磷鉬黃分光光度法測定磷系阻燃粘膠纖維中磷含量

劉慧杰，徐逸群

（1. 上海城市水資源開發(fā)利用國家工程中心有限公司，上海 200082；2. 上海市紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所，上海 200082）

磷鉬黃分光光度法測定磷系阻燃粘膠纖維中磷含量

劉慧杰1，徐逸群2

（1. 上海城市水資源開發(fā)利用國家工程中心有限公司，上海 200082；2. 上海市紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所，上海 200082）

建立了分光光度法測定磷系阻燃粘膠纖維中磷含量的方法，對測定條件進(jìn)行優(yōu)化。提出采用硫酸―過氧化氫濕法消解磷系阻燃粘膠纖維的消解體系，使用磷鉬黃分光光度法測定磷含量。結(jié)果表明：在最優(yōu)化條件下，磷元素在0.00 mg/L～10.0 mg/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為R2＝0.999 8，加標(biāo)回收率為83.3%～111%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.0%～2.4%。該方法用于測定阻燃粘膠纖維中磷含量操作簡單、快速、準(zhǔn)確。

分光光度法；粘膠纖維；濕法消解；磷含量

粘膠纖維是產(chǎn)量最大的再生纖維素纖維[1]，是重要的紡織原料，應(yīng)用十分廣泛。粘膠纖維的主要缺點(diǎn)是容易燃燒，為了解決其易燃問題，近年來市場上開發(fā)出一系列的阻燃粘膠纖維。磷系阻燃粘膠纖維系指在粘膠纖維中添加磷系阻燃劑達(dá)到阻燃的目的，該阻燃纖維具有阻燃高效、環(huán)境友好等特點(diǎn)。磷系阻燃粘膠纖維中的磷含量是阻燃性能的間接表征指標(biāo), 也是目前生產(chǎn)阻燃產(chǎn)品采用的阻燃性能過程控制指標(biāo)。在貿(mào)易結(jié)算中，磷系阻燃粘膠纖維中磷含量也是貿(mào)易結(jié)算雙方關(guān)心的指標(biāo)。因此，建立快速、準(zhǔn)確的磷含量檢測方法十分必要。

測定磷含量的方法主要有原子發(fā)射法[2]、原子吸收法[3]、X-射線熒光光譜分析法[4]、離子色譜法[5]、重量分析法[6]以及分光光度法[7]。分光光度法由于操作簡單，對儀器、環(huán)境和人員要求相對降低，具有易于普及和推廣的優(yōu)勢。

本文根據(jù)阻燃粘膠纖維的特點(diǎn)，建立了磷鉬黃分光光度法測定磷含量的方法，并對方法的精密度、回收率等方面進(jìn)行研究。結(jié)果表明，該方法具有常溫操作方便、快速、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好等特點(diǎn)，滿足常規(guī)的檢測要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 實驗

1.1 儀器和設(shè)備

分光光度計（配有光程30 mm的比色皿），控溫式電熱板（0～500℃），具塞磨口三角燒瓶（容量100mL），所有玻璃器皿均在10% HNO3溶液中浸泡24 h后使用。

1.2 試劑

除非另有說明，實驗均使用分析純試劑。實驗用水符合GB/T 6682三級水要求。

硫酸，密度為1.84 g/mL；過氧化氫溶液，ω (H2O2)＝30%；磷標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg/L）：稱取于110℃下干燥至恒重的磷酸二氫鉀（優(yōu)級純）(0.439 3±0.001) g，溶于水中，定容至1 000 mL。氫氧化鈉溶液，ω (NaOH)＝40%：稱取40 g氫氧化鈉溶解于100 mL水中；體積分?jǐn)?shù)為10 %的硫酸溶液：量取1體積硫酸，緩慢注入9體積水中；釩―鉬酸銨溶液：稱取25 g鉬酸銨溶解于400 mL水中；然后稱取1.0 g偏鉬酸銨溶液與300 mL熱水中；將鉬酸銨溶液加入到偏鉬酸銨溶液中，攪拌均勻，冷卻后，定容至500 mL。

1.3 測試步驟

1.3.1 試樣的消解

將樣品混合均勻后，稱取約0.1 g（精確至1 mg）放入三角燒瓶中，加入3 mL硫酸和1 mL過氧化氫溶液，混合均勻。將三角燒瓶置于控溫式電熱板上，調(diào)節(jié)加熱溫度，加熱至試樣完全溶解（溶液呈深褐色），待瓶壁上無褐色溶液附著時，冷卻后加入過氧化氫溶液，再次加熱直至溶液變成無色。

1.3.2 校正溶液的制備和工作曲線的繪制

從100.0 mg/L磷標(biāo)準(zhǔn)溶液中，分別移取0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL磷標(biāo)準(zhǔn)溶液放入6只50 mL 的容量瓶中，再分別加入8 mL釩―鉬酸銨和10 mL的10%硫酸溶液，溶液搖勻。

室溫下放置15 min后，在波長400 nm處分別測定吸光度，同時做空白試驗?？鄢瞻自囼灥奈舛?，對應(yīng)磷標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度做工作曲線。

1.3.3 測定

將消解液冷卻至室溫，定容至100 mL。移取20.0 mL至三角燒瓶內(nèi)，加入10 mL水，滴入2滴酚酞指示液。滴加氫氧化鈉溶液（40%）至溶液顯微紅色，加入8 mL釩鉬酸銨溶液和10 mL的10%硫酸溶液，按照測試步驟“1.3.2”進(jìn)行顯色，測定溶液的吸光度，扣除空白試驗的吸光度，從工作曲線上查得比色液的磷濃度。

