電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定磷石膏中的水溶性五氧化二磷

向元斌

(樂山市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，四川樂山 614000)

水溶性磷含量是評價磷石膏產(chǎn)品質(zhì)量，特別是用于建材的磷石膏產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標［1–2］，因此準確測定磷石膏中水溶性磷含量對控制和提高磷石膏產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定其后延產(chǎn)品的質(zhì)量控制、促進磷石膏的綜合利用具有重要意義。磷石膏中的磷含量的測定較常用檢測方法有磷鉬酸喹啉重量法、磷鉬酸喹啉容量法和偏釩酸銨分光光度法(雙波長法和單波長法)［3–4］。這些方法雖然重現(xiàn)性好，準確度高，較為成熟，檢測部門不需要昂貴的儀器投入，但對操作人員業(yè)務素質(zhì)要求較高，另外這些方法操作步驟冗長，需消耗大量試劑、產(chǎn)生廢水廢液，檢驗周期長。

超聲波技術(shù)用于樣品前處理提取固體樣品中的待測元素，具有制樣效率高、重現(xiàn)性好、操作省時省力的特點，逐漸被國內(nèi)外的分析工作者采用［5–6］。電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP–OES)功能強大，樣品待測組分只要能溶解(熔融)到溶液中后，即可用ICP–OES檢測出待測組分的含量，ICP–OES還具有線性范圍寬，基體干擾小，分析速度快，操作簡便、消耗試劑少、省時省力的特點，在各檢測領(lǐng)域得到越來越多的應用［7–15］。目前還未有利用ICP–OES測定磷石膏中水溶性磷的報道。

筆者采用超聲波技術(shù)提取磷石膏樣品中水溶性五氧化二磷組分后，用電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP–OES)測定樣品中水溶性五氧化二磷的含量，取得了滿意的結(jié)果。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：iCAP 6300型，美國賽默飛世爾科技有限公司；

超聲波清洗器：SG5200HPT型，上海冠特超聲儀器有限公司；

五氧化二磷標準儲備溶液：1.0 mg／mL，準確稱取在105～110℃條件下干燥至恒重的優(yōu)級純磷酸二氫鉀1.917 5 g于1 000 mL容量瓶中，加入適量水溶解并加入濃硝酸2～3 mL，混勻，再加水稀釋至標線，混勻［2］；

五氧化二磷系列標準工作溶液：分別準確吸取五氧化二磷標準儲備溶液0，0.50，2.00，5.00，10.00，15.00，20.00 mL于7只100 mL容量瓶中，加5 mL硝酸溶液(1+1)，用高純水定容至標線，搖勻，配制成質(zhì) 量 濃 度 為0.0，5.0，20.0，50.0，100.0，150.0，200.0 mg／L的五氧化二磷系列標準工作溶液；

實驗所用試劑為優(yōu)級純；

實驗用水為電阻率大于18 MΩ·cm的高純水。

1.2 儀器工作條件

功率：1 150 W；泵速：50 r／min；輔助氣流量：0.5 L／min；霧化器氣流量：0.55 L／min；冷卻氣流量：15 L／min；觀測高度：15 mm；觀測方式：水平；積分時間：10 s；標準玻璃同心霧化器；檢測波長：178.284 nm；CID固體檢測器。

超聲波清洗器清洗溫度為室溫。

1.3 實驗方法

樣品粉碎后，在烘箱(40±2)℃下，烘3 h后，放入干燥器中冷卻至室溫，稱取5 g試樣(精確到0.2 mg)，經(jīng)漏斗全部轉(zhuǎn)移至250 mL的容量瓶中，用大約50 mL水沖洗漏斗中可能殘余的試樣至容量瓶中，將容量瓶放超聲波清洗器中，在功率為500 W、工作頻率為45 kHz下，常溫超聲10 min，取出，靜置30 min后，加25 mL硝酸溶液(1+1)，用水定容至標線，用中速濾紙干過濾，棄去最初幾毫升濾液不要，濾液待測。在儀器工作條件下，用ICP–OES測定樣品溶液的光譜強度。同時隨同試樣做空白試驗。

若五氧化二磷提取液濃度超出工作曲線線性范圍，可吸取5.00 mL制備好的濾液，置于100 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸溶液(1+1)，用水稀釋至標線，搖勻后測定。按工作曲線方程，計算出樣品中的五氧化二磷質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 譜線選擇、共存元素的干擾和基體效應

iCAP 6300全譜直讀型ICP–OES對任一元素可選取多條特征譜線進行同時測定。試驗分別從儀器波長特征譜線庫中選取典型性的177.495，178.284，213.618 nm 3條特征譜線進行測定。五氧化二磷質(zhì)量濃度在0～200 mg／L范圍內(nèi)，3條譜線的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.999 47，0.999 96，0.999 81。在213.618 nm處銅元素干擾磷的測定，雖然磷石膏中銅含量較低，這種干擾可以不考慮，但考慮到178.284 nm和177.495，213.618 nm波長比較，背景值最低，譜峰較為尖銳，幾乎沒有干擾，靈敏度較高，穩(wěn)定性和線性相關(guān)系數(shù)好，故選擇178.284 nm用于分析譜線波長，使用178.284 nm波長檢測缺點就是檢測前儀器需要一定時間的高純氬氣吹掃。由于水溶性磷提取過程以用水為溶劑，大量的基體CaSO4微溶于溶于水，因此可以不考慮基體干擾效應。

