釩鉬黃分光光度法測(cè)定有機(jī)肥料磷含量

任興源，胥學(xué)輝，林成兵，郭雁蘋，張鏡飛，劉婉文，劉潔容

（佛山住商肥料有限公司，廣東 佛山 528100）

有機(jī)肥料是農(nóng)業(yè)種植中的重要肥料，來(lái)源途徑多樣，組成復(fù)雜，功能全面，既能供給作物營(yíng)養(yǎng)，又能補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)，改良土壤，提高土壤總體肥力水平［1］。目前有機(jī)肥料執(zhí)行的是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部標(biāo)準(zhǔn)NY/T 525—2020，磷含量測(cè)定使用的是釩鉬黃分光光度法，有機(jī)肥料經(jīng)消化處理，樣品中磷全部以正磷酸鹽的形式轉(zhuǎn)入溶液中，吸取少許待測(cè)液，在一定酸度下，磷酸根離子與釩鉬酸銨形成穩(wěn)定的磷鉬釩雜多酸（P2O5· V2O5· 22MoO2·nH2O）［2］，呈黃色溶液，在一定的濃度范圍內(nèi)，其顏色深淺與磷含量呈線性關(guān)系。筆者對(duì)測(cè)定過(guò)程樣品消化、波長(zhǎng)選擇、pH 控制、顯色條件選擇等進(jìn)行探討，為有機(jī)肥料磷含量的測(cè)定提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與材料

硫酸、硝酸、過(guò)氧化氫（w（H2O2）30%），分析純（AR），廣東廣試試劑科技有限公司；鉬酸銨、偏釩酸銨，AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；磷酸氫二銨，光譜純（SP），上海麥克林生化科技有限公司；2，4-二硝基酚，AR，旭化成化學(xué)株式會(huì)社；2，4-二硝基酚指示劑，稱取2，4-二硝基酚0.1 g溶于50 mL水中，不完全溶解也無(wú)妨。

釩鉬酸銨顯色劑：A液，稱取鉬酸銨25 g溶于400 mL水中；B液，稱取偏釩酸銨1.25 g溶于300 mL沸水中，冷卻后加硝酸250 mL，冷卻。在攪拌下將A 液緩緩注入B 液中，用水稀釋至1 L，混勻，貯于棕色瓶中［3］。

磷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1 000 μg/mL）：稱取經(jīng)過(guò)105 ℃烘干2 h的磷酸氫二銨（光譜純）4.264 1 g于100 mL 燒杯中，用水溶解后轉(zhuǎn)移至1 000 mL 容量瓶中，加入鹽酸10 mL，冷卻后用水定容至刻度。

磷標(biāo)準(zhǔn)溶液（50 μg/mL）：吸取磷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液5 mL，置于100 mL 容量瓶中，用水定容至刻度，現(xiàn)用現(xiàn)配。

實(shí)驗(yàn)用水符合GB/T 6682—2008中三級(jí)水的規(guī)定。

1.2 儀器和設(shè)備

分光光度計(jì)，尤尼柯UV-4800；電子天平，賽多利斯BSA224S，最小分度值0.1 mg；PB-10 賽多利斯pH計(jì)。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 試液制備與處理

稱取風(fēng)干、磨細(xì)過(guò)1 mm 篩的試樣0.5 ～ 1.0 g（精確至0.1 mg），置于250 mL錐形瓶底部，加幾滴純水潤(rùn)濕樣品；然后加5 mL 硫酸和1.5 mL 過(guò)氧化氫，搖勻，瓶口放一彎頸漏斗，靜置12 h以上。置于電爐上緩慢加熱至硫酸冒煙，取下稍冷后慢慢逐滴加入15 滴過(guò)氧化氫，搖動(dòng)錐形瓶；繼續(xù)加熱至微沸，取下稍放冷后加入5～10滴過(guò)氧化氫，并分次消煮，直至溶液呈現(xiàn)無(wú)色或輕微黃色后，提高溫度繼續(xù)加熱10 min，除盡剩余的過(guò)氧化氫。取下冷卻后，小心加水至30 mL，搖動(dòng)錐形瓶，用少量水沖洗彎頸漏斗和瓶口。將消煮液轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，冷卻至室溫，加水定容，用無(wú)磷濾紙干過(guò)濾到具塞三角瓶中，作為待測(cè)液。

