Количественная оценка гуминовых и фульвокислот в гуматных рудах, DOC, гумифицированных материалах и товарных продуктах, содержащих гуминовые вещества

Новый стандартный метод количественного определения гуминовых кислот обеспечивает более точный и точный анализ по сравнению с существующими нормативно принятыми методами, а также обеспечивает стандартный метод количественного определения чистой гидрофобной фульвокислоты. Преимущество этого протокола заключается в том, что он обеспечивает гравиметрический анализ концентраций гуминовых и гидрофобных фульвокислот на беззольной основе, а процесс экстракции был оптимизирован для получения самых высоких показателей извлечения как гуминовых, так и фульвокислот из образцов. Продемонстрирует процедуру Райан Фонтан, химик-аналитик из нашей гуминовой химической лаборатории.

Чтобы подготовить твердый образец, используйте ступку и пестик, чтобы измельчить примерно пять граммов образца, подлежащего анализу, пока 100% хорошо смешанного образца не сможет пройти через стандартное сито США, размер ячеистого номера 200. Чтобы гравиметрически определить содержание влаги в порошке, переложите приблизительно два грамма порошка образца в предварительно взвешенную алюминиевую весовую лодку и запишите массу лодки и образца. Затем поместите весовую лодку в сушильную печь при 102 градусах Цельсия на 24 часа.

На следующий день поместите лодку в осушитель для охлаждения в течение не менее одного часа перед взвешиванием и регистрацией массы весовой лодки и высушенного образца, затем используйте формулу для определения содержания влаги, как указано. Чтобы выполнить извлечение из твердого образца, взвесьте примерно 2,5 грамма оставшегося образца и запишите вес до четырех знаков после запятой. Затем загрузите образец в литровую колбу Эрленмейера и промойте весовую лодку деионизированной водой, чтобы удалить всю руду.

Наполните стакан до одного литра 0,1-молярным гидроксидом натрия и добавьте пяти-семисантиметровый магнитный перемешивание, чтобы облегчить быстрое перемешивание образца при 300-400 оборотах в минуту на перемешиваемой пластине. Когда образец будет тщательно перемешан, вакуумируйте пространство головки колбы газообразным азотом, затем запечатайте отверстие колбы герметичной крышкой и поместите колбу на перемешиваемую пластину для смешивания со скоростью от 300 до 400 оборотов в минуту в течение 16-18 часов. Для экстракции жидкого материала тщательно встряхните образец, чтобы убедиться, что испытуемая жидкость однородно перемешана, включая любые остатки, которые могли упасть на дно контейнера.

Взвесьте примерно пять граммов исследуемой жидкости и запишите вес до четырех знаков после запятой. Затем добавьте жидкость в литровый градуированный цилиндр и заполните цилиндр 0,1-молярным гидроксидом натрия до конечного объема в один литр. Используйте магнитный перемешивание для быстрого смешивания образца, как показано до тех пор, пока испытуемый образец не будет полностью перемешан перед переносом смеси в литровую колбу Эрленмейера, затем откажуйте пространство головки газообразным азотом и перемешайте содержимое колбы со скоростью 300 400 оборотов в минуту в течение одного часа, как показано.

Чтобы удалить нерастворимые материалы из щелочных экстрактов, в конце перемешивания инкубации переложить смесь в подходящие центрифужные трубки и центрифугировать весь объем образца при 4, 921x G в течение 30 минут при комнатной температуре. В конце центрифугирования соберите щелочное супернатант, содержащее гуминовую кислоту и фульвовую фракцию, которая содержит гидрофобную фульвовую кислоту, в чистую однолитровую колбу Эрленмейера с магнитным перемешивателем. Для осаждения гуминовой кислоты из фульвовой фракции, при перемешивании собранного щелочного экстракта со скоростью от 300 до 400 оборотов в минуту на перемешивающей пластине, вставляют рН-зонд в среднюю часть раствора и добавляют концентрированную соляную кислоту по капле до достижения стабильного рН рН 1,0 плюс-минус 0,1.

Как только pH стабилизируется, снимите зонд и перемешайте батончик, промойте их деионизированной водой и запечатайте колбу герметичной крышкой. Дайте колбе постоять в течение одного-шести часов, пока осажденная гуминовая кислота не осядет на дно перед центрифугированием экстракта и осажденной гуминовой кислоты при 4, 921x G в течение одного часа. В конце центрифугирования перелейте фульвовую фракцию, содержащие супернатанты, в чистую однолитровую колбу Эрленмейера и запечатайте колбу герметичной крышкой.

Поместите трубки центрифуги, содержащие гуминовую кислоту, в сушильную печь со скоростью 100 градусов Цельсия на 24 часа и убедитесь, что крышки ослаблены или сняты, чтобы обеспечить сушку. После высыхания охладите трубки в осушителе до тех пор, пока они не достигнут комнатной температуры. После охлаждения используйте шпатель для переноса остатка из каждой трубки в одну смоляную весовую лодку для определения массы извлеченного образца гуминовой кислоты.

Чтобы определить содержание золы в образце, переложите приблизительно 30 миллиграммов высушенной гуминовой кислоты в чистую, предварительно взвешенную керамическую посуду для определения массы весового образца и тарелки. Далее сгорают гуминовую кислоту в муфельной духовке в течение двух часов при температуре 600 градусов Цельсия перед охлаждением блюда в осушителе. После охлаждения взвесьте блюдо и используйте формулу для расчета соотношения золы.

Чтобы определить конечную массу чистой гуминовой кислоты, используйте формулу для коррекции зольности. Затем используйте формулы для определения концентрации чистой гуминовой кислоты. Чтобы приготовить новую хроматографическую колонку с полиметилметакрилатом низкого давления DAX8, замочите смолу в метаноле в течение двух часов в стакане, прежде чем тщательно промыть смолу деионизированной водой до тех пор, пока весь метанол не будет удален.

