氮、磷化合物測(cè)定（五）

發(fā)布時(shí)間：2017-07-22

三、總磷

1、引導(dǎo)問題

生活污水中的洗滌廢水和工業(yè)廢水中都含有磷，磷是植物和微生物的主要營養(yǎng)物質(zhì)，當(dāng)這些含磷廢水排入受納水體，使水體中磷含量過高，會(huì)引起受納水體的富營養(yǎng)化，促進(jìn)各種水生生物(主要是藻類)的活性，刺激它們的異常增殖，造成一系列的危害。因此，污水和廢水需要除磷后排放。

2、方案描述

由于水中磷的存在形態(tài)復(fù)雜，所以在分析測(cè)定之前，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，利用強(qiáng)氧化劑過硫酸鉀或氧化性酸硝酸一硫酸氧化消解的方法把各種形態(tài)的磷(總磷，total phosphor-us，TP)轉(zhuǎn)化為容易測(cè)定的形態(tài)(正磷酸鹽)。在酸性條件下，正磷酸與鉬酸銨、酒石酸銻氧鉀反應(yīng)，生成磷鉬雜多酸，被還原劑抗壞血酸還原，變成藍(lán)色絡(luò)合物(磷鉬藍(lán))，吸收700nm波長(zhǎng)的光，利用分光光度法進(jìn)行測(cè)定。

本方法適用于測(cè)定地表水、生活污水及化工、磷肥、金屬表面磷化處理、農(nóng)藥、鋼鐵、焦化等行業(yè)工業(yè)廢水中的磷酸鹽分析。

3、方案實(shí)施

【實(shí)驗(yàn)室測(cè)定】

(1)儀器與試劑

操作所用的玻璃器皿，可用(1+5)鹽酸溶液浸泡2h，或用不含磷酸鹽的洗滌劑刷洗。

比色皿用后應(yīng)以稀硝酸或鉻酸洗液浸泡片刻，以除去吸附的鉬藍(lán)有色物。

醫(yī)用手提式高壓蒸汽消毒器或一般民用壓力鍋，1～1.5kg/cm3；電爐，2kW；調(diào)壓器，2kV·A，0～220V；50mL(磨口)具塞刻度管。

過硫酸鉀溶液(50g/L)：溶解5g過硫酸鉀于水中，并稀釋至100mL。

磷酸鹽貯備溶液：將優(yōu)級(jí)純磷酸二氫鉀(KH2P04)于1100C干燥2h，在干燥器中放冷。稱取O.2197g溶于水，移入1000mL容量瓶中。加(1+1)硫酸5mL，用水稀釋至標(biāo)線。此溶液為每毫升含50.Oμg磷(以P計(jì))。

磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液：吸取10.OmL磷酸鹽貯備液于250mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，此溶液每毫升含2.00μg磷，臨用時(shí)現(xiàn)配。

鉬酸鹽溶液：溶解13g鉬酸銨[(NH4)6M07024·4H20]于100mL水中。溶解O.35g酒石酸銻氧鉀[K(SbO)C4H406·1/2H20]于100mL水中。在不斷攪拌下，將鉬酸銨溶液徐徐加到300mL(1+1)硫酸中，加酒石酸銻氧鉀溶液并且混合均勻，貯存在棕色的玻璃瓶中于約4℃保存，至少穩(wěn)定兩個(gè)月。

抗壞血酸溶液(10g／L)：溶解10g抗壞血酸于水中，并稀釋至100mL。該溶液貯存在棕色玻璃瓶中，在約4℃可穩(wěn)定幾周，如顏色變黃，則棄去重配。

(1+1)硫酸溶液。

濁度-色度補(bǔ)償液：混合兩份體積的(1+1)硫酸和一份體積的100g／L抗壞血酸溶液，此溶液當(dāng)天配制。

(2)檢驗(yàn)

