分光光度法测定锰铁中磷含量

分光光度法测定锰铁中磷含量

摘要：根据国家标准方法与相关文献中磷的测定原理和方法，本文研究了一个适用于锰铁中磷含量的测定方法。在一定条件下，只需较短时间即可测定样品中磷含量，且磷含量在0.1~0.8μg/ mL范围内，标准曲线线性相关良好。通过加标回收率实验发现，测定结果准确可靠。

关键词：磷；测定；光度法；锰铁

磷在钢铁中以Fe3P或Fe2P形态存在，其优点是改善电磁性能、切削加工性能，提高钢的抗腐蚀性，但使钢的塑性、韧性、可焊性降低，尤其低温时韧性降低最为厉害[1]。为保证钢铁质量，须将钢铁磷含量控制在合格范围内。所以在冶炼钢铁时，作为原材料的锰铁磷含量应严加控制[2]。现今磷的测定方法主要有滴定法、光度法、电感耦合等离子体发射光谱法[3]。滴定法测定磷含量步骤比较繁琐，耗时耗力，不符合生产需求。光度法对比滴定法步骤简单，易于操作。根据相关国家标准和文献，本文研究了一种较为快捷、准确且适用于大批量样品测定的方法。

1测定原理

样品用硝酸分解，加入高锰酸钾溶液将磷氧化为正磷酸。硫酸介质作用下，正磷酸与硝酸铋、钼酸铵形成黄色络合物——铋磷钼黄。使用抗坏血酸将其还原为铋磷钼蓝[4]。于分光光度计波长700 nm处测量吸光度，对磷的质量分数进行计算。

2实验部分

2.1试剂与标准溶液

2.1.1稀硝酸：1:3

2.1.2高锰酸钾水溶液：16g/L

2.1.3亚硝酸钠水溶液：100g/L

2.1.4稀硫酸：1:1

2.1.5硝酸铋溶液：10g/L

取10g五水合硝酸铋[Bi(NO3)3，• 5H2O]置于烧杯中（500mL），加入100mL

浓度为1:3的稀硝酸溶液，进行加热后溶解，煮沸可去除氮氧化物，冷却后定容

放置于容量瓶中（1000mL）。

2.1.6钼酸铵水溶液：30g/L

2.1.7抗坏血酸溶液：20g/L，现用现配。

2.1.8铁溶液：5g/L

取5g纯铁置于烧杯中（500mL），加入200mL浓度为1:3的稀硝酸溶液，加

热至完全溶解，冷却后放置于1000 mL容量瓶中，加水稀释，摇匀。

2.1.9磷标准溶液：100μg/ mL

将磷酸二氢钾置于烘箱中2h烘干放入干燥器中进行冷却，恒重后称取

0.4394 g置于500 mL烧杯中，加水溶解定容至1000 ml容量瓶中，摇匀。

2.1.10磷标准溶液：5μg/mL

移取50.00 mL磷标准溶液（2.1.9）于1000 mL容量瓶中用水稀释，摇匀。

2.1.11锰溶液：8g/L

称取8g锰金属置于烧杯中（500mL），加入浓度为1:3的稀硝酸溶液200mL，加热溶解冷却之后移入1000 mL容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。

2.2器皿

2.3仪器

721型分光光度计

2.4样品制备

制样按GB/T 4010-2015铁合金化学分析用试样的采取和制备操作[4]，将样品放入样品袋

中并记录好样品信息。

2.5样品分解

称取0.1000g锰铁样品和质控样品分别于300mL锥形瓶中，加入20mL硝酸[5]（2.1.1），电热板加热溶解至无明显反应[6]，加入5mL高锰酸钾溶液（2.1.2）氧化至有红棕色二氧化

锰沉淀，滴加亚硝酸钠溶液（2.1.3）还原至溶液透亮，煮沸2~3分钟，取下冷却，定容至

100mL容量瓶。

移取1.00 ml、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL磷标准溶液（2.1.10）于锥形瓶中（相当于样品质量分数0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%），分

别加入10 mL锰溶液（2.1.11）和4 mL铁溶液（2.1.8），与样品作同样处理，

作为标准曲线溶液。

取一锥形瓶加入10 mL锰溶液（2.1.11）和4 mL铁溶液（2.1.8）与样品作

同样处理，作为标准溶液的参比溶液。

2.6显色

显色溶液：移取10mL标准曲线溶液，样品溶液置于一组50mL容量瓶中，分

别加入2mL硫酸（2.1.4）、2.5mL硝酸铋溶液（2.1.5）、5mL钼酸铵溶液

（2.1.6），5mL抗坏血酸溶液（2.1.7），每次加入试剂后须用水吹洗瓶壁并摇匀。加水稀释到刻度，静置10分钟。

参比溶液：移取10mL样品溶液和空白溶液于一组50mL容量瓶中，与显色溶

液操作一致，区别是不加入钼酸铵溶液，以水稀释至刻度，混匀。

2.7测定

将上个步骤获得的溶液移入2cm比色皿中，在分光光度计波长700 nm处，以空白溶液为标准调零，测定标准曲线溶液的净吸光度，做好记录。以样品溶液为标准调零，测定样品吸光度并记录。

2.8校准曲线的绘制

设计数轴中横坐标选取磷的质量分数，纵坐标为净吸光度，科学绘制标准曲线。将样品吸光度代入标准曲线方程即可得出样品中磷的质量分数。实验数据见表1：

表1：标准曲线数据

根据标准曲线数据绘制标准曲线，见图1：图1：标准曲线图

2.9质量控制：在测定磷量时，每份试样至少独立测定二次且每次须带质控样品（标准样品或已定值的样品）。在实验中，质控样品1：YSB C 11602-99（2010）给定磷质量分数为0.152，测得值为0.152。质控样品2：GSB03-1559-2003给定磷质量分数0.204，测得值为0.204。

2.10加标回收率实验：取平行样品三份，按2.5进行分解后，选择两份分别加入相当于样品质量分数的0.1%和0.2%的磷标准溶液[7]，依照2.6和2.7部分进行显色测定，实验数据见下表：

3结论

上述实验结果显示，本文所述的铋磷钼蓝分光光度法测定锰铁中磷含量的方法较为合理，对已知含量的样品测量较为准确，加标回收率实验可以满足要求，测定值与理论值比较接近。实验方法操作简单，步骤清晰，分析结果稳定可靠，适用于锰铁样品的分析。

参考文献

[1] 刘博士. 钢铁合金及中低碳铬铁中磷含量的检测方法[J].广东化工，2021，48（6）：140-142

[2] 陈俊义高淑英.钼蓝光度法测定锰铁中磷[J].设计与应用，2014.03

[3] GB/T 223.59-2008，钢铁及合金磷含量的测定铋磷钼蓝分光光度法和锑磷钼蓝分光光度法[S].北京：中国标准出版社，2008.

[4] GB/T 4010-2015 铁合金化学分析用试样的采取和制备[S].北京：中国标准出版社，2015

[5] GB/T 5686.4-2022，锰铁、锰硅合金、氮化锰铁和金属锰磷含量的测定钼蓝分光光度法和铋磷钼蓝分光光度法[S]北京：中国标准出版社，2022