取與消化樣品同樣的硫酸和過(guò)氧化氫，按照同樣操作制備空白溶液。

1.3.2 測(cè)定

準(zhǔn)確吸取5 mL試樣溶液于50 mL容量瓶中，加水約30 mL和2，4-二硝基酚指示劑2滴，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的氫氧化鈉溶液或質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的硫酸溶液調(diào)節(jié)至溶液黃色剛好消失，加入釩鉬酸銨顯色劑10 mL，搖勻，加水定容。在室溫下放置15 min，在分光光度計(jì)以波長(zhǎng)450 nm 和1 cm 光徑的比色皿進(jìn)行比色測(cè)定，以空白溶液為參比，讀取吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線建立的回歸方程計(jì)算磷含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品消化

試樣溶液的制備是采用硫酸-過(guò)氧化氫對(duì)樣品進(jìn)行消煮［3］。樣品消煮前，提前加入硫酸和過(guò)氧化氫，放置12 h以上，進(jìn)行樣品預(yù)消解，防止反應(yīng)過(guò)于激烈而產(chǎn)生噴濺現(xiàn)象。在電爐上先低溫消煮，待大量泡沫消完后，適當(dāng)提高溫度繼續(xù)消煮5 ～ 8 min，冷卻后再加入一定量過(guò)氧化氫，繼續(xù)消煮5～8 min，如此反復(fù)操作（加入過(guò)氧化氫的量應(yīng)逐漸減少）。當(dāng)消煮溶液為無(wú)色溶液或是淺色時(shí)，樣品消化完成，此時(shí)升高爐溫，繼續(xù)消煮5 min，以排盡殘留的過(guò)氧化氫。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在消煮溶液黃色較深的情況下（試樣溶液消化不完全），樣品磷檢測(cè)結(jié)果絕對(duì)偏差達(dá)到0.2%～0.4%（見表1）。

表1 同一樣品消煮后溶液顏色對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響 %

2.2 吸收波長(zhǎng)的選擇

選擇測(cè)試波長(zhǎng)的原則是根據(jù)試樣的吸收光譜，選擇被測(cè)定物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)作為測(cè)試波長(zhǎng)［5］。但如果在最大吸收波長(zhǎng)處有其他吸收物質(zhì)時(shí)，應(yīng)該選取干擾小的入射波長(zhǎng)。取磷標(biāo)準(zhǔn)溶液5 mL 于50 mL 容量瓶中，其他操作同1.3.2 節(jié)，在波長(zhǎng)330 ～550 nm范圍內(nèi)測(cè)定待測(cè)溶液吸光度和顯色劑的吸光度（見圖1）。結(jié)果顯示，待測(cè)溶液和顯色劑分別在波長(zhǎng)348 nm和357 nm 處有最大吸收；在波長(zhǎng)超過(guò)430 nm 后，顯色劑基本無(wú)吸收。為了避免干擾，選擇440～450 nm作為測(cè)試波長(zhǎng)是合適的，雖然測(cè)定靈敏度有所降低，但顯色劑吸光度很小，可以忽略，不會(huì)干擾測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。本實(shí)驗(yàn)選擇測(cè)試波長(zhǎng)為450 nm。

圖1 待測(cè)溶液與顯色劑測(cè)試波長(zhǎng)與吸光度的關(guān)系

2.3 酸度的影響

取磷標(biāo)準(zhǔn)溶液5 mL于50 mL容量瓶中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的氫氧化鈉溶液或質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH 分別為2.5、3.0、3.5、4.0，加入釩鉬酸銨顯色劑10 mL，其他操作同1.3.2 節(jié)，測(cè)定吸光度，結(jié)果見表2。

