測(cè)定污水中總磷的消解方法比較

摘要：總磷是一項(xiàng)極為重要的水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。在水中，磷主要以磷酸鹽、縮合磷酸鹽和有機(jī)結(jié)合磷酸鹽的形式存在?？偭拙褪撬w中磷元素的總含量。在進(jìn)行總磷的測(cè)定時(shí)，通常用強(qiáng)氧化劑將各種形式的磷酸鹽氧化成統(tǒng)一形態(tài)的正磷酸鹽進(jìn)行測(cè)定。正磷酸鹽的常用測(cè)定方法有三種：一、鉬酸銨比色法，此法靈敏度較低，但干擾物質(zhì)較少；二、鉬-銻-鈧比色法，靈敏度高，顏色穩(wěn)定，重復(fù)性好；三、氯化亞錫法，靈敏高但穩(wěn)定性差，易受氯離子、硫酸鹽等干擾。所以常用的是鉬酸銨比色法。

關(guān)鍵詞：總磷；污水；消解

中圖分類號(hào)：X830.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）07-0121-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.071

Comparison of methods for digestion of total phosphorus in wastewater

Zheng Jie

（Gaogang Environmental Monitoring Station， Taizhou City， Jiangsu Province， Taizhou Jiangsu 225300， China）

Abstract： Total phosphorus is an extremely important water quality monitoring project. In water， phosphorus is mainly present in the form of phosphates， condensed phosphates and organic bound phosphates. Total phosphorus is the total phosphorus content in water. In the measurement of total phosphorus， it is usually measured by oxidizing various forms of phosphates into a uniform form of orthophosphate with a strong oxidant. There are three commonly used methods for measuring orthophosphate： First， the ammonium molybdate colorimetric method， this method has a lower sensitivity， but less interference substances； Second， molybdenum - tantalum - tantalum colorimetric method， high sensitivity， color stability， repeatability Good； Third， stannous chloride law. Sensitive but poor stability， susceptible to chloride， sulfate and other interference. So commonly used is ammonium molybdate colorimetry.

Key words： Total phosphorus； Sewage； Digestion

本文主要是以位于江蘇省泰州沿江開發(fā)區(qū)高永科技創(chuàng)業(yè)園區(qū)的某化工公司為例來(lái)進(jìn)行介紹。該公司主要從事三氯化磷、三氯氧磷、磷酸三酯和的磷酸三乙酯生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。由此可知，該公司的污水中含大量的磷酸化合物，而磷又是水體富營(yíng)養(yǎng)化的根源，如果該公司的大量污水未經(jīng)處理就進(jìn)行排放，就會(huì)嚴(yán)重污染水環(huán)境。所以要對(duì)該公司廢水中所含磷量進(jìn)行測(cè)定以便制定相應(yīng)的污水處理方案。本文選用鉬酸銨比色法。在測(cè)定總磷時(shí)要進(jìn)行消解，其目的是破壞有機(jī)物，使懸浮物溶解，將各種價(jià)態(tài)的磷酸鹽化成統(tǒng)一價(jià)態(tài)，以便測(cè)定。過(guò)硫酸鉀消解法、硝酸—高氯酸消解法和硝酸—硫酸消解法是最常見(jiàn)的三種消解方法。

1 方法原理

消解是指在一定條件下預(yù)熱并將樣品中的一些還原性物質(zhì)或其他物質(zhì)進(jìn)行破壞的方法。消解后的水樣應(yīng)以便測(cè)定且水樣澄清、透明、無(wú)沉淀。消解的方法多種多樣，常見(jiàn)的有干式消解法、濕式消解法、微波消解法等。消解中常用一種或多種強(qiáng)氧化性酸形成酸解體系。常用的酸有：濃硫酸、濃硝酸、高氯酸、高錳酸鉀等，它們可將污水中的一些有機(jī)物質(zhì)如亞硝酸鹽、硫化物、亞硫酸鹽以及受熱會(huì)變得不穩(wěn)定的物質(zhì)如硫氰鹽等全部破壞。其中應(yīng)注意的問(wèn)題是：（1）測(cè)定的組分在這一過(guò)程中不遭受損失；（2）沒(méi)有引進(jìn)外來(lái)物質(zhì)進(jìn)行干擾；（3）要穩(wěn)定、迅速地測(cè)定，給后續(xù)的處理步驟以方便；（4）最后出來(lái)的溶液一定要與特定的監(jiān)測(cè)方法相適應(yīng)。

