快速消解分光光度法测定水质总磷方法实践

快速消解分光光度法测定水质总磷方法
实践
摘要目前，普光天然气净化厂采用《锅炉用水和冷却水分析方法磷酸盐的测定》（GB/T6913-2008）测定循环水中总磷含GB/T6913-2008只适用于工业循环冷却水和锅炉水。

采用《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》（GB 11893-89）测定污水中总磷含量。

GB 11893-89采用钼酸铵分光光度法测定总磷时，水样中需添加分解氧化剂，使用电热板或高压灭菌锅进行消解处理。

电热板消解法需要对样品进行蒸干，产生大量烟气，不仅对操作人员造成伤害，且操作难以控制，造成较大误差。

高压消解法是在高压灭菌锅压力达到0.11MPa,温度120℃时，保持30min。

高压消解法时间过长且操作繁琐，不适用于大批量样品和应急监测。

关键词：普光天然气净化厂；分光光度法测定；总磷含量；
引言结合实际，优选适合的实验仪器，确定药剂加入量、光学条件、消解条件等实验条件，建立了快速消解分光光度法测定水质总磷技术。

开展实验仪器优选研究和实验条件研究。

实验原理是在中性条件下，用过硫酸钾作氧化剂，对水样进行消解。

将缩合磷酸盐和有机磷酸盐等转化为正磷酸盐。

在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵生产黄色的磷钼杂多酸，再用抗坏血酸作还原剂，在锑盐存在下将其还原成蓝色络合物磷钼蓝，于最大吸收波长处测定吸光度。

1. 开展实验仪器优选研究
1.1优选消解方式
分别采用高压灭菌锅、微波炉、烘箱、电消解器四种方式进行对比。

取同一水样，采用不同的消解方式，根据测定值，确定最优的消
解方式。

1.1.1仪器设备
高压灭菌锅：BXM-30R型，上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

微波消解系统。

电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9146A型，上海精宏实验设备有限
公司。

电加热消解器:5B-3C水质COD消解器,兰州连华仪器股份有限
公司。

电子天平：上海精密科学仪器有限公司天平仪器厂。

玻璃比色皿：1cm、2cm、3cm。

752分光光度计：上海元析仪器仪表有限公司。

1.1.2试剂材料
水：符合GB/T 6682规定中一级水的要求；
硫酸（H2SO4）,1+1。

氢氧化钠溶液,80g/L。

过硫酸钾，50g/L溶液：将5g过硫酸钾（K2S2O8）溶解于水中，
并稀释至100mL。

抗坏血酸，100 g/L溶液:溶解10g抗坏血酸（C6H8O6）于水中，
并稀释至100mL。

此溶液贮存于棕色的试剂瓶中，在冷处可稳定几周。

如不变色可长时间使用。

钼酸铵溶液，26g/L：溶解13g钼酸胺[(NH4)6MO7O24·4H2O]于
100mL水中。

溶解0.35g酒石酸锑钾[KSbC4H4O7·1/2H2O]于100mL水中。

在不断搅拌下把钼酸铵溶液徐徐加到300mL硫酸中，加酒石酸锑
钾溶液并且混合均匀。

磷标准溶液：称取一定质量预先在100℃～105℃干燥并已恒重过
的磷酸二氢钾，溶于蒸馏水中，定量转移至容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