表2 待測(cè)溶液pH與吸光度關(guān)系

由表2可知，待測(cè)溶液pH處于2.5～4.0時(shí)，加入顯色劑后溶液吸光度隨著pH增加沒(méi)有明顯變化。故在加入2，4-二硝基酚指示劑（變色范圍pH 2.4～4.0［6］）后，觀察待測(cè)液顏色情況，如為黃色則加質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的硫酸溶液調(diào)至黃色剛退；如試液為無(wú)色，則用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至黃色，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的硫酸溶液調(diào)至黃色剛退，使之達(dá)到所需酸度范圍。

2.4 顯色劑加入量

取磷標(biāo)準(zhǔn)溶液5 mL于50 mL容量瓶中，分別加入6～14 mL釩鉬酸銨試劑（顯色劑），其他操作同1.3.2節(jié)，測(cè)定吸光度，結(jié)果見表3。

表3 顯色劑加入量與吸光度關(guān)系

由表3可知，吸光度隨著釩鉬酸銨試劑用量的增大而增加，當(dāng)其用量為10 mL時(shí)，吸光度數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)選擇顯色劑用量為10 mL。

2.5 顯色時(shí)間

取磷標(biāo)準(zhǔn)溶液5 mL于50 mL容量瓶中，其他操作同1.3.2 節(jié)，分別于不同顯色時(shí)間下測(cè)定吸光度，結(jié)果見表4。由表4 可知，顯色時(shí)間對(duì)吸光度影響不大，室溫條件靜置15 min之后，溶液吸光度趨于平穩(wěn)。本實(shí)驗(yàn)選擇顯色時(shí)間為15 min。

表4 不同顯色時(shí)間測(cè)得的吸光度

2.6 工作曲線繪制

準(zhǔn)確吸取磷標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1.0、2.5、5.0、7.5、10、15 mL 分別置于7 個(gè)50 mL 容量瓶中，定容至刻度，此標(biāo)準(zhǔn)系列溶液分別含磷0、50、125、250、375、500、750 μg，其他操作同1.3.2 節(jié)，測(cè)定吸光度。以0 μg 的標(biāo)準(zhǔn)溶液調(diào)零，讀取吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)系列中磷質(zhì)量為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（見圖2）。摩爾吸光系數(shù)ε=1.0×103L/（mol·cm）。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.7 樣品分析

對(duì)不同樣品磷含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表5，其中樣品1測(cè)定結(jié)果為1.07%，同一份樣品送第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果為0.97%，樣品檢測(cè)結(jié)果符合NY/T 525—2020中平行測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值≤0.1%、不同實(shí)驗(yàn)室質(zhì)檢的絕對(duì)差值≤0.2%［7］的要求。

表5 樣品磷（P2O5）含量測(cè)定結(jié)果 %

2.8 回收率實(shí)驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取樣品0.5 g，置于250 mL 錐形瓶中，然后加入磷標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 mg/mL）1 mL，其他參考樣品檢測(cè)方法，測(cè)定方法的回收率，結(jié)果見表6。由表6 可知，磷的回收率為97.2%～101.0%，準(zhǔn)確度高。

表6 樣品加標(biāo)回收率測(cè)定結(jié)果

3 結(jié)論

為保證有機(jī)肥料中磷含量檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，樣品消化完成的顏色應(yīng)為無(wú)色或輕微黃色；加入2，4-二硝基酚指示劑后，用稀酸或稀堿調(diào)整待測(cè)液黃色剛剛消退，以保證溶液在酸堿度范圍內(nèi)；顯色劑的加入量為10 mL，常溫下顯色時(shí)間大于10 min，溶液吸光度可達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)；入射波長(zhǎng)為440～450 nm。