分析：SKS旋轉式凱氏定氮儀
在測定含氮量的已有技術中，經典的凱氏法是最廣泛采用的技術。目前已逐漸由簡單的全玻璃凱氏蒸餾器發展成凱氏自動分析儀器，它們中有瑞典的KjeteeSytom和北京真空儀器廠的DDY-I型快速定氮儀。這些儀器的出現，實現了氮分析的自動化，提高了工作效率。但目前這些儀器都裝置有電磁閥和堿泵等。此類電器在高溫、強酸強堿下工作，故障多，容易損壞。另一缺陷就是在蒸餾器中裝配有橡膠和有機聚合物等材料，增加了氧離子的附著力，并且缺少對樣品殘留物的清洗裝置。因而當用于分析‘SN樣品吐怠查是造成樣品之間的交叉污染，影響分析結果。為此我們設計了一種旋轉式凱氏定氮儀，克服了上述存在的問題。它既能適用于常規的氮素分析，又能適用于1“N樣品的分析。
儀器的結構與功能
本儀器由蒸汽系統、蒸餾系統和電子控制系統組成。
1.蒸汽系統
包括蒸汽發生器，汽量調節瓶，水位控制器和自動供水器四部分。
發生器產生蒸汽量的大小是由電極間的電壓、離子濃度以及水位的高低來控制。通常電極間的電壓和離子濃度是相對穩定的，通過調節水位控制器的高低位置，便可以提高或者降低蒸汽量和蒸汽壓。汽量調節瓶的另一個特性是當外界電壓波動時，它能自動調節電極間的水位，達到穩定蒸汽壓的作用。蒸汽發生器所消耗的水，由自動供水器補充無離子水。該系統在外界電壓和水壓發生變化時，可使蒸汽壓仍然保持相對穩定。
2.蒸餾系統
由六個單元全玻璃的凱氏蒸餾器和機械配件組裝而成。
頂部為儲汽瓶。’它起著凝結過飽和蒸汽的作用。借助過飽和蒸汽在凝結過程中的放熱作用，提高蒸汽的溫度，減少蒸餾瓶中凝結水的數量，提高蒸餾效果。貯汽瓶所凝結的水分，提供了清洗堿閥的用水。
蒸餾系統的中央是旋轉體，‘已是本儀器的核心部分。兩端為一對機械邏輯部件，’已們具有通氣閥、堿閥、蒸汽閥和冷卻水閥的作用。這種邏輯元件是根據分析程序設計的，并按順序執行各自的邏輯功能。采用這種邏輯件既提高了儀器的性能，又簡化了結構。堿閥采用不停留堿液的結構，并且在加堿之后由蒸餾水和蒸汽充分沖洗堿經過的管道，對裝置起著保護作用。用普通電機控制邏輯件的運行，通過傳動器驅動它們的運轉力。
由于邏輯件是選用耐高溫、耐腐蝕的不銹鋼制成的，電機又遠離高溫和腐蝕物質，因而儀器性能穩定可靠。六個單元蒸餾器成軸對稱的輻射狀排列，連接的管路短，汽和水的分配均勻。蒸餾瓶與蒸餾器通過標準玻璃接頭連結，具有氣密性和互換性。蒸餾瓶分為大中小三種規格，可根據實驗的需要選用所需的型號。蒸餾器的應用范圍廣，可以用來測定尿素、按態氮和硝態氮等不同化合態的樣品。蒸餾器為全玻璃結構。蒸餾瓶可以拆卸。每蒸餾一個樣品之后，設置蒸汽清洗。
在空蒸清洗過程中，能自動排出冷凝管內的冷卻水，提高管內溫度，充分利用高溫蒸汽驅趕微量殘留氨，有效地克服N的交叉污染。根據氨的蒸餾動力學參數，設計氨的吸收杯架的高度升降軌跡，達到氨的最佳吸收和樣品間的最低污染。儀器采用微沖擊間歇傳動裝置。運轉的起動和停止平穩，定位角度準確，保證儀器正確執行各種功能。
3.電子控制系統是儀器的控制中心，它通過集成塊邏輯電路控制機械邏輯件完成樣品蒸餾過程。
4.本儀器系用旋轉運行方式，有以下特點：
（1）花樂一蒸餾單元旋轉一周，包括上樣加堿，堿道清洗，上冷卻水，樣。拈蒸餾，氨吸收，卸樣排冷卻水和蒸汽清洗等七個步驟。每一步驟都安排在特定位置上迸行。因此六單元蒸餾器只需要一套蒸汽系統，一套加堿、堿道清洗和蒸汽清洗裝置，簡化了結構。
（2）在蒸餾過程中，一批樣品各分析步驟可按順序相間連續進行。采用這種運行方式，蒸汽壓的變幅小，因而供汽穩定、能耗小。