以PO43-或以P计。

1.1.3实验过程
㈠高压灭菌锅消解
取25mL样品于50mL具塞刻度管中。

取时应仔细摇匀，以得到溶
解部分和悬浮部分均具有代表性的试样。

如果样品中含磷浓度较高，
试样体积可以减少。

向试样中加入4mL过硫酸钾，将具塞刻度管的盖
塞进后，用一小块布和线将玻璃塞扎紧，放在大烧杯中置于高压灭菌
锅中加热消解。

待压力达到1.1kg/cm2,相应温度为120℃，保持
30min后停止加热。

待压力表读数降至零后，取出放冷。

然后用水稀
释至标线。

消解后的水样中加入1mL抗坏血酸溶液混匀，30s后加入钼酸盐
溶液充分混匀。

室温下放置15min后，使用光程为30mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。

㈡微波炉消解
取25mL样品于50mL具塞刻度管中。

如果样品中含磷浓度较高，
试样体积可以减少。

向试样中加入4mL过硫酸钾，将具塞刻度管的盖
塞进后，用一小块布和线将玻璃塞扎紧，放在大烧杯中置于微波炉中
加热消解。

在微波辐射功率225W，消解时间10min的条件下，将水样消解。

消解完毕后，取出放冷。

然后用水稀释至标线。

消解后的水样中加入1mL抗坏血酸溶液混匀，30s后加入钼酸盐
溶液充分混匀。

室温下放置15min后，使用光程为30mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。

㈢烘箱消解
取25mL样品于50mL具塞刻度管中。

向试样中加入4mL过硫酸钾，将具塞刻度管的盖塞进后，用一小块布和线将玻璃塞扎紧，放在大烧
杯中置于烘箱中加热消解。

在温度为120℃，消解时间30min的条件下，将水样消解。

消解完毕后，取出放冷。

然后用水稀释至标线。

消解后的水样中加入1mL抗坏血酸溶液混匀，30s后加入钼酸盐
溶液充分混匀。

室温下放置15min后，使用光程为30mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。

㈣电加热消解器
取5mL样品于10mL具塞刻度管中。

取时应仔细摇匀，以得到溶解
部分和悬浮部分均具有代表性的试样。

如果样品中含磷浓度较高，试
样体积可以减少。

向试样中加入1mL过硫酸钾，拧紧旋塞。

在温度为120℃，消解时间30min的条件下，将水样消解。

消解后的水样中加入1mL抗坏血酸溶液混匀，30s后加入钼酸盐
溶液充分混匀。

用水稀释至标线。

室温下放置15min后，使用光程为
30mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。

采用高压灭菌锅、微波炉、烘箱、电加热器消解测定同一水样中
的总磷含量，测定结果有一定的差别。

采用烘箱法测定水质中总磷含量偏小，与国标法测定值误差较大。

鼓风恒温烘箱内的空间大，常压状态下烘箱内部温度分布不均匀，且
在鼓风状态下，水样在烘箱内受热不均匀，不稳定。

造成水样消解不
完全，测定值偏小。

微波炉法和电加热器法测定值与国标法GB11893-89《水质总磷的
测定钼酸铵分光光度法》高压灭菌法测定值误差小。

微波炉法测定
水质总磷，由于微波炉缺少温度检测设备，在利用微波消解过程中，
温度是不可控的，在消解条件的选择上存在困难。

选用电加热消解法
测定水质中总磷含量，消解温度和消解时间都可以设定控制。

消解器
具有自动恒温加热、计时鸣叫功能，有透明且通风的防消解液飞溅的
防护盖。

消解加热时不能发生局部过热现象。

选用电加热消解法测定
水质中总磷含量，消解温度和消解时间都可以设定控制。

电加热消解
法克服了高压灭菌法升温、降温速度慢，耗时长的缺点。

目前，计量化验站仪器设备材料方面，具备水质COD消解器两台，752分光光度计两台。

设备方面不需要重新购置新的仪器。

因此，选
用电加热消解器作为快速消解分光光度法测定水质总磷的仪器设备。

1.2优选消解管
1.2.1消解管是否需要具塞
利用1.00mg/L、2.00mg/L的磷酸盐标准溶液，考察消解管具塞和
不具塞对水质消解反应的影响。

分别取5mL标准溶液于10mL具塞刻度管中。

向试样中加入1mL过
硫酸钾，拧紧旋塞。

在温度为120℃，消解时间30min的条件下，将
水样消解。

消解后的水样中加入1mL抗坏血酸溶液混匀，30s后加入1mL钼
酸盐溶液充分混匀。

用水稀释至标线。

室温下放置15min后，使用光
程为30mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。

当水样消解时，消解管敞口不具塞，标准溶液的测定值低于真实值，误差较大。

原因是消解温度高，消解时间长，水样在120℃的温
度条件下发生沸腾，水样损耗，测定值偏低。

因此，在消解过程中应
当选用具塞消解管，且应保证消解过程中水样损耗最低。

1.2.2消解管的选择
GB11893-89《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》中采用的具塞
刻度管，是将盖塞进后，用一小块布和线将玻璃塞扎紧。

