抗壞血酸還原法測定工作場所空氣中的磷酸含量

侯霞，趙雁冰，張文超，麻兵繼

（1.唐山出入境檢驗檢疫局，河北唐山063000；2.河南農業(yè)大學，河南鄭州450002）

抗壞血酸還原法測定工作場所空氣中的磷酸含量

侯霞1，趙雁冰1，張文超1，麻兵繼2

（1.唐山出入境檢驗檢疫局，河北唐山063000；2.河南農業(yè)大學，河南鄭州450002）

為了建立工作場所空氣中磷酸含量的測定方法，利用磷酸與鉬酸銨生成磷鉬酸銨，抗壞血酸再將磷鉬酸銨還原生成藍色絡合物的性質，對抗壞血酸還原法進行了優(yōu)化。結果表明：空氣樣品中加入4.5 mol/L硫酸溶液4.0 mL、40 g/L鉬酸銨溶液1.0 mL、17 g/L抗壞血酸溶液1.5 mL，沸水浴顯色反應25 min，最后在815 nm波長處進行檢測，磷酸檢出限為0.016 μg/mL，最低檢出濃度為0.011 μg/mL（以采集75 L空氣樣品計），測定范圍2～200 μg，回收率98.0%～101.7%。該方法簡單快捷、靈敏度高、試劑用量少，適合工作場所空氣中的磷酸含量測定。

空氣；檢測；磷酸；抗壞血酸還原法

磷酸是一種重要的無機酸，在磷酸鹽制造、醫(yī)藥、印刷、冶金等行業(yè)中廣泛應用。磷酸蒸汽或霧對眼睛、鼻、喉、上呼吸道具有刺激性作用，誤服磷酸液體會引起惡心、嘔吐、腹痛、血便或休克，直接接觸皮膚或眼睛可導致灼傷、鼻粘膜萎縮、鼻中隔穿孔。目前，常用的空氣中磷酸含量測定方法有分光光度法[1～7]和離子色譜法[8～12]。綜合比較后發(fā)現(xiàn)這2種方法均存在一些不足，其中，分光光度法線性關系好、檢出限低，但還原劑復雜[3]；離子色譜法靈敏度低、選擇性好，但成本較高[9]。根據磷酸在強酸性條件下與鉬酸銨反應生成磷鉬酸銨，再被抗壞血酸還原生成藍色絡合物的性質，建立了工作場所空氣中磷酸含量的分光光度測定方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用水為超純水。試劑除磷酸二氫鉀為優(yōu)級純外，其他均為分析純。分別將鉬酸銨、抗壞血酸和硫酸配制成濃度為40 g/L、17 g/L和4.5 mol/L的水溶液。

1.2 試驗方法

1.2.1 磷酸標準溶液的配制準確稱取干燥過的磷酸二氫鉀0.138 9 g，溶于水后定量轉移入100 mL容量瓶中，定容至刻度，配制成濃度為1.0 mg/mL的磷酸標準儲備液。使用的磷酸標準溶液濃度為20 μg/mL，現(xiàn)用現(xiàn)稀釋。

1.2.2 標準曲線的繪制取6支50 mL具塞的比色管，分別加入0.3、0.5、0.7、1.0、1.5、2.0 mL磷酸標準溶液，配制成相當于0.12、0.20、0.28、0.40、0.60、0.80 μg/mL磷酸的標準系列溶液。依次加入硫酸溶液4.0 mL、鉬酸銨溶液1.0 mL、抗壞血酸溶液1.5 mL，定容，搖勻后沸水浴加熱25 min，在冷水中冷卻至室溫后，用DK-S26型分光光度儀（日本）測定815 nm波長處的吸光值，繪制磷酸標準曲線（圖1）。

圖1 磷酸標準曲線Fig.1 Phosphoric acid standard curve

1.2.3 測定方法的優(yōu)化在700~900 nm波長范圍內進行掃描，選擇吸光值最大處的波長為最佳吸收波長；硫酸標準溶液用量設1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL計6個處理；顯色劑鉬酸銨溶液用量設0.3、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 mL計6個處理；還原劑抗壞血酸溶液用量設0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL計6個處理；顯色溫度設50℃、70℃和沸水浴3個處理，分別加熱5、10、15、20、25和30 min。然后按照“1.2.2”的方法，其他因素保持不變，以確定最佳顯色波長、硫酸溶液用量、顯色劑用量、還原劑用量、顯色溫度和時間。

1.2.4 樣品處理用微孔濾膜采集某鋼廠周圍空氣中的磷酸霧，然后將濾膜放入小燒杯中，并添加超純水10 mL浸泡10 min；取樣液4 mL于50 mL具塞的比色管中，按照優(yōu)化的測定方法，測定815 nm波長處的吸光值。

1.2.5 優(yōu)化測定方法的線性范圍、檢出限和定量限以純水代替試樣，加入其他試劑，對12個空白溶液進行測定。根據公式，計算檢出限；以吸光值為0.02所對應的濃度為定量限，確定最低檢出濃度。

式中，LOD為檢出限；A為815 nm波長處的吸光值；k為斜率。

2 結果與分析

2.1 測定方法的優(yōu)化

2.1.1 顯色波長磷酸標準溶液在700～900 nm波長范圍內的吸收曲線（圖2）表明，磷鉬藍化合物在815～820 nm波長處有最大吸光值。因此，確定最佳吸收波長為815 nm。

