一、方法選擇
水中磷的測定,通常按其存在的形式而分別測定總磷、溶解性正磷酸鹽和總溶解性磷。
正磷酸鹽的測定可采用離子色譜法、鉬銻抗光度法、氯化亞錫還原鉬藍法(靈敏度較低,干擾也較多),而孔雀綠-磷鉬雜多酸法是靈敏度較高,且容易普及的方法。羅丹明 6G(Rh6G)熒光分光光度法靈敏度最高。
二、樣品的采集與保存
總磷的測定,于水樣采集后,加硫酸酸化至pH≤1 保存。溶解性正磷酸的測定,不加任何保存劑,于2～5 ℃冷處保存,在24 h內進行分析。
三、水樣的預處理
采集的水樣立即經0.45 μm微孔濾膜過濾,其濾液供可溶性正磷酸鹽的測定。濾液經下述強氧化劑的氧化分解,測得可溶性總磷含量。
1.過硫酸鉀消解法
(1)儀器
①醫用手提式高壓蒸汽消毒器或一般民用壓力鍋,1～1.5kg/cm2;②電爐,2 kW;③調壓器,2 kvA,0～220V;④50 ml(磨口)具塞刻度管。
(2)試劑
5%過硫酸鉀溶液:溶解5 g過硫酸鉀于水中,并稀釋至100 ml。
(3)步驟
①吸取25.0 ml混勻水樣(必要時,酌情少取水樣,并加水至25 ml,使含磷量不超過30μg)于50 ml具塞刻度管中,加過硫酸鉀溶液4 ml,加塞后管口包一小塊紗布并用線扎緊,以免加熱時玻璃塞沖出。將具塞刻度管放在大燒杯中,置于高壓蒸汽消毒器或壓力鍋加熱,待鍋內壓力達1.1 kg/cm2(相應溫度為120 ℃)時,調節電爐溫度使保持此壓力30 min后,停止加熱,待壓力表指針降至零后,取出放冷。如溶液混濁,則用濾紙過濾,洗滌后定容。
②試劑空白和標準溶液系列也經同樣的消解操作。
(4)注意事項
①如采樣時水樣用酸固定,則用過硫酸鉀消解前將水樣調至中性。
②一般民用壓力鍋,在加熱至頂壓閥出氣孔冒氣時,鍋內溫度約為120 ℃。
③當不具備壓力消解條件時,亦可在常壓下進行,操作步驟如下:分取適量混勻水樣(含磷不超過30 μg)于150 ml錐形瓶中,加水至50 ml,加數粒玻璃珠,加1 ml(3+7)硫酸溶液,5 ml5%過硫酸鉀溶液,置電熱板或可調電爐上加熱煮沸,調節溫度使保持微沸30～40 min,至最后體積為10 ml。放冷,加1滴酚酞指示劑,滴加氫氧化鈉溶液至剛呈微紅色,再滴加1 mol/L硫酸溶液使紅色褪去,充分搖勻。如溶液不澄清,則用濾紙過濾于50 ml比色管中,用水洗錐形瓶及濾紙,一并移入比色管中,加水至標線,供分析用。
2.硝酸-硫酸消解法
(1)儀器
①可調溫度的電爐或電熱;②125 ml凱氏燒瓶。
(2)試劑
①硝酸(ρ=1.40 g/ml);②(1+1)硫酸;③硫酸(1/2 H2SO4):1 mol/L;④氫氧化鈉溶液:1 mol/L,6mol/L;⑤1%酚酞乙指示液。
(3)步驟
吸取25.0 ml水樣置于凱氏燒瓶中,加數粒玻璃珠,加2 ml(1+1)硫酸及2～5 ml硝酸在電熱板上或可調電爐上加熱至冒白煙,如液體尚未清澈透明,放冷后,加5 ml硝酸,再加熱至冒白煙,并獲得透明液體。放冷后加約30 ml水,加熱煮沸約5 min。放冷后,加1滴酚酞指示劑,滴加氫氧化鈉溶液至剛呈微紅色,再滴加1 mol/L硫酸溶液使微紅正好褪去,充分混勻,移至50 ml比色管中。如溶液渾濁,則用濾紙過濾,并用水洗凱氏燒瓶和濾紙,一并移入比色管中,稀釋至標線,供分析用。
3.硝酸高氯酸消解法
(1)儀器
①可調溫度電爐或電熱板;②125 ml錐形瓶。
(2)試劑
①硝酸(ρ=1.40 g/ml);②氯酸(優級純):含量70%～72%;③硫酸(1/2 H2SO4):1 mol/L;④氫氧化鈉溶液:1 mol/L,6 mol/L;⑤1%酚酞指示劑。
(3)步驟
吸取25.0 ml水樣置于錐形瓶中,加數粒玻璃珠,加2 ml硝酸,在電熱板上加熱濃縮至約10 ml。冷卻后加5 ml硝酸,再加熱濃縮至約10 ml,放冷。加3 ml高氯酸,加熱至冒白煙時,可在錐形瓶上加小漏斗或調節電熱板溫度,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。加水10 ml,加1滴酚酞指示劑,滴加氫氧化鈉溶液至剛呈微紅色,再滴加1mol/L硫酸溶液使微紅正好褪去,充分混勻,移至50 ml比色管中。如溶液混濁,可用濾紙過濾,并用水充分洗錐形瓶及濾紙,一并移入比色管中,稀釋至標線,供分析用。
