工業廢水中總磷測定方法的對比研究

顧奇龍，章金龍，魏輝榮，胡志文，陳 華，趙鑫偉

（浙江安諾芳胺化學品有限公司，浙江 紹興 312300）

0 前言

水體中的磷是藻類生長需要的一種關鍵元素，過量磷是造成水體污穢異臭，使湖泊發生富營養化和海灣出現赤潮的主要原因[1]。為了保護水質，控制磷污染危害，在水質環境監測中總磷是重要的監測項目之一?？偭装ㄈ芙獾摹㈩w粒的、有機的和無機磷。對于工業廢水中的總磷含量，化工企業以及環境檢測機構普遍采用國家標準《GB 11893-89水質總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》進行檢測，本文對該標準規定的過硫酸鉀氧化法和硝酸-高氯酸氧化法進行了對比研究[2]，以期為水質分析工作者在總磷分析方法選擇上提供一些參考。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

1.1.1 主要儀器

721型可見分光光度計，上海菁華科技技術有限公司；BXM-30R立式壓力蒸汽滅菌器，上海博迅實業有限公司醫療設備廠；50 mL具塞 （磨口）刻度管；可調節電加熱板。

1.1.2 主要試劑

過硫酸鉀，分析純；硝酸，優級純；高氯酸，優級純；抗壞血酸，分析純；鉬酸銨，分析純；磷酸二氫鉀，優級純。

1.2 溶液配制

1.2.1 磷標準貯備溶液

稱取0.2197±0.001 g于110℃干燥2 h在干燥器中放冷的磷酸二氫鉀（KH2PO4），用水溶解后轉移至1000 mL容量瓶中，加入大約800 mL水、加5 mL硫酸用水稀釋至標線并混勻。1.00 mL此標準溶液含50.0μg磷。

1.2.2 磷標準溶液

取磷標準貯備溶液10.0 mL，轉移至250 mL容量瓶中，用水稀釋至標線并混勻。1.00 mL此標準溶液含2.0μg磷。

1.2.3 50 g/L過硫酸鉀溶液

將5 g過硫酸鉀溶解于水中，并稀釋至100 mL，搖勻備用。

1.2.4 100 g/L抗壞血酸溶液

將10 g抗壞血酸溶解于水中，并稀釋至100 mL，搖勻備用。

1.2.5 鉬酸鹽溶液

將13 g鉬酸銨溶解于100 mL水中，將0.35 g酒石酸銻鉀溶解于100 mL水中。在不斷攪拌下把鉬酸銨溶液緩慢加到300 mL 1+1硫酸中，加入酒石酸銻鉀溶液并且混合均勻。

2 實驗方法

2.1 水樣的預處理

2.1.1 過硫酸鉀氧化法

分別取磷標準溶液（1.2.2）0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、10.00 mL、15.00 mL 和適量工業廢水加入到50 mL具塞（磨口）刻度管中，加水至25 mL，然后分別加入4 mL過硫酸鉀溶液（1.2.3），將具塞刻度管的蓋塞緊后，用一小塊布和線將玻璃塞扎緊，放在不銹鋼燒杯中置于立式壓力蒸汽滅菌器中加熱，待壓力達到1.1 kg/cm2，相應溫度為120℃時，保持30 min后停止加熱。待壓力表讀數降至零后，取出放冷。然后用水稀釋至標線。

2.1.2 硝酸-高氯酸氧化法

分別取磷標準溶液（1.2.2）0.00 mL、0.50 mL、1.00 mL、3.00 mL、5.00 mL、10.00 mL、15.00 mL 和適量工業廢水 （事先用硫酸調節工業廢水pH不大于1）加入于50 mL錐形瓶中，加水至25 mL，然后分別加數粒玻璃珠，加2 mL硝酸在電加熱板上加熱濃縮至10 mL，冷后加5 mL硝酸，再加熱濃縮至10 mL，放冷。加3 mL高氯酸，加熱至高氯酸冒白煙，調節電加熱板溫度，使消解液在錐形瓶內壁保持回流狀態，直至剩下3～4 mL，放冷。向上述錐形瓶中分別加水10 mL、酚酞指示劑1滴。用氫氧化鈉溶液調節溶液顏色為微紅色，再滴加硫酸溶液使微紅剛好退去，充分混勻。轉移至50 mL具塞（磨口）刻度管中，用水稀釋至標線。