（3）每個樣品的蒸餾在運行一周中連續進行，每蒸一個樣品為10一15分鐘，保證充足的蒸餾時間。每批樣品的蒸餾在多個蒸餾單元中前后相間進行，每小時能蒸餾25一30個樣品。
測試結果
1.氮的燕出動態研究
氨的蒸餾動力學，對設計定氮儀的結構和提高分析精度是很重要的。圖1是氨的燕出量、蒸汽凝結水、冷凝管內壓和蒸餾時間的關系。
從圖1可見，氨的蒸餾有個突變過程。在開始蒸餾后60一120秒鐘內，氨的蒸出達9.%以上，而其余的10%延緩到50.一700秒鐘才被蒸出。蒸汽凝結水的過程則為前期少而后期多，氨的濃度決定于氨的蒸出速率與凝結水量。表1結果表明，氨濃度前高而集中，處于過飽和狀態，容易揮發，因而前期高效吸收蒸出的氨是很關鍵的。氨濃度后期低而逐漸遞減，并延緩很長時間，所以延長蒸餾時間對氨的全回收以及減少殘留是有益的。
冷凝管內壓隨著蒸餾時間而變化·，總的趨勢是前期高于大氣壓。‘已是設計冷凝管末端與吸收液面之間距離的依據。蒸餾的前期，氨的濃度高而集中。這時冷凝管末端應浸入吸收液中，提高吸收效果，防止氨的揮發損失。后期管內壓力低，出現吸收液倒吸入冷凝管的現象。這時氨的濃度越來越低，管末端離開液面，不僅不會引起氮的損失，而且蒸出的凝結水又能沖洗冷凝管內壁，起著洗脫殘留氨的作用。由此可見，按氨的蒸餾動力學參數設計可控吸收杯高度的升降裝置，是取得氨的最佳吸收和最低殘留的重要措施。
2.氮的回收
（1）硫餒標準液
表2數據表明，標準液含0,25-50mg氮，回收率都達到95%以上，樣品含氮量在lmg左右，回收率可達99%.表2數據還表明，隨著含氮量的提高，回收率遞減。為此作了不同吸收液的試驗。
由表3數據可見，用硫酸加硼酸的吸收液（處理1和3），氮的回收率可達到99%以上，而單純硼酸吸收液（處J_}f! 2和4），回'!義率僅為95-96.所以在蒸餾高氮量的樣品時，應采用硫酸或鹽酸吸收液。
表4結果表lffJ,蒸餾樣114.體積為l},50和100m1,氮的回收率為99,3500,99,38%和98,80.由此可見，本儀器蒸餾樣品體積的適用范圍寬，可作某些低濃度的速效氮直接蒸餾定氮。
（2）尿素和硝酸鉀標準液
從表5可見，尿素N的回收率在97 -99%,硝態N回收率在96-98.由此可見，此儀器也適用于分析尿素N和硝態Ne3,'6N交叉污染試驗本試驗選用SKS旋轉式凱氏定氮儀與DDY-1堅快速定氮儀（簡稱SKS與DDY-1）作比較。
小結
1.旋轉式凱氏定氮儀是一種分析含氮星的新穎儀器，1988年獲中國專利局一項專利。
2.本儀器由蒸汽系統、蒸餾系統和電子控制系統組成。儀器內部設置一種機械邏輯邵件，以間歇的旋轉方式，依次完成侮個樣l兄、的分析過程。并根據氨的蒸餾動力學參數控制接收杯高度，達至2氨的最仕吸收和最低殘留，共備了克服’”N樣況，交叉污染的優點。
儀器每小時可蒸餾25一30個樣品，紅一樣品蒸餾10一15分鐘。
3.樣品含氮量25一smg范圍內，低氮量川硼酸吸收，lmg氮左右，其回收率可達99%,高氮量用硼酸加硫酸吸收，巧一somg二孔，其回收率一J.J達洲二。
4.樣體積在l.,50和100ml范圍內，氮的！,,}}}父率為。9.35;百，.9.389石和。
5.術儀器也適于尿索和硝酸鉀中含氮的測定，其回收率尿索為卯，硝酸鉀為96.
6.SKS與DDY一1定氮儀的比較，DDY一l有嚴重的N交叉污染，而SKS則有克服N交叉污染的性能，按儀器本身的清洗就能達到用95%乙醇清洗的效果。
7.SKS與半微量定氮儀比較，兩者分析稻谷和食品樣品含氮量的數值沒有顯著差異。
木儀器能適用于常規的含氮量分析和N樣品的含氮量分析。