2 鉬酸銨比色法原理

在中性條件下用過(guò)硫酸鉀或其他消解試劑對(duì)水樣進(jìn)行消解處理，將不同價(jià)態(tài)或形式的磷酸鹽統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成五價(jià)磷含氧酸的鹽類即正磷酸鹽。在適宜的條件下，將正磷酸鹽與鉬酸銨、酒石酸銻氧鉀混合反應(yīng)后生成磷鉬雜多酸，再加入相應(yīng)的試劑，溶液變?yōu)樗{(lán)色的磷鉬酸。最后再用分光光度法在700nm處測(cè)定波長(zhǎng)并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算即可測(cè)得總磷[3]。

3 測(cè)定步驟

3.1 實(shí)驗(yàn)儀器

分光光度計(jì)、高壓滅菌鍋、50mL磨口具塞比色管、125mL錐形瓶、125mL凱氏瓶、可以控制的電熱板。

3.2 實(shí)驗(yàn)中用到的藥品的配制

（1）抗壞血酸：在燒杯中放入一定量的抗壞血酸，并加水溶解，溶解后再加蒸餾水稀釋至一定刻度（100mL），并將其在棕色瓶中進(jìn)行貯存。（2）鉬酸鹽溶液：將一定量的鉬酸銨溶于100mL水中，同時(shí)在另一燒杯中將0.35g酒石酸銻鉀溶解攪拌。之后，鉬酸銨、硫酸溶液、加酒石酸銻鉀溶液三者混和均勻，在適宜的溫度條件下于棕色瓶中進(jìn)行貯存。（注意：鉬酸銨慢慢加入濃硫酸中，防止?jié)饬蛩犸w濺傷人。）（3）磷酸鹽的貯備液的制備：利用分析天平稱取適量的磷酸二氫鉀，將其溶解于水中并移入1000mL容量瓶中，加入適量毫升的硫酸并加水稀釋至標(biāo)線。（4）磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備：吸取適量的上述磷酸鹽貯備液于容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)準(zhǔn)刻度線。此時(shí)每毫升溶液中含2.00ug磷，不易儲(chǔ)存，使用時(shí)再配制[1]。

4 實(shí)驗(yàn)的具體方法

4.1 水樣的預(yù)處理

水樣要預(yù)先進(jìn)行處理，處理的方法有消解、蒸餾、富集、提純等方法，這里進(jìn)行的預(yù)處理主要方法就是消解。前文說(shuō)過(guò)，消解的方法有三種：過(guò)硫酸鉀消解法、硝酸—高氯酸消解法和硝酸—硫酸消解法。第一種方法是用過(guò)硫酸鉀將水樣在封閉的容器中加熱進(jìn)行消解，操作較方便容易，但是要對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)因素多加注意。第二種硝酸—高氯酸消解法是利用熱煮時(shí)硝酸具有較強(qiáng)的氧化能力，熱的濃高氯酸是最強(qiáng)的氧化劑和脫水劑，能將組分變成化合價(jià)較高的物質(zhì)。加熱時(shí)生成無(wú)水高氯酸，可與有機(jī)五質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使物質(zhì)很快被反應(yīng)成為簡(jiǎn)單的易于溶解的化合物。硝酸—高氯酸消解樣品是破壞有機(jī)物比較有效的方法，但要嚴(yán)格按照操作程序，防止爆炸發(fā)生。第三種硝酸—硫酸的方法主要是利用兩種酸，它們氧化能力較強(qiáng)，其中硝酸的沸點(diǎn)比較低，而硫酸的沸點(diǎn)較硝酸的高，熱的濃硫酸具有強(qiáng)的脫水能力和氧化能力，可以較快地分解試樣，破壞有機(jī)物。兩者結(jié)合使用，可以提高消解的溫度和消解的效果，有利于測(cè)定時(shí)消除三價(jià)鐵離子的干擾。后兩種消解方法準(zhǔn)確度和精準(zhǔn)度較高，在不同實(shí)驗(yàn)室由不同分析人員測(cè)定結(jié)果之間的精密度也較高。與第一種相比，后兩種主要是在敞開式的容器中進(jìn)行消解。

4.1.1 過(guò)硫酸鉀消解法

配制系列磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液于比色管中加蒸餾水至一定的刻度線，再向每支比色管中分別加入一定量的過(guò)硫酸鉀溶液，用布將試管包裝好后放入高壓鍋內(nèi)加熱進(jìn)行殺毒滅菌，使高壓鍋內(nèi)保持1.1kg/cm2的壓力，加熱半個(gè)小時(shí)后停止，等指針歸零后取出冷卻放置。水樣重復(fù)同樣步驟進(jìn)行消解。