①樣品采集與保存于水樣采集后，加硫酸酸化至pH≤1保存。

②水樣預(yù)處理如采樣時(shí)水樣用酸固定，則用過硫酸鉀消解前將水樣調(diào)至中性。

取混合水樣(包括懸浮物)，經(jīng)下述強(qiáng)氧化劑分解，測(cè)得水中總磷含量。

吸取25.OmL混勻水樣(必要時(shí)，酌情少取水樣，并加水至25mL，使含磷量不超過30μg)于50mL具塞刻度管中，加過硫酸鉀溶液4mL，加塞后管口包一小塊紗布并用線扎緊，以免加熱時(shí)玻璃塞沖出。將具塞刻度管放在大燒杯中，置于高壓蒸汽消毒器或壓力鍋中加熱，待鍋內(nèi)壓力達(dá)1.1kg／cm2(相應(yīng)溫度為120℃)時(shí)，調(diào)節(jié)電爐溫度使保持此壓力30min后，停止加熱，待壓力表指針降至零后，取出放冷。如溶液渾濁，則用濾紙過濾，洗滌后定容。試劑空白和標(biāo)準(zhǔn)溶液系列也經(jīng)同樣的消解操作。

當(dāng)不具備壓力消解條件時(shí)，亦可在常壓下進(jìn)行，操作步驟如下。

分取適量混勻水樣于150mL錐形瓶中，加水至50mL，加數(shù)粒玻璃珠，加1mL(3+7)硫酸溶液，5mL過硫酸鉀(50g／L)溶液，置電熱板或可調(diào)電爐上加熱煮沸，調(diào)節(jié)溫度使保持微沸30～40min，至最后體積為10mL。放冷，加2滴酚酞指示劑，滴加氫氧化鈉溶液至剛呈微紅色，再滴加1mol／I。硫酸溶液使紅色褪去，充分搖勻。如溶液不澄清，則用濾紙過濾于50mL比色管中，用水洗錐形瓶及濾紙，一并移入比色管中，加水至標(biāo)線，供分析用。

① 準(zhǔn)曲線的繪制取數(shù)支50mL具塞比色管，分別加入磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液0mL、O．50mL、1.00mL、3.OOmL、5.00mI。10.OmI．和15.0mL，加水至50mL。向比色管中加入1mLlO％抗壞血酸溶液，混勻。30s后加2mL鉬酸鹽溶液充分混勻，放置15min。用10mm或30mm比色皿，于700nm波長(zhǎng)處，以零濃度溶液為參比，測(cè)量吸光度。

④樣品測(cè)定取消解后的水樣加入50mL比色管中，用水稀釋至標(biāo)線。以下按繪制校準(zhǔn)曲線的步驟進(jìn)行顯色和測(cè)量，減去空白試驗(yàn)的吸光度，并從校準(zhǔn)曲線上查出含磷量。

(3)計(jì)算

式中 p(TP)——水樣總磷的質(zhì)量濃度(以P計(jì))，mg／L；

m——根據(jù)校準(zhǔn)曲線計(jì)算出的氮量，μg；

V——取樣體積，mL。

【總磷／磷酸鹽在線監(jiān)測(cè)】

總磷在線分析儀(圖1—34)應(yīng)用于工藝自動(dòng)控制時(shí)，可以降低運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

多磷酸鹽和一些含磷的化合物在高溫、高壓的酸性環(huán)境中水解，生成正磷酸根，剩余穩(wěn)定的磷化物被強(qiáng)氧化劑——過硫酸鈉氧化成正磷酸根。正磷酸根離子在含鉬酸鹽的強(qiáng)酸溶液中，能和銻形成一種化合物，此化合物又被抗壞血酸還原成磷鉬酸鹽，并呈現(xiàn)出藍(lán)色。在測(cè)定范圍內(nèi)，其顏色強(qiáng)度和樣品中正磷酸根離子濃度成正比，因此，通過測(cè)量顏色變化的程度，可以測(cè)量樣品中總磷的濃度。

