石粉對(duì)氨水和水吸收的差異
沸石粉對(duì)氨水和水吸收的差異如圖1所示。沸石粉吸附水導(dǎo)致的增重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大影響，因此在用此方法進(jìn)行吸氨量測(cè)定時(shí)，必須設(shè)置對(duì)照，并在計(jì)算時(shí)扣除空白。
3.2快速重量法中稱樣量多少的影響
稱樣量對(duì)吸氨量的影響如圖2所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，稱樣量多少對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大影響，隨著稱樣量的減少，吸水量增大；而對(duì)氨的吸收量則在稱樣量為5g和2g時(shí)達(dá)到高峰，吸氨量的最高峰出現(xiàn)在稱樣量為5g時(shí)，據(jù)此在下一步的實(shí)驗(yàn)中均采用稱樣量5g。
3.快速重量法中添加氨水量的影響
添加氨水量對(duì)吸氨量的影響如圖3所示。從圖3可知，吸氨量測(cè)定值隨著氨水添加量的增加而增加，添加的氨水量達(dá)到50mL時(shí)，再增加氨水量，吸氨值不會(huì)明顯增加。
3.4國標(biāo)方法和快速重量法對(duì)三種樣品的測(cè)定
國標(biāo)方法和快速重量法對(duì)三種樣品的測(cè)定結(jié)果如表1所示。從表1可知，用國標(biāo)方法和快速重量法對(duì)試樣1和試樣3測(cè)定的結(jié)果是相近的，對(duì)這兩組測(cè)定結(jié)果采取F檢驗(yàn)，得出的F值分別為7.14和3.60，均小于F0.95（1，4）7.0，差異不顯著；而對(duì)試樣2的測(cè)定，兩種方法的測(cè)定結(jié)果則相差很大，F(xiàn)檢驗(yàn)結(jié)果也顯示兩者之間存在顯著差異。這個(gè)結(jié)果說明在用快速重量法測(cè)定樣品時(shí)，有的結(jié)果與國標(biāo)方法一致，有的測(cè)定結(jié)果卻與國標(biāo)方法相差很大。
快速重量法操作簡便，相比國標(biāo)方法（耗時(shí)2～3d）大大減少了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，沸石吸附水導(dǎo)致的增重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大影響，因此在使用此方法進(jìn)行吸氨量測(cè)定時(shí)，必須設(shè)置對(duì)照，并在計(jì)算時(shí)扣除空白。其他實(shí)驗(yàn)條件，如稱樣量、添加氨水量的改變，對(duì)用快速重量法所測(cè)定得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大影響，因此在使用此方法進(jìn)行吸氨量測(cè)定前，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行測(cè)試，找出最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件。在本實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的最佳條件是稱樣量5g，干燥器中加入氨水50mL。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，不同樣品用快速重量法和國標(biāo)法進(jìn)行吸氨量測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果有的相近，有的有很大差異，可能與樣品本身的性質(zhì)，如樣品顆粒大小有關(guān)，有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。因此在使用快速重量法進(jìn)行沸石粉吸氨量測(cè)定時(shí)，需要注意與國標(biāo)法檢測(cè)結(jié)果的差異，謹(jǐn)慎解讀結(jié)果。