4.1.2 硝酸—硫酸消解法

配制系列磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液于凱氏瓶中加水至25mL，分別加入2mL硫酸和5mL硝酸溶液，將上述溶液與電熱板上加熱一段時(shí)間，待到有白色煙霧冒出停止加熱，獲得透明又液體，將溶液冷卻后加水煮沸5min。冷卻后取下并加入酚酞指示劑再滴加氫氧化鈉顯現(xiàn)紅色，再加入少量后顏色褪去，混合均勻后移至比色管。水樣重復(fù)同樣步驟進(jìn)行消解。

4.1.3 硝酸—高氯酸消解法

配制系列磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液于錐形瓶中加水至25mL，分別加入2mL硝酸于電熱板上加熱濃縮至10mL。冷卻后再加入5mL硝酸，同樣加熱縮直至10mL，靜置冷卻。向溶液中加入3mL高氯酸加熱濃縮至3mL，靜置冷卻，再加水至10mL，先加入幾滴酚酞指示劑再滴加少量的NaOH溶液顯色（紅色），最后再加入少量硫酸溶液，紅色褪去，混合均勻后移至比色管。水樣重復(fù)同樣步驟進(jìn)行消解[2]。

4.2 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

分別將上述配置的三組標(biāo)準(zhǔn)溶液按0mL、1.00mL、2.00mL、6.00mL、10.0mL、20.0mL、30.0mL加入比色管中并稀釋至標(biāo)線。再加入1mL10%抗壞血酸，混合均勻后再加入2mL鉬酸鹽溶液混合均勻，靜置15min顯色。將上述溶液裝入玻璃比色皿，以水做參比，在700nm波長(zhǎng)下用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。以標(biāo)準(zhǔn)樣品磷含量為橫坐標(biāo)，以扣除空白吸光度后的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

4.3 測(cè)定樣品的吸光度數(shù)值

將用上述三種方法進(jìn)行消解后的水樣分別移入三個(gè)50mL比色管中用蒸餾水稀釋至標(biāo)準(zhǔn)刻度線，用上述的同樣方法對(duì)水樣進(jìn)行分光光度法的測(cè)定，減去空白溶液的吸光度后記錄三消解方法不同的水樣的吸光度值。

4.4 精密度試驗(yàn)[4]

精密度是指在規(guī)定的條件下，單獨(dú)進(jìn)行測(cè)量后得出的每一個(gè)結(jié)果之間的相差程度或者說(shuō)它們的一致程度。本實(shí)驗(yàn)中還要進(jìn)行此種精密度的實(shí)驗(yàn)。在相同條件下，分別對(duì)經(jīng)過(guò)硫酸鉀法和硝酸—高氯酸法消解后的污水進(jìn)行平行測(cè)定。結(jié)果顯示過(guò)硫酸鉀法消解的水樣的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.39%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.11%；硝酸—高氯酸法消解的水樣的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.58%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.16%。可見(jiàn)過(guò)硫酸鉀消解法處理的水樣分析結(jié)果精密度較好[3]。

5 結(jié)論

通過(guò)上述的實(shí)驗(yàn)可以看出，在水中進(jìn)行總磷的測(cè)定時(shí)，以過(guò)硫酸鉀的消解方法最好。過(guò)硫酸鉀消解樣品較為徹底，偏差小，且其精密度和準(zhǔn)確度較其他兩種方法都較好，操作簡(jiǎn)單，建議在進(jìn)行總磷測(cè)定時(shí)采用過(guò)硫酸消解法進(jìn)行消解最為合適。

參考文獻(xiàn)

[1]丁小靜，蔡英，顧曉燕等.廢水中總磷測(cè)定消解方法的比較[J].廣州化工，2011，39（22）：82-83.

[2]樸英華.總磷測(cè)定消解方法的對(duì)比試驗(yàn)[J].科技資訊，2013（11）：101-102.

[3]李萌，方旭東.污水中總磷測(cè)定消解方法的比較[J].天津化工，2010，24（4）：54-56.

[4]柳志龍，袁曉龍.冷原子吸收法測(cè)定河流底泥中汞的最佳消解方法[J].上海環(huán)境科學(xué)，1987（06）：137.

收稿日期：2018-04-21

作者簡(jiǎn)介：鄭潔（1985-），女，大學(xué)本科，中級(jí)職稱，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。