如何提高總磷的消解率

林永茂

遼寧營口沿海產(chǎn)業(yè)基地環(huán)境監(jiān)測(cè)站，遼寧營口 115003

0 引言

總磷是水樣經(jīng)消解后將各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)變成正磷酸鹽后測(cè)定的結(jié)果。在天然水和廢水中，磷幾乎都以各種磷酸鹽的形式存在，它們分為正磷酸鹽，縮合磷酸鹽和有機(jī)結(jié)合的磷。磷是評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要指標(biāo)。磷酸鹽是元素磷自然產(chǎn)生的形態(tài)，可分為正磷酸鹽和縮聚磷酸鹽。日常監(jiān)測(cè)中，有些人認(rèn)為天然水水樣不必消解，直接測(cè)定即為總磷；有時(shí)遇到混濁的廢水樣，總是直接用濾膜先行過濾，然后才進(jìn)行消解。事實(shí)上，此時(shí)所測(cè)定的并不是總磷，而是可溶性總磷（包括可溶性正磷酸鹽和可溶性總磷酸鹽）。我們所說的總磷是指樣品直接進(jìn)行消解后測(cè)得的水樣的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)方法與原理

1.1 消解方法

消解又稱濕法消化，是用酸液或堿液并在加熱條件下破壞樣品中的有機(jī)物或還原性物質(zhì)的方法。其目的是排除有機(jī)物和懸浮物，將各種價(jià)態(tài)的元素氧化成單一的高價(jià)態(tài)或轉(zhuǎn)變成為易于分離的無機(jī)化合物，同時(shí)水樣得以濃縮。消解后的水樣應(yīng)清澈透明無沉淀。消解分為濕法消解、干法消解和微波消解。

《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）中國環(huán)境科學(xué)出版社（2002 年）規(guī)定的總磷的消解方法有：過硫酸鉀消解法、硝酸-硫酸消解法和硝酸-高氯酸消解法。這三種消解均屬于濕法消解，即用酸溶解樣品，一般通過電熱板準(zhǔn)溫控方式加熱，非密閉消解。鉬酸銨分光光度法測(cè)定總磷一般消解多為過硫酸鉀消解法。

1.2 方法原理

經(jīng)過消解的混合水樣，將水中各種形式的磷酸鹽轉(zhuǎn)變成正硫酸鹽。在酸性條件下，正磷酸鹽與鉬酸銨、酒石酸銻氧鉀反應(yīng)，生成磷鉬雜多酸，被還原劑抗壞血酸還原，則變成藍(lán)色絡(luò)合物，通常即稱磷鉬藍(lán)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器

723N 可見分光光度計(jì)。

醫(yī)用手提式高壓蒸汽消毒器，1 kg/cm2～1.5kg/cm2。

電爐2kW。

2.2 主要實(shí)驗(yàn)試劑

廢水水樣：取具有代表性的廢水水樣，但水樣中總磷濃度不能太低亦不能太高。

加標(biāo)水樣：在同一樣品的子樣中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

標(biāo)準(zhǔn)樣品：環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品，真值分別為：0.356±0.021（203941）、0.539±0.017（203939）。

5%過硫酸鉀溶液：將5g 過硫酸鉀溶解于水，并稀釋至100mL。

其他所需試劑均按照國標(biāo)GB 11893-89 《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》規(guī)定要求配制。

2.3 試驗(yàn)方法

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

取7 支50mL 具塞比色管，分別加入磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液0、0.50、1.00、3.00、5.00、10.0、15.0mL，加水稀釋到25mL。

向比色管中加過硫酸鉀溶液4mL，加塞塞緊，用紗布和皮筋將玻璃塞扎緊。將比色管放在大燒杯中，置于高壓蒸汽消毒器中加熱，待鍋內(nèi)壓力達(dá)到1.1kg/cm2時(shí)，調(diào)節(jié)電爐溫度使保持此壓力30min 后，停止加熱，待壓力表指針降至零后，取出。至水樣冷卻到室溫，加水稀釋至50mL，按國標(biāo)鉬銻抗分光光度法規(guī)定的步驟測(cè)量吸光度。