(4)注意事項
①消解時需在通風櫥中進行。
②視水樣中有機物含量及干擾情況,硝酸和高氯酸用量可適當增減。
③高氯酸與有機物的混合物,經加熱可能產生爆炸,應注意防止這種危驗的產生。不要往可能含有有機物的熱溶液中加入高氯酸;含有有機物水樣的消解總要先用硝酸處理而后使用高氯酸完成消解過程。
④絕對不可將消解液蒸干。
四、鉬銻抗分光光度法
1.方法原理
在酸性條件下,正磷酸鹽與鉬酸銨、酒石酸銻氧鉀反應,生成磷鉬雜多酸,被還原劑抗壞血酸還原,則變成藍色絡合物,通常即稱磷鉬藍。
2.干擾及消除
砷含量大于2 mg/L有干擾,可用硫代硫酸鈉除去。硫化物含量大于2 mg/L有干擾,在酸性條件下通氮氣可以除去。六價鉻大于50 mg/L有干憂,用亞硫酸鈉除去。亞硝酸鹽大于1 mg/L有干擾,用氧化消解或加氨磺酸均可以除去。鐵濃度為20 mg/L,使結果偏低5%;銅濃度達10 mg/L不干擾;氟化物小于70 mg/L也不干擾。水中大多數常見離子對顯色的影響可以忽略。
3.方法的適用范圍
本方法最低檢出濃度為0.01 mg/L(吸光度A=0.01 時所對應的濃度);測定上限為0.6 mg/L。可適用于測定地表水、生活污水及化工、磷肥、機加工金屬表面磷化處理、農藥、鋼鐵、焦化等行業的工業廢水中的正磷酸鹽分析。
4.儀器
分光光度計。
5.試劑
①(1+1)硫酸;②10%抗血酸溶液:溶解10 g抗壞血酸于水中并稀釋至100 ml。該溶液貯存在棕色玻璃瓶中,在約4 ℃可穩定幾周。如顏色變黃,則棄去重配;③銀酸鹽溶液;④濁度-色度補償液:混合兩份體積的(1+1)硫酸和一份體積的10%抗壞血酸溶液,此溶液當天配制;⑤磷酸鹽貯備溶液;⑥磷酸鹽標準溶液:臨用時現配。
6.步驟
(1)校準曲線的繪制
取數支50 ml具塞比色管,分別加入磷酸鹽標準使用液0、0.50、1.00、3.00、5.00、10.0、15.0 ml,加水至50 ml。
①顯色:向比色管中加入1 ml10%抗壞血酸溶液,混勻。30s后加2 ml 鉬酸鹽溶液充分混勻,放置15 min。
②測量:用10 mm或30 mm比色皿,于700 nm波長處,以零濃度溶液為參比,測量吸光度。
(2)樣品測定
分取適量經濾膜過濾或消解的水樣(使含磷量不超過30 μg)加入50 ml比色管中,用水稀釋至標線。以下按繪制校準曲線的步驟進行顯色和測量。減去空白試驗的吸光度,并從校準曲線上查出含磷量。
7.計算
式中:m——由校準曲線查得的磷量(μg);V——水樣體積(ml)。
8.精密度和準確度
統一分析2.06 mg/L的含磷水樣,13個實驗室用K2S2O8消解時,室間相對標準偏差是1.33%,相對誤差為1.74%;六個實驗室用HNO3-HClO4解時,室間相對標準偏差是1.49%,相對誤差為+1.85%。
各實驗室分析地表水和業廢水的精密度和準確度,見表1。
表1 各實驗室測定實際水樣的精密度和準確度
水樣類型含量(P,mg) | 實驗室數 | 消解方法 | 單個實驗室相對標準偏差(%) | 加標回收率(%) |
地表水0.02~2.54 | 14 | K2S2O8 | 0.3~1.3 | 90.5~105 |
工業廢水0.06~6.17 | 14 | K2S2O8 | 0.18~13.7 | 90~106 |
地表水0.07~2.29 | 6 | HNO3-HClO4 | 0.9~8.1 | 97.2~104 |
工業廢水0.40~1.53 | 5 | HNO3-HClO4 | 0.89~2.12 | 97.4~101 |
9.注意事項
①如試樣中色度影響測量吸光度時,需做補償校正。在50 ml比色管中,分取與樣品測定相同量的水樣,定容后加入3 ml濁度補償液,測量吸光度,然后從水樣的吸光度中減去校正吸光度。
②室溫低于13 ℃時,可在20～30 ℃水浴中顯色15min。
③操作所用的玻璃器皿,可用(1+5)鹽酸浸泡2h;或用不含磷酸鹽的洗滌劑刷洗。
④比色用后應以稀硝酸或鉻酸洗液浸泡片刻,以除去吸附的鉬藍有色物。