濕法磷酸循環水磷含量的快速測定

龍 梅

(云南云天化紅磷化工有限公司，云南 開遠 661699)

近年來，隨著紅磷公司生產規模的不斷擴大，節能降耗工作的不斷開展，磷酸生產中循環水磷分析結果顯得尤為重要，提供循環水磷分析結果，可以及時確定裝置是否漏酸，磷是否進入循環水中。以前我部門分析磷是采用樣品在酸性條件下加入喹鉬檸酮試劑生成黃色沉淀，經過濾洗滌、干燥稱重，計算出磷含量。此方法分析時間太長，約需要3h，而且耗用大量的成本，分析過程中所需溶液配制比較繁瑣，而采用快速測定法（比色法），只需要30min 就可提供分析數據。

1 實驗部分

1.1 原理

1）喹鉬檸酮重量法：在酸性溶液中，磷酸根與喹鉬檸酮試劑反應生成磷鉬酸喹啉沉淀。經過濾洗滌后，在180℃下烘干稱重，即可求出五氧化二磷的含量[1]。

2）比色法：試液中正磷酸根離子在酸性介質中與鉬酸銨和偏釩酸鹽反應，生成穩定黃色配位化合物，于波長420nm 處，測其吸光度，算出磷含量[2]。

1.2 試劑和儀器

1.2.1 喹鉬檸酮試劑

溶液Ⅰ：溶解70g 鉬酸鈉于150mL 水中；

溶液Ⅱ：溶解60g 檸檬酸于85mL 硝酸和150mL 水的混合液中，冷卻；

溶液Ⅲ：在不斷攪拌下，緩緩把溶液Ⅰ加入到溶液Ⅱ中；

溶液Ⅳ：溶解5mL 喹啉于35mL 硝酸和100mL 水的混合液中；緩緩地把溶液Ⅳ加到溶液Ⅲ中，混合后放置24h，過濾，濾液加入280mL丙酮，用水稀釋至1000mL，混勻，貯存于聚乙烯瓶中；

硝酸溶液（1+1）：量取100mL 濃硝酸注入100mL 蒸餾水中，混勻即可；

1.2.2 釩鉬酸銨試劑

稱取20g 鉬酸銨，用500mL 水加熱液溶解，鉬酸銨溶解后，加入1g 偏釩酸銨并溶解。待溶液冷卻后，在攪拌下緩慢加入140mL 濃硝酸，冷卻后用水稀釋至1000mL，混勻；磷標準溶液(2mg/mLP2O5) ：稱取3.8346g 預先在105℃干燥2h 的磷酸二氫鉀，用水溶解后，稀釋至1000ml后混勻。此溶液1mL 含磷(P2O5)2mg；磷標準溶液 (0.2mg/mLP2O5)：吸取磷標準溶液 (2mg/mLP2O5)50mL 溶液于500mL 容量瓶中，用水稀釋至刻度混勻。此溶液1mL 含磷(P2O5)0.2mg。

1.2.3 儀器

G4 玻砂坩堝：G4，容積30mL；干燥箱：室溫-300℃；

分光光度計：722 型分光光度計。

1.3 標準曲線的繪制

準 確 量 取0.00、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、15.00mL 每mL 含0.2mg 五氧化二磷的標準溶液于7 個100mL 的容量瓶中，再分別加入25mL 釩鉬酸銨試劑，加水稀釋至刻度。搖勻，靜止15min，在分光光度計上，于420nm 波長處，用1cm 的比色皿，以試劑空白為參比，測其吸光度。繪制標準曲線[3]（圖1）。

圖1 釩鉬酸銨曲線

1.4 樣品分析

1.4.1 重量法

稱取0.8～1g(精確至0.0002g) 試液于事先加入10mL（1+1）硝酸的250mL 容量瓶中，輕搖片刻。加水至刻度搖勻干過濾，吸取濾液10.00mL于500mL 的錐形瓶中，加入（1+1）硝酸10mL，加水至100mL，加熱至微沸，緩緩加入35mL 喹鉬檸酮試劑，微沸1min（不時地搖動錐形瓶），取下冷卻至室溫，用預先干燥至恒重的玻砂坩堝過濾，先將上層清液濾完，然后用傾洗法洗沉淀1～2 次(每次用25mL 水洗)，將沉淀移入坩堝中，再用水繼續洗滌，所用洗水共約50～100mL，將坩堝連同沉淀放入180±2℃干燥箱中干燥45min。移入干燥器中，冷卻至室溫，稱量。

1.4.2 比色法

稱取1～2 g(精確至0.0002g) 試液于100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度，搖勻。取適量該溶液于100mL 容量瓶中，加入25mL 釩鉬酸銨試劑。用水稀釋至刻度，搖勻，放置15min，在分光光度計上，于420nm 波長處，用1cm 的比色皿，以試劑空白為參比，測其吸光度。

1.5 計算

1.5.1 喹鉬檸酮重量法式中：m1為沉淀和坩堝的質量，g；m2為空坩堝的質量，g；m 為試樣的質量，g；0.03207 為磷鉬酸喹啉沉淀換算為五氧化二磷的系數。

1.5.2 比色法式中：A 為試樣的吸光度；a 為標準曲線的截距；b 為標準曲線的斜率；m 為試樣的質量，g；V 為吸取試液的體積，mL。

1.6 允許誤差

1)喹鉬檸酮重量法：同一實驗室平行測定結果的絕對差值不大于0.3%。

2)比色法：同一實驗室平行測定結果的絕對差值不大于0.2%。

2 結果討論

2.1 方法的確定

選取5 個循環水，用比色法測定磷含量，并與重量法測定的結果進行比較。其結果誤差見表1。

表1 不同樣品磷分析結果的對照實驗

由表1 可知，比色法與重量法比較，循環水中磷分析結果的誤差范圍在-0.01%～0.03%內，小于分析允許誤差，能滿足生產控制需要。

2.2 分析時間的確定

采用重量法和比色法分別對同一個樣品的分析時間進行了對比情況，時間對比情況見表2。

表2 同一個樣品兩種分析方法時間對照

由表2 可知，比色法與重量法比較，重量法時間大約需要3.0h，比色法只需要0.5h，大大縮短分析時間，能快速提供分析結果，及時指導生產。

3 結論

比色法與重量法比較，分析結果的誤差為-0.01%～0.03%，測定結果滿足過程控制的需要。用比色法時間可縮短2.5 h，能及時提供分析結果，便于磷酸裝置的工藝控制。比色法分析快速，操作簡便，減輕了勞動強度、節約大量成本。