威立雅Sievers分析儀
化肥生產過程和產品的總有機碳（TOC）含量評估
檢測樣品：化肥
檢測項目：TOC
方案概述：化肥生產廠致力于改進工藝、限制排放、節約成本、提高產品質量，同時確保工作環境的安全 1。要想實現以上目標，至關重要的一點就是控制生產過程中的有機碳水平。
簡介
化肥生產廠將空氣和巖石等原料轉化為高品質養料供給植物。長期以來，化肥生產的流程未變，但生產技術和技巧已經有了顯著變化。1化肥生產廠致力于改進工藝、限制排放、節約成本、提高產品質量，同時確保工作環境的安全1。要想實現以上目標，至關重要的一點就是控制生產過程中的有機碳水平。
挑戰
原料質量不穩：
化肥廠使用各種來源的無機原料，包括硝酸、鹽酸或磷酸鹽，其質量和有機污染物常有差別。如果原料中的有機污染物含量過高，就會嚴重影響最終產品的質量。如果能夠盡快、盡早確定進料的質量，就能控制生產工藝和產品質量，從而節省時間、資金、材料。
硝酸類化肥的含碳量：
當可燃性物質（即有機物）的含量超過一定水平時，硝酸化肥的燃燒和爆炸風險就會增加。在造粒過程中，脂族長鏈等有機化合物是*，它們能提供顆粒強度和支持。出于運輸和儲存目的，規則要求硝酸化肥的總碳含量不超過0.2%。2,3
顆粒的抗結塊性：
控制硝酸化肥的抗結塊性也有助于確保最終產品的質量。抗結塊劑是長烴鏈，加入化肥顆粒中使其分子穩定。控制顆粒結塊的關鍵是評估噴灑工藝質量的能力。
測定尿素硝酸液態化肥中的酰胺氮：
尿素硝酸（UAN，Urea Ammonium Nitrate）溶液被稱為21世紀的化肥。該化肥含有氮的所有形式，即使在植物休眠期，也能滿足植物對氮元素的需求。必須分別量化UAN液體化肥中三種形式的氮[即銨離子NH4+、硝酸根離子NO3-、酰胺NH2（來自尿素CO(NH2)2]，以確定該化肥的強度。目前這種量化是通過人力和時間密集型的實驗室工作來完成的4。只有快速測出數據才能及時有效地批準放行產品批次。6
在尿素生產中損失的尿素：
尿素越來越多地用作化肥生產的重要原料，每個硝酸生產廠都有尿素生產車間。尿素是由氨和一氧化碳在需要多個熱循環的過程中產生的。尿素生產中有一項非常重要的工作，就是精確測量生產中損失的尿素，或隨廢水、冷卻水、冷凝物一起被排放掉的尿素。但尿素是一種難以氧化的化合物，因此很難測量。目前人們用復雜的滴定方法來測量尿素，通常需要1-3天才能完成，這對實驗室和生產管理人員提出了挑戰。只有找到快速定量分析排放物中的有機氮的方法，才能將尿素含量同其它形式氮（硝酸鹽和氨）的含量區分開來，從而使高效生產所需的實時決策成為可能。
解決方案
生產運營、質量控制、實驗室等部門的管理人員需要快速可靠的分析方法。總有機碳（TOC，Total Organic Carbon）分析是一種兼有包容性和非專屬性的測試方法，能夠測量所有的有機碳分子的濃度5。同歐盟條例4所述的方法相比，以實時（在線）或抓樣（實驗室）模式進行的有機化合物監測，能夠及時提供化肥生產和產品的寶貴和準確的信息。Sievers*InnovOx TOC分析儀用超臨界水氧化技術（SCWO,Super Critical Water Oxidation），將有機碳分子氧化成二氧化碳，然后用非分散紅外（NDIR,Nondispersive Infrared）檢測法對其進行定量分析。在用SCWO技術時，有機物高度可溶，而無機鹽即使濃度很高也不可溶，這就提高了氧化效率，以及測量侵蝕性和復雜基質中的TOC的能力。Sievers InnovOx分析儀能夠測量含有懸浮、膠狀、溶解化合物的樣品中的TOC顆粒（<800μm）和溶解的TOC。
優勢
TOC分析是快速而簡便的分析方法：
可以在幾分鐘內（5-20分鐘，取決于具體方法）完成TOC測量。
TOC分析是可重復的和準確的分析方法：
TOC分析只需有限的人為干預和實驗室操作，分析的準確性和重復性高。TOC分析儀能測量復雜基質中的TOC（較低濃度甚至在2 ppm以下），能充分氧化樣品中的有機分子。分析儀能夠精確分析含有微粒、高濃度多種離子、低pH或高pH等各種樣品。
TOC分析是工作安全的技術：
TOC分析不使用或產生有毒或對環境有害的物質。分析儀只用環境空氣、去礦物質水和簡單試劑進行分析。可以將儀器產生的廢液排放到普通廢液排放處。
結論
在化肥生產過程中進行嚴格的分析控制，對工藝優化和最終產品質量保障來說至關重要。TOC分析法允許工廠在質量控制實驗室內或生產流程中測量和監測有機物。6 Sievers InnovOx分析儀提供化肥生產廠所需的準確、快速、可靠的分析。分析儀有理想的穩健性和樣品處理能力，能夠對復雜基質進行準確的TOC測量，甚至可以應用于難氧化分子（如尿素）。
參考文獻
1.IFA-International Fertilizer Association.Retrieved January 17,2018
2.GUIDANCE FOR UN TRANSPORT CLASSIFICATION OF AMMONIUM NITRATE BASED SUBSTANCES[PDF file].(2011,December).Retrieved January 17,2018
3.UN Recommendations on the Transport of Dangerous Goods,Model Regulations.(2009),Sixteenth edition,United Nations,ISBN`978-92-1-139136-7.
4.EUR-Lex Access to European Union law.Safe and effective fertilisers on the EU market.Retrieved January 17,2018
5.ASTM D5173-15.Standard Guide for On-Line Monitoring of Total Organic Carbon in Water by Oxidation and Detection of Resulting Carbon Dioxide.Retrieved January 17,2018
6.Zych,D.,Stańczyk,?,Kalisz,I.,?ak,K.,&Pankalla,E.(2017).New Methods for Determination of Composition of UreaAmmonium Nitrate Solution-Control Of the Final Product.International Journal of Research in Chemistry and Environment,23-27.Retrieved January 17,2018
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