圖2 磷鉬藍吸收曲線Fig.2 Absorption curve of phosphomolybdate blue

2.1.2 硫酸溶液用量硫酸溶液加入量對顯色效果影響較大（圖3）。隨著硫酸溶液加入量的增加，吸光值基本呈不斷降低趨勢，其中，硫酸溶液加入量＜3.0 mL時，吸光值較大，是由于在較低酸度溶液中，抗壞血酸直接還原鉬酸銨生成較深的藍色溶液，但是顯色不穩(wěn)定；硫酸溶液加入量為3.0～5.0 mL時，反應生成磷鉬藍復雜化合物，且吸光值比較穩(wěn)定；硫酸溶液加入量＞5.0 mL時，吸光值下降，這是由于隨著酸度的增大，抗壞血酸脫H能力降低，導致還原能力降低。因此，選擇硫酸溶液的加入量為4.0 mL。

2.1.3 顯色劑用量鉬酸銨溶液加入量對顯色效果影響較大（圖4）。隨著鉬酸銨溶液加入量的增加，吸光值呈快速升高—緩慢升高—緩慢降低的變化趨勢，其中，鉬酸銨溶液加入量為0.8～1.2 mL時，吸光值變化不大，說明顯色基本穩(wěn)定；鉬酸銨溶液加入量＞1.2 mL時，吸光值略有下降。為了使鉬酸銨與磷酸反應充分，且顯色穩(wěn)定，選擇鉬酸銨溶液的適宜加入量為1.0 mL。

圖4 .鉬酸銨溶液用量對吸光值的影響Fig.4 Effect of amount of ammonium molybdate solution on the absorbance

2.1.4 還原劑用量抗壞血酸溶液加入量對顯色效果影響較大（圖5）。隨著抗壞血酸溶液加入量的增加，吸光值不斷增大，其中，抗壞血酸溶液加入量＞1 mL時，吸光值變化較小。為了使抗壞血酸與磷酸反應充分，且顯色穩(wěn)定，選擇抗壞血酸溶液加入量為1.5 mL。

圖5 抗壞血酸溶液用量對吸光值的影響Fig.5 Effect of amount of ascorbic acid solution on the absorbance

2.1.5 顯色溫度和時間顯色穩(wěn)定性試驗結果（圖6）顯示，隨著加熱時間的延長，3種顯色溫度處理的吸光值均不斷增大，其中，沸水浴處理的吸光值最大，且在加熱20～30 min后顯色基本穩(wěn)定。因此，確定最佳顯色溫度與時間為沸水浴中加熱25 min。

2.2 優(yōu)化測定方法的線性范圍、檢出限和定量限

圖6 不同顯色溫度與時間對吸光值的影響Fig.6 Effects of different tem peratures and times on absorption value

采用優(yōu)化后的方法測定空氣中的磷酸含量，其檢出限為0.016 μg/mL，定量限為0.086 μg/mL，最低檢出濃度為0.011 μg/mL（以采集75 L空氣樣品計）。該方法在2～200 μg磷酸含量范圍內呈現(xiàn)良好的線性關系。

2.3 精密度與加標回收試驗

測定結果（表1）顯示，采用優(yōu)化后的方法測定空氣中的磷酸含量，回收率為98.0%～101.7%，相對偏差為1.4%。說明該方法回收率高，重現(xiàn)性好。

表1 加標回收率和精密度（n=6）Table 1 Recovery and precision of the method

3 結論與討論

通過對測定方法的優(yōu)化，最終確定工作場所空氣中磷酸含量的測定方法為：樣品中加入4.5mol/L硫酸溶液4.0mL、40 g/L鉬酸銨溶液1.0 mL、17 g/L還原劑抗壞血酸溶液1.5 mL，沸水浴中顯色反應25 min，最后在815 nm波長處進行檢測。該方法操作簡單、快速，檢出限低，精密度高，重現(xiàn)性好，且還原劑抗壞血酸對環(huán)境及人體無毒害作用，對環(huán)境無污染，用于工作場所空氣中磷酸含量的檢測有實際應用價值。

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Determ ination of Phosphoric Acid Content in the Air of W orkplace using Ascorbic Acid Reduction M ethod

HOU Xia1，ZHAO Yan-bing1，ZHANG Wen-chao1，MA Bing-ji2
（1.The Entry and Exit Inspection and Quarantine Bureau of Tangshan，Tangshan 063000，China；2.He’nan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

To establish a method for the determination of phosphoric acid in the air of workplace，the ascorbic acid reduction method was optimized，under the acidic conditions，phosphoric acid reacts with ammonium molybdate to generate the ammonium phosphomolybdate.Ammonium phosphomolybdate then reacted with ascorbic acid to generate the blue complex.The results showed that the air samples with 4.0 mL of 4.5 mol/L sulphuric acid，1.0 mL 40 g/L ammonium molybdate solution，1.5 mL 17 g/L ascorbic acid solution，chromogenic reaction of 25 min in a boiling water bath，finally are tested under a wavelength of 815 nm，phosphoric acid detection limit is 0.016μg/mL，and the minimum detectable concentration is 0.011μg/mL（Collect 75 L air samples）. This method is simple，fast，high sensitive，and less reagents consumption.The determination range of 2-200μg，the recovery rate is 98%-101.7%.This method will provide a better choice for the phosphorylation determination in the workplace air.

Air；Detection；Phosphoric acid；Ascorbic acid reduction method

R134.4

：A

：1008-1631（2017）02-0105-04

2016-10-21

河南省基礎與前沿技術研究計劃項目（142300413208）

侯霞（1979-），女，河南周口人，工程師，碩士，主要從事食品安全分析工作。E-mail：houxia1213@sina.com。