这种方法存
在的弊端是操作繁琐，样品多时消耗时间久。

样品冷却后，由于压差
的原因，部分塞子更加紧密，将塞子取出困难，会造成消解管破裂等
问题，严重时无法检测水样，浪费时间。

为解决这一问题，选择带盖螺口玻璃试管，具有刻度，由耐酸耐
高温玻璃制成。

管盖应耐热耐酸，使用前所有的消解管和管盖均应无
任何破损或裂纹。

用这类消解管代替原有的具塞玻璃试管。

操作简单、方便且成本低。

2. 开展实验条件研究
2.1药剂加入量的确定
2.1.1抗坏血酸量的确定
取5mL的磷酸盐标准溶液（5.0μg/mL）,分别加入0.1、0.3、
0.5、0.6、0.7mL的抗坏血酸、0.4mL钼酸铵溶液，用水稀释至10mL
刻度线，摇匀，于室温下放置10min，在710nm处，用2cm比色皿，
测量吸光度结果如下表。

表2-1抗坏血酸量对吸光度的影响
图2-1抗坏血酸量对吸光度的影响
从图表中可以看出随着抗坏血酸加入量的增大，溶液的吸光度增大，当抗坏血酸加入量为0.5mL时，吸光度达到稳定值，再增大抗坏
血酸的量，吸光度不变，因此选定抗坏血酸的加入量为0.5mL。

2.1.2钼酸铵量的确定
取5mL的磷酸盐标准溶液（5.0μg/mL）,加入0.5mL的抗坏血酸、分别加入0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mL钼酸铵溶液，用水稀释至10mL 刻度线，摇匀，于室温下放置10min，在710nm处，用2cm比色皿，
随着钼酸铵溶液的增加，吸光度逐渐增大，当钼酸铵加入量为0.4mL 时，吸光度达到稳定，再增大钼酸铵的取样体积，吸光度不变。

为方
便取样操作，选定钼酸铵的取样体积为0.5mL。

2.2光学条件的确定
2.2.1波长的确定
分别取0.5、1、2、3、5mL的磷酸盐标准溶液（5.0μg/mL）,依
次加入0.5mL的抗坏血酸、0.5mL钼酸铵溶液，用水稀释至10mL刻度
线，摇匀，于室温下放置10min，用2cm比色皿，在700、710、
720nm处。

在波长为710nm处，溶液的吸收吸光度最大，因此选择最大吸收
波长为710nm。

2.2.2比色皿长度的确定
分别取0.5、1、2、3、5mL的磷酸盐标准溶液（5.0μg/mL）,依
次加入0.5mL的抗坏血酸、0.5mL钼酸铵溶液，用水稀释至10mL刻度线，摇匀，于室温下放置10min，在710nm处，分别用1、2、3cm比
色皿。

1cm比色皿的吸光度最小，当磷酸盐质量为25μg 时，3cm比色
皿的吸光度大于1，测量误差较大。

因此选定比色皿的长度为2cm。

2.3消解条件的确认
2.3.1消解温度的确定
使用同一水样T-302外排污水和2循循环水确定消解温度。

分别取5mL外排污水，2mL 2循循环水于不同的消解管中，加水至约
5mL。

加入几滴硫酸溶液（1+35），使pH值小于1，加入1.0mL过硫
酸钾，拧紧旋塞。

将消解管放入消解器的加热孔中，计时加热25min。

从消解器中取出消解管，静置，冷却至室温。

加入酚酞指示剂，加入
氢氧化钠溶液至红色褪去。

分别向消解液中加入0.5mL抗坏血酸溶液
混匀。

30s后加0.5mL钼酸铵溶液，用水稀释至10mL，充分混匀。

室
温下放置10min后，使用2cm比色皿，在710nm波长下，以空白调零
测吸光度，从标准曲线中查得总磷（PO43-）含量。

随着消解温度的增加，测得的总磷（PO43-）浓度增大，当消解温
度达到120℃，总磷含量测得值最大。

随着温度的增加总磷含量变小。

原因是温度过高，消解管里的水样剧烈沸腾，从旋塞处喷溅出来，造
成水样损耗，测量结果偏低。

因此，确定消解温度为120℃。

结语
选定消解温度为120℃，测定不同消解时间对水质总磷测定的影响。

其它实验条件如消解温度的确定。

当消解时间为20min，总磷含量不变。

因此选定消解时间为20min。

确定试验技术是采用电消解器作为快速消解水样的仪器。

采用带
有刻度的具塞螺口消解管。

抗坏血酸的加入量为0.5mL，钼酸铵的加
入量为0.5mL，最大吸收波长为710nm，选定比色皿的长度为2cm，显色时间为10min。

消解条件是消解温度为120℃，消解时间为20min。

目前，计量化
验站仪器设备材料方面，具备5B-3C水质CODcr消解器两台，723分
光光度计四台。

设备方面不需要重新购置新的仪器。

减少了设备成本
的投入。