用改進的釩鉬酸銨比色法測定五氧化二磷

陳 璐

吉林省區域地質礦產調查所，吉林 長春 130022

0 引言

磷是一種重要的化工礦物原料，主要用于制作磷肥、以及化學試劑、殺蟲劑和防腐劑等，部分用以提取白磷、磷酸及其他磷酸鹽的礦物原料。工業上常用作煉制磷青銅，鑄造磷生鐵、鑄鐵等。另外磷存在于人體所有細胞中，是人體含量較多的元素之一，位列人體元素含量第六，約占成人體重的1%，也是維持骨骼和牙齒的必要物質，幾乎參與所有生理上的化學反應。自然界含磷礦物很多，有工業利用價值的主要為磷酸鈣[1]。傳統的釩鉬酸銨光度法用的比較廣泛，適用于很多實驗室，但過程依然繁復，在進行高含量分析時，不能進行重復取樣，需要重新進行樣品的前處理工作，給實際工作帶來一定的困擾。本論文主要探討的是對該方法進行部分改良，解決在實際工作中遇到的一些問題，不但可以節省工作強度，和降低實際成本，也能實現高含量樣品重復分析問題。

1 實驗部分

1.1 主要試劑及設備

主要試劑： 硝酸、 釩鉬銨、 鉬酸銨、 磷酸二氫鉀。

設備：紫外可見分光光度計、實驗室離心機。

1.2 標準溶液及試劑的配制

1.2.1 磷標準溶液

稱取在110 ℃烘干的基準磷酸二氫鉀0.191 7 g，溶于水中，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，此溶液為0.1 mg/mL五氧化二磷(實驗室用水均為一次去離子水)。

1.2.2 釩鉬酸銨顯色劑

(1)鉬酸銨10 g溶于100 mL水中，加熱50～60 ℃，冷卻。

(2)鉬酸銨0.3 g溶于50 mL水中，再加入1：3硝酸50 mL，冷卻。

(3)將溶液(1)徐徐倒入溶液(2)中，邊倒邊攪拌，再加入濃硝酸18 mL。

1.2.3 標準曲線的繪制

取0,100,200,400,600,800,1 000 μg磷標準溶液，分別加入100 mL容量瓶(或比色管)中，用水稀釋至體積約為60 mL，加入25%硝酸5 mL，準確加入10 mL釩鉬酸銨顯色劑，用水稀釋至刻度，搖勻，30 min后上分光光度計比色。

1.3 樣品分析對比

新方法：稱取0.100 0 g樣品于150 mL燒杯中，加入鹽酸10 mL、硝酸3 mL，在電熱板上加熱溶解并蒸發至濕鹽狀，然后加入少許硝酸，低溫蒸干，反復2～3次趕盡鹽酸，加硝酸2.5 mL及水15 mL，加熱溶解可溶鹽，倒入25 mL比色管中，用水定容至刻度，搖勻。取出部分置于實驗室離心機中進行離心10 min，準確移取5.0 mL于另一套25 mL比色管中，準確加入2.5 mL釩鉬酸銨顯色劑，用水稀釋至刻度，搖勻，30 min后進行光度測定。

原方法：稱取0.100 0 g樣品于150 mL燒杯中，加入鹽酸10 mL、硝酸3 mL，在電熱板上加熱溶解并蒸發至濕鹽狀，然后加入少許硝酸，低溫蒸干，反復2～3次趕盡鹽酸，加硝酸2.5 mL及水25 mL，加熱溶解可溶鹽，趁熱濾入50 mL容量瓶中，用熱水洗滌沉淀及燒杯各3次。濾液冷卻后，加入釩鉬酸銨顯色劑1 0 mL，用水稀釋至刻度，搖勻。30 min后光度測定[2,3,4](只闡述各參考文獻中相對比較簡單的一種)。

2 實驗結果

使用北京普析通用T6新世紀紫外可見分光光度計，選擇波長450 nm，用2 cm比色皿，在20 ℃、濕度46%條件下進行釩鉬酸銨比色改進法測量[5]。

采用的標準工作曲線濃度值依次設定為0，100，200，400，600，800，1 000 μg/100 mL,測得線性相關系數為R=0.999 9。具體情況見圖1。

圖1 標準工作曲線分析圖Fig.1 Analysis chart of standard working curve

然后依次測定待測樣品。具體數據見表1。

表1 標準樣品分析結果

依據《中華人民共和國地質行業礦產行業標準》中的《地質礦產實驗室測試質量管理規范》中對巖石礦物樣品化學成分分析的質量管理和有關精密度控制的程序要求，測量值的相對標準偏差必須小于根據標準樣品計算得出的YC值，即RSD%<判別值YC%，就表明所測量到數據值符合《地質礦產實驗室測試質量管理規范》有關數據準確度、精密度的要求[6]。具體數據見表2。

表2 測量值與真值的數據統計表

3 討論及注意事項

3.1 溶解過程

本方法樣品溶解過程依據來源于傳統的釩鉬酸銨光度法，在需要進行過濾的時候進行改進，后續步驟所消耗的試劑也進行同步變更。

3.2 固液分離

本實驗采用實驗室離心機實現固液分離，而不采取靜置12 h以上分離，主要出于以下兩方面：

(1) 靜置12 h以上分離導致整體分析時間過長，嚴重影響樣品的分析速度。

(2) 經實際實驗表明，靜置12 h以上并不能保證所有樣品實現固液分離，有部分樣品即使經過48 h依然不能完全固液分離，最終會導致實驗數據偏差很大。

3.3 方法優點

(1) 本方法不涉及過濾，節省工作強度、實驗成本和工作空間。

(2) 本方法定容器皿為25 mL比色管，相對于定容100 mL的容量瓶，大幅度省卻了一次去離子水和試劑用量，進一步節省工作強度和實驗成本。

(3) 遇到高含量磷樣品時可以直接重新取樣分析，本方法原液可以進行多次使用，實現離心過后的溶液，可以進行少取樣工作，重新分析，不必重復前處理待測樣品。

3.4 注意事項

(1) 采用電熱板加熱時，務必保證樣品迅速加熱至微沸狀態，然后低溫蒸干，盡可能的趕盡鹽酸。

(2) 加硝酸和水加熱溶解樣品時，盡量把溶液控制在5～10 mL，切勿蒸干，也不要留過大體積，以免不方便定容至25 mL比色管中。

(3) 濕度對顯色速度有影響，即25 ℃以上，5 min即可達到最深，15 ℃則需放置30 min才能顯色完全。

4 結論

從實驗過程來看，本次改良后的方法總體程度上節省了工作強度和成本，從實驗結果來看，準確度也完全能夠滿足《地質礦產實驗室測試質量管理規范》中的分析要求。本論文重點在于對老方法進行局部改良，整體過程靈感和方法依然來源于傳統方法。自注意到新途徑以來，通過幾經實驗和不斷完善，也不斷更新實驗中有可能影響實驗結果的地方，總體來看，本實驗方法的改進還是比較適合實際需要的。

致謝自寫這篇論文以來，非常感謝吉林省區域地質礦產調查所實驗室的陳義工程師的推薦和精心指導，在論文撰寫過程中及時對我遇到的困難和疑惑給予悉心指導，提出了很多有益的改善性意見，對此表示誠摯的謝意。同時，也非常感謝實驗室所有同事的熱心幫助，給我帶來極大的啟發。