2.2 吸光度的測定

分別向（2.1.1）和（2.1.2）各份消解液中加入1 mL抗壞血酸溶液 （1.2.4）混勻，30 s后加入2 mL鉬酸鹽溶液（1.2.5）充分混勻。室溫下放置15 min后，使用光程為30 mm比色皿，在700 nm波長下，以水做參比，測定吸光度。再扣除空白試驗的吸光度即為樣品的吸光度。

2.3 工作曲線的繪制

以（2.2）所得不同體積磷標準溶液的吸光度值為橫坐標，對應的磷含量（單位：μg）為縱坐標，分別繪制過硫酸鉀氧化法和硝酸-高氯酸氧化法工作曲線，結果見圖1、圖2。

2.4 工業廢水樣品的測定

（2.2）得到采用過硫酸鉀氧化法和硝酸-高氯酸氧化法測定工業廢水樣品所得吸光度值，在相應的工作曲線上查得樣品的磷含量（單位：μg）。

圖1 采用過硫酸鉀氧化法繪制的工作曲線

圖2 采用硝酸-高氯酸氧化法繪制的工作曲線

2.5 總磷含量計算

總磷含量 C（單位：mg/L）按式（1）計算。

式中：

m—樣品測得含磷量的數值，μg；

v—測定用樣品體積的數值，mL。

3 結果討論

3.1 操作的安全性和簡便性

硝酸-高氯酸氧化法所用的硝酸和高氯酸均為強腐蝕性和易制爆化學品，均需要在公安局備案，采用該法對水樣進行預處理過程中，操作人員要非常小心避免皮膚被灼傷，同時因為加熱過程有大量毒氣產生，必須在通風櫥中進行加熱，操作人員必須穿戴防毒面具和防護眼鏡等勞保用品。而且該方法存在的最大問題是對操作人員的熟練程度要求很高，要求必須嚴格按照操作規程進行操作，硝酸和高氯酸混合物經加熱有引起爆炸的風險，水樣中有機物含量越高，爆炸的風險越大，因而不建議有機物含量較高的水樣采用該法進行測定[3]。

本文過硫酸鉀氧化法使用的立式壓力蒸汽滅菌器由上海博迅實業有限公司醫療設備廠生產，其由微電腦智能化控制，配備了超溫保護裝置和自漲式密封圈，具備自動排放冷空氣、低水位報警、斷水自控和超壓自泄的優點，操作簡便。操作人員只要按照操作規程正確操作、定期對安全閥和壓力表進行校驗、正確維護即可確保使用安全。

3.2 工作曲線的比較

從圖1和圖2可知，過硫酸鉀氧化法和硝酸-高氯酸氧化法得到的工作曲線相關系數R2分別為1和0.9987，說明過硫酸鉀氧化法得到的工作曲線線性最好，準確度較硝酸-高氯酸氧化法更高。

3.3 對同一工業廢水樣品的檢測結果

分別采用過硫酸鉀氧化法和硝酸-高氯酸氧化法對同一工業廢水樣品進行檢測，分別取1 mL、3 mL、5 mL同一樣品，兩種方法各得到三個總磷含量的結果，從表1可以看出，硝酸-高氯酸氧化法所得三個總磷含量檢測結果均偏低。

3.4 精密度試驗

取總磷含量1.00 mg/L的標準樣品1 mL，分別采用過硫酸鉀氧化法和硝酸-高氯酸氧化法檢測總磷含量，每種方法檢測四個平行樣，檢測結果見表2，從表2可以看出，兩種方法得到的標準偏差分別為0.001、0.003，相對標準偏差分別為0.0007、0.0028，從這兩個分析結果可以看出，過硫酸鉀氧化法比硝酸-高氯酸氧化法精密度更高。

表1 對同一工業廢水樣品的測定結果

表2 對總磷含量1.00 mg/L的標準樣品的測定結果

4 結論

采用過硫酸鉀氧化法對工業廢水中的總磷含量進行測定，比硝酸-高氯酸氧化法操作安全簡便，準確度和精密度更高，建議采用國家標準《GB 11893-89水質總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》對工業廢水樣品進行檢測時，優先考慮過硫酸鉀氧化法。