1.4 計算

式中：X為試樣中磷元素的含量，mg/kg；C為從工作曲線中查得比色液中磷濃度，mg/L；V為消解液體積，mL；F為稀釋倍數(shù)；m為樣品的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 實驗原理

磷系阻燃粘膠纖維被消解以后，磷元素轉(zhuǎn)化為正磷酸根。在酸性溶液中，磷酸根（PO43-）和釩鉬酸鹽形成黃色絡(luò)合物。在400 nm下進(jìn)行比色測定。通過與標(biāo)準(zhǔn)曲線系列溶液比較，計算出磷含量。涉及的主要化學(xué)反應(yīng)方程式如式（2）所示。

2.2 最佳吸收波長的選擇

磷酸根和釩鉬酸鹽形成的絡(luò)合物，其最大吸收波長位于紫外區(qū)。但是過量的鉬酸根在紫外區(qū)也有強(qiáng)烈的吸收，會干擾測定。因此，確定吸收波長在400 nm處，以達(dá)到合適的吸光度和減少干擾的目的。

2.3 顯色溶液酸度的控制

顯色液的酸度影響絡(luò)合物的穩(wěn)定性及絡(luò)合物顯色情況。為考察不同酸度對磷鉬黃顯色的影響，在其他條件相同的情況下，改變10%的硫酸溶液的加入量，考察對顯色體系的影響，結(jié)果如表1所示。當(dāng)硫酸溶液的為0 mL，吸光度偏高且不穩(wěn)定，當(dāng)硫酸用量在4 mL～12 mL吸光度穩(wěn)定。為控制最佳酸度，本試驗中取10 mL硫酸溶液。

表1 酸度對吸光度的影響

2.4 顯色劑用量

為優(yōu)化顯色劑用量，在6個容量瓶中分別加入一定量的磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入10 mL的10%硫酸溶液，加入不同量的釩鉬酸銨溶液，在400 nm處，以試劑空白為對照測其吸光度。實驗表明，顯色劑用量在10 mL吸光度達(dá)到最大值，因此，本實驗選用顯色劑用量為10 mL。

表2 顯色劑用量對吸光度的影響

2.5 顯色時間的影響

取一定量的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入顯色劑以后，每隔2 min測定一次吸光度。吸光度與顯色時間的關(guān)系如表3所示。結(jié)果表明：在14 min～16 min吸光度達(dá)到最大值，14 min以后穩(wěn)定不變。因此，本方法選擇15 min作為最佳顯色時間。

表3 顯色時間對吸光度的影響

2.6 絡(luò)合物的穩(wěn)定性

考察顯色后絡(luò)合物的穩(wěn)定性，結(jié)果表明絡(luò)合物穩(wěn)定性良好，2 h之內(nèi)吸光度不變，足夠可以保證測定結(jié)果的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。

2.7 工作曲線的繪制

按照測試步驟“1.3.2”，吸光度對應(yīng)磷標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度作圖。在0.0 mg/L～10.0 mg/L的濃度范圍內(nèi)，線性回歸方程y＝0.081 2 x＋0.025 5，R2＝0.999 8，由此可見，該方法線性關(guān)系良好。

2.8 方法的精密度及準(zhǔn)確度

取3份試樣進(jìn)行平行測定（n＝6），結(jié)果如表4所示。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為2.0%～2.4%，由此可見，本方法同一試樣的平行測定結(jié)果偏差較小。精密度試驗的RSD均小于5%，說明操作誤差較小，方法穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可信度較高。

表4 精密度試驗結(jié)果（n＝6）

2.9 回收率試驗

取2份消解液，進(jìn)行測定。然后分別向消解液中加入磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，按試樣測試步驟進(jìn)行加標(biāo)回收試驗。其測定結(jié)果如表5所示。由表5可見加標(biāo)回收率為83.3%～111%，方法準(zhǔn)確度高。

表5 方法回收率試驗

3 結(jié)論

1）采用磷鉬黃顯色體系檢測磷系阻燃粘膠纖維中磷元素含量，該方法可在常溫下進(jìn)行顯色，方法方便快捷。2）本法試樣加標(biāo)回收率為83.3%～111%，測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.0%～2.4%，滿足檢測工作要求。3）本方法有檢測成本低、操作簡單、準(zhǔn)確、快速等特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

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Determination of Phosphorus Content in Phosphorous Flame-retardant Viscose Fibre by Spectrophotometric Method Using Phosphorus Molybdenum Yellow System

LIU Hui-jie1, XU Yi-qun2
（1. Shanghai National Engineering Research Center of Urban Water Resources Co., Ltd, Shanghai 200082, China; 2. Shanghai Textile Industry Institute of Technical Supervision, Shanghai 200082, China）

Spectrophotometric method was developed for the detection of phosphorus content in phosphorous flame-retardant viscose fibre. The determination parameters were optimized. Sulfuric acid and hydrogen peroxide was used as digestive reagent. Ammonium molybdate-ascorbic acid was used as comogenic reagent. Phosphorus content was detected by spectrophotometric method using phosphomolybdic yellow spectrophotometry. The results showed that the linear range was from 0.10 mg/L to 10.0 mg/L. The RSD was from 2.0% to 2.4% and the recovery was from 83.3% to 111%. The method features simplicity, high accuracy and short assay time.

spectrophotometric method; viscose fibre; wet digestion; phosphorus content

O657.32

A

1009-220X(2016)06-0038-04

10.16560/j.cnki.gzhx.20160610

2016-09-13

劉慧杰（1986～），女，工程師，碩士；主要從事水質(zhì)檢測工作。