在測(cè)量模式下，儀器首先用樣品沖洗比色池，然后在比色池內(nèi)加入試劑A和經(jīng)過預(yù)處理的樣品。兩者混合后，在高溫、高壓下進(jìn)行反應(yīng)，然后立即被冷卻。為了測(cè)量經(jīng)過反應(yīng)而得到的所有正磷酸鹽的濃度，試劑泵同時(shí)向比色池內(nèi)加入試劑C和D，并混合均勻。反應(yīng)結(jié)束后，LED光度計(jì)測(cè)量溶液的吸光度，并且和反應(yīng)前測(cè)量得的結(jié)果進(jìn)行比較，從而計(jì)算出總磷的濃度值。

在比色池內(nèi)加入試劑A。經(jīng)過加熱，氧化劑被破壞，轉(zhuǎn)化成硫酸。冷卻后，蠕動(dòng)泵再往比色池內(nèi)加入樣品、試劑C和試劑D。樣品和試劑經(jīng)過混合、反應(yīng)后，由LED光度計(jì)測(cè)量生成溶液的吸光度，并與反應(yīng)前測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行比較，從而計(jì)算出正磷酸鹽的濃度。

總磷在線分析儀的面板前方，特意設(shè)置一塊安全防爆玻璃，該玻璃通過3個(gè)支撐螺栓固定，只有當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)部處于常溫、常壓、沒有樣品時(shí)，該防爆玻璃才能通過服務(wù)菜單打開，操作人員的安全得到了有效保護(hù)。

【總氮、總磷、cOD自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀】

自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀用于市政污水、工業(yè)廢水、環(huán)保領(lǐng)域的在線儀器監(jiān)測(cè)。

用過硫酸鉀做氧化劑，在120℃條件下加溫消解30min，最后用紫外分光光度法檢測(cè)TN；用過硫酸鉀做氧化劑，在120℃條件下加溫消解30min，最后用磷鉬藍(lán)分光光度法檢測(cè)TP；用254nm紫外光照射，通過測(cè)量吸光度檢測(cè)COD。

測(cè)量范圍分別為：TN，0～2mg／L至200mg／L；TP，0～O.5mg／L至20mg／L；COD(UV)，O～20mg／L至500mg／L。

【氮、磷離子色譜法】(見消毒副產(chǎn)物測(cè)定)

4、干擾及消除

砷含量大于2mg/L有干擾，可用硫代硫酸鈉除去。硫化物含量大于2mg/L有干擾，在酸性條件下通氮?dú)饪梢猿ァＡ鶅r(jià)鉻大于50mg/L有干擾，用亞硫酸鈉除去。亞硝酸鹽大于10mg/L有干擾，用氧化消解或加氨磺酸均可以除去。鐵濃度為20mg/L，使結(jié)果偏低5％；銅濃度達(dá)10mg/L不干擾；氟化物小于70mg也不干擾。水中大多數(shù)常見離子對(duì)顯色的影響可以忽略。

5、安全操作

使用壓力蒸汽消毒器時(shí)，冷卻后放氣要緩慢，應(yīng)定期校核壓力表。

6、質(zhì)量檢查與控制

①如試樣中色度影響測(cè)量吸光度時(shí)，需做補(bǔ)償校正。在50mL比色管中，分取與樣品測(cè)定相同量的水樣，定容后加入3mL濁度一色度補(bǔ)償液，測(cè)量吸光度，然后從水樣的吸光度中減去校正吸光度。

②溫低于130C時(shí)，可在20～300C水浴中顯色15min。

③測(cè)定含磷0.02～2.54mg／L的工業(yè)廢水，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和加標(biāo)回收率應(yīng)在允許范圍。

7、結(jié)果報(bào)告

根據(jù)進(jìn)水總磷濃度，控制除磷工藝。根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放總磷最高允許排放濃度二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)3mg／L，判斷出水水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)。

參考資料：實(shí)用水質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)