2.3.2 樣品的測(cè)定

分取25.00mL 混合水樣。按照繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的步驟進(jìn)行消解、顯色和測(cè)量，計(jì)算其濃度。

3 結(jié)果與討論

3.1 樣品過濾

當(dāng)水樣消解后出現(xiàn)混濁，需對(duì)水樣進(jìn)行過濾。過濾采用0.45um 微孔濾膜，濾膜使用前應(yīng)用純凈水進(jìn)行清潔，避免其吸附造成損失。采用兩種不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：顯色前過濾的測(cè)定值基本與真值相近，相對(duì)誤差低于±1%，滿足水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制指標(biāo)（總磷樣品含量范圍為0.025mg/L～0.6mg/L 時(shí)，室內(nèi)相對(duì)誤差應(yīng)≤±10）；顯色后過濾的測(cè)定值接近真值下限，相對(duì)誤差高于20%，不滿足水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制指標(biāo)。由此可見顯色后過濾結(jié)果偏低，過濾一定要在顯色前。

表1 顯色前后過濾標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定結(jié)果 單位：mg/L

3.2 消解時(shí)間

用3 中不同濃度的試樣，分別消解25min、30min、35min。試驗(yàn)結(jié)果表明，消解時(shí)間在25min～35min 時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)樣品濃度有輕微變化，因此，若想獲得準(zhǔn)確、真實(shí)的試樣濃度值，應(yīng)嚴(yán)格遵守國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的30min 消解時(shí)間。

表2 不同消解時(shí)間的測(cè)定結(jié)果 單位：mg/L

3.3 消解溫度

不同溫度條件對(duì)試樣的顯色時(shí)間影響不同。由試驗(yàn)結(jié)果表3 可看出，消解時(shí)間應(yīng)盡量控制在20℃～25℃之間，此時(shí)間段內(nèi)消解試樣顯色時(shí)間穩(wěn)定適宜接下來的試樣操作，試樣濃度值基本接近真值。當(dāng)消解溫度低于20℃，顯色時(shí)間雖長(zhǎng)，但試樣濃度偏高；消解溫度大于25℃，不但顯色時(shí)間縮短，試樣濃度偏低，且濃度越高的顯色液褪色速度越快。

表3 消解溫度對(duì)顯示時(shí)間和濃度的影響

3.4 精密度試驗(yàn)

在消解溫度20℃，消解時(shí)間20min，顯色時(shí)間為10min，對(duì)不同濃度磷標(biāo)準(zhǔn)使用液進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，表4 結(jié)果顯示，精密度在0%～0.33%之間，滿足水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制指標(biāo)要求（總磷樣品含量范圍為0.025mg/L～0.6 mg/L 時(shí)，室內(nèi)精密度應(yīng)≤10）。

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果 單位：mg/L

3.5 水樣測(cè)定及加標(biāo)回收

在消解溫度20℃，消解時(shí)間20min，顯色時(shí)間10min，取不同濃度的天然水樣進(jìn)行測(cè)定及加標(biāo)回收分析，結(jié)果顯示加標(biāo)回收率在95%～99% 之間，滿足水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制指標(biāo)要求（總磷樣品含量范圍為0.025mg/L～0.6mg/L 時(shí)，加標(biāo)回收率應(yīng)為90～110）。表5 表明，鉬酸銨分光光度法測(cè)定水中總磷，用過硫酸消解法，消解溫度20℃，消解時(shí)間20min，顯色時(shí)間10min，試樣的測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度很高。

表5 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

鉬酸銨分光光度法測(cè)定水中總磷，過硫酸鉀消解法消解樣品時(shí)，控制消解溫度20℃，消解時(shí)間20min，顯色時(shí)間10min，此條件下樣品消解徹底，重復(fù)性好，精密度和準(zhǔn)確度高，易操作。

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).水質(zhì)總磷的測(cè)定鉬酸銨分光光度法（GB 11893-89）.

[2]國家環(huán)?？偩?水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].4版，北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[3]中國環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證手冊(cè)[M].2版，北京：工業(yè)出版社，1984.