Затем удалите все мелкие частицы смолы, плавающие на воде. После тщательного промывания вылейте промытую или регенерированную смолу в стеклянную хроматографическую колонну размером 5 на 25 сантиметров, оснащенную торцевым куском с 10-микронным фритом для поддержки слоя смолы, оставив от 2,5 до 5 сантиметров в верхней части колонны, и замените верхнюю часть на колонну. Чтобы восстановить ранее использованную смолу или приготовить свежевымытую новую смолу, используйте перистальтический насос для перекачивания 0,1-молярной соляной кислоты со скоростью потока от 35 до 40 миллилитров через нижнюю часть колонны до тех пор, пока рН сточных вод не будет равен рН сливного вещества, а затем перекачиваем деионизированную воду в верхнюю часть колонны до тех пор, пока рН сточных вод не будет равен рН слива.

После того, как слой смолы упакован, используйте перистальтический насос для загрузки фульвовой фракции на колонну под низким давлением через верхнюю часть колонны со скоростью потока от 35 до 40 миллилитров. После того, как фульвовая фракция будет полностью загружена на смолу, промыть смолу деионизированной водой, чтобы удалить неадсорбированную гидрофильную фульвовую фракцию. Промывайте колонну деионизированной водой до тех пор, пока поглощение сточных вод колонны на 350 нанометров не будет равно поглощению деионизированной воды, используемой для промывки колонны.

Чтобы десорбировать HFA, перекачиваем 0,1-молярный гидроксид натрия через нижнюю часть колонны и улавливайте сточные воды фульвата натрия насоса в чистый, достаточного размера контейнер. Весь ГФА был десорбирован, когда поглощение сточных вод колонны равно поглощению 0,1-молярного гидроксида натрия при 350 нанометрах. Чтобы очистить HFA путем протонации, сначала налейте протон/катионообменную смолу в большой стакан и накройте и смешайте смолу со свежей деионизированной водой несколько раз, выливая воду после каждого промывки, пока красный цвет не будет полностью удален.

После последней промывки накройте смолу одной молярной соляной кислотой и дайте смеси постоять не менее двух часов, помешивая каждые 30 минут. В конце обработки подкисление замените кислоту деионизированной водой и энергично перемешайте перемешивающим стержнем в течение 15 секунд, прежде чем дать смоле упасть на дно колбы и вылить воду. Повторяйте процесс до тех пор, пока электропроводность промывной воды не станет меньше или не будет равна 0,7 мкСименс на сантиметр, и загрузите регенерированную смолу в колонну размером 5 на 50 сантиметров со стеклянной фритой для удержания смолы.

Затем покрыть смолу свежей деионизированной водой и многократно пропустить фульват натрия через сильную катионно-протоннообменную смолу гравитационной подачей до тех пор, пока электропроводность сточных вод не составит менее 120 микросименс на сантиметр. Чтобы убедиться, что вся ФА удалена из смолы, после окончательного прохода промыть смолу деионизированной водой до тех пор, пока поглощение сточных вод на 350 нанометров не будет таким же, как деионизированная вода, используемая для промывки колонны. Добавьте промывку и любые сточные воды, используемые для проверки впитываемости, в очищенный раствор ФА.

Чтобы помочь с удалением ФА, смолу можно перемешивать несколько раз. Используйте вращающийся испаритель при 55 градусах Цельсия, чтобы сконцентрировать FA примерно до 15 плюс или минус два миллилитра и полностью перенести весь объем концентрата FA в 50-миллилитровую пластиковую центрифужную трубку. Высушите образец до 60 плюс-минус трех градусов Цельсия до постоянной сухости в сушильной печи и переложите трубку в осушитель для охлаждения.

Когда образец остынет, используйте шпатель, чтобы соскоблить извлеченный FA на кусок предварительно взвешенной весовой бумаги и определить соотношение золы, извлеченный вес FA и процент чистой FA в исходном образце, как показано для гуминовой кислоты. В этой таблице приведены точные данные по методу извлечения ГК и ГФА из жидких коммерческих образцов с очень разными концентрациями ГК и ГФА. Остаточное стандартное отклонение для ГК было ниже, чем для ГФА, но среднее остаточное стандартное отклонение ГФА по трем жидким образцам составило 6,83%, что указывает на высокую степень точности.

Коэффициент Горовица также был больше двух только для одного из анализов HFA. В этой таблице приведены точные данные по извлечению ГК и ГФА из трех образцов гуминовой руды. Подобно предыдущему анализу, за исключением ГФА, извлеченного из руды два, и ГК из руды три, все соотношения Горовица были ниже двух, демонстрируя высокую степень точности этого метода извлечения ГК и ГФА из образцов гуминовой руды.

В этом анализе не наблюдалось, чтобы растительные биостимулирующие добавки существенно влияли на восстановление ГК или ГФА. В этих таблицах показано извлечение ГК и ГФА из жидких образцов, которые стимулировали коммерческие продукты с очень низкими концентрациями. Восстановление было отличным, варьируясь от 88% до 97% для ГК и 92% и 104% для ГФА, но также указывало на необходимость выполнения лабораторных реплик.

После этой процедуры полученные сухие гуминовые и фульвокислоты могут быть использованы для целей характеризации, таких как углеродный-13 и протонный электронный резонанс ЯМР, а также масс-спектрометрия сверхвысокого разрешения, среди других полезных методов. И это может быть использовано для характеристики химии гумуса, а также для полезного инструмента для глубокого изучения структурно-активностной взаимосвязи с приспособленностью растений и лежащими в основе защитными механизмами растений.