2.2 工作曲線繪制

在1.2儀器工作條件下，測定系列五氧化二磷標準溶液(0.0，5.0，20.0，50.0，100.0，150.0，200.0 mg／L)的光譜強度，以五氧化二磷的質(zhì)量濃度為橫坐標，光譜強度為縱坐標，繪制工作曲線。五氧化二磷標準溶液的質(zhì)量濃度在0.0～200.0 mg／L范圍內(nèi)與光譜強度線性相關(guān)，線性方程為y=747.9x+219.7，線性相關(guān)系數(shù)為0.999 96。

2.3 方法檢出限

以試劑空白溶液11次測定結(jié)果標準偏差的3倍作為方法的檢出限，結(jié)果見表1。

表1 方法的檢出限 μg／mL

2.4 精密度試驗

按1.3實驗方法，分別對3個磷石膏樣品測定了6次，結(jié)果見表2。由表2可知，測定結(jié)果的相對標準偏差為0.95%～1.11%，說明該方法具有較高的精密度。

表2 精密度試驗結(jié)果 (n=6) %

2.5 回收試驗

對3個磷石膏樣品進行加標回收試驗，結(jié)果見表3。由表3可以看出，磷的回收率在98%～102%之間，表明方法具有較高的準確度。

表3 回收試驗結(jié)果

2.6 對照試驗

對3個不同含量的樣品，分別采用GB/T 23456–2009 《研磨提取水溶性磷后釩鉬黃雙波長光度法》法和本法進行測定，測定結(jié)果見表4。

表4 超聲波法與國標法比對結(jié)果 %

由表4可知，兩種方法測定結(jié)果的相對誤差為0.50%～1.00%，說明兩種方法沒有明顯的差異，表明采用超聲波提取磷石膏中的五氧化二磷，完全能達到和用人工反復研磨一樣的提取效果，而且更方便，省時省力。

3 結(jié)語

采用超聲波技術(shù)和ICP–OES結(jié)合快速測定磷石膏中磷含量的方法，具有線性范圍寬，精密度與準確度高，操作簡便快速，試劑消耗少的特點，該法可應用于磷石膏的水溶性五氧化二磷的檢測。

［1］陳和全.濕法磷酸生產(chǎn)中副產(chǎn)物磷石膏的綜合利用［J］.磷肥與復肥，2009，24(4): 68–69.

［2］GB／T 23456–2009 磷石膏［S］.

［3］GB／T 1871.1–1995 磷礦石和磷精礦中五氧化二磷含量的測定 磷鉬酸喹啉重量法和容量法［S］.

［4］GB／T 10209.2–2010 磷酸一銨、磷酸二銨及其測定方法［S］.

［5］高善民，周丕生.復混肥料中磷和鉀的超聲波–ICP–OES快速測定法［J］.上海交通大學學報(農(nóng)業(yè)科學版)，2013，31(3): 39–43.

［6］潘見，黃信龍，張文成，等.超聲萃取–色譜分離農(nóng)殘檢測樣品前處理方法及裝置研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2007，35(17): 5 070–5 071，5 090.

［7］楊曉梅，趙清.磷石膏化學成分的ICP–AES分析方法［J］.硫磷設計與粉體工程，2008(6): 39–40.

［8］羅曉光，郭懋嫻，朱旦兮.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時測定磷礦和磷肥樣品中高含量磷及其他常量元素［J］.分析化學，1992，20(7): 866.

［9］馮曉軍，羅廉明，陳晶亮，等.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法快速測定磷礦石中主次量組分［J］.巖礦測試，2009，28(4): 399–400.

［10］應騰遠，劉文甫，馮杰.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定磷鐵中磷、錳、鈦和鋁［J］.理化檢驗：化學分冊，2011，47(8): 109–110，116.

［11］王明銳，袁友明，陶寧麗.離子光譜法測定鈣鎂磷肥中有效磷含量［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012(7): 16，21.

［12］郭振華.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定磷礦石中常量元素硅磷硫鈣鎂鋁鐵鈦錳［J］.巖礦測試，2012，31(3): 446–449.

［13］王明銳，袁友明，路磊. ICP–AES法測定過磷酸鈣中有效磷的含量［J］.光譜儀器與分析，2006(Z1): 186–188.

［14］葉建平，周西林.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鑄造鋁合金中磷含量［J］.理化檢驗：化學分冊，2013，49(6): 51–52,56.

［15］辛仁軒. 等離子體發(fā)射光譜分析［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2005: 244–253.