氮、磷化合物測定（五）
發布時間：2017-07-22
三、總磷
1、引導問題
生活污水中的洗滌廢水和工業廢水中都含有磷，磷是植物和微生物的主要營養物質，當這些含磷廢水排入受納水體，使水體中磷含量過高，會引起受納水體的富營養化，促進各種水生生物(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復雜，所以在分析測定之前，需要進行適當的預處理，利用強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的磷(總磷，total phosphor-us，TP)轉化為容易測定的形態(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，生成磷鉬雜多酸，被還原劑抗壞血酸還原，變成藍色絡合物(磷鉬藍)，吸收700nm波長的光，利用分光光度法進行測定。
本方法適用于測定地表水、生活污水及化工、磷肥、金屬表面磷化處理、農藥、鋼鐵、焦化等行業工業廢水中的磷酸鹽分析。
3、方案實施
【實驗室測定】
(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。
比色皿用后應以稀硝酸或鉻酸洗液浸泡片刻，以除去吸附的鉬藍有色物。
醫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：將優級純磷酸二氫鉀(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，用水稀釋至標線。此溶液為每毫升含50.Oμg磷(以P計)。
磷酸鹽標準溶液：吸取10.OmL磷酸鹽貯備液于250mL容量瓶中，用水稀釋至標線，此溶液每毫升含2.00μg磷，臨用時現配。
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，至少穩定兩個月。
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℃可穩定幾周，如顏色變黃，則棄去重配。
(1+1)硫酸溶液。
濁度-色度補償液：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，此溶液當天配制。
(2)檢驗
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水樣預處理如采樣時水樣用酸固定，則用過硫酸鉀消解前將水樣調至中性。
取混合水樣(包括懸浮物)，經下述強氧化劑分解，測得水中總磷含量。
吸取25.OmL混勻水樣(必要時，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，待鍋內壓力達1.1kg／cm2(相應溫度為120℃)時，調節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。試劑空白和標準溶液系列也經同樣的消解操作。
當不具備壓力消解條件時，亦可在常壓下進行，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，置電熱板或可調電爐上加熱煮沸，調節溫度使保持微沸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，加水至標線，供分析用。
① 準曲線的繪制 取數支50mL具塞比色管，分別加入磷酸鹽標準使用液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波長處，以零濃度溶液為參比，測量吸光度。
④樣品測定取消解后的水樣加入50mL比色管中，用水稀釋至標線。以下按繪制校準曲線的步驟進行顯色和測量，減去空白試驗的吸光度，并從校準曲線上查出含磷量。
(3)計算
式中 p(TP)——水樣總磷的質量濃度(以P計)，mg／L；
m——根據校準曲線計算出的氮量，μg；
V——取樣體積，mL。
【總磷／磷酸鹽在線監測】
總磷在線分析儀(圖1—34)應用于工藝自動控制時，可以降低運行成本，提高經濟效益。
多磷酸鹽和一些含磷的化合物在高溫、高壓的酸性環境中水解，生成正磷酸根，剩余穩定的磷化物被強氧化劑——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，并呈現出藍色。在測定范圍內，其顏色強度和樣品中正磷酸根離子濃度成正比，因此，通過測量顏色變化的程度，可以測量樣品中總磷的濃度。
在測量模式下，儀器首先用樣品沖洗比色池，然后在比色池內加入試劑A和經過預處理的樣品。兩者混合后，在高溫、高壓下進行反應，然后立即被冷卻。為了測量經過反應而得到的所有正磷酸鹽的濃度，試劑泵同時向比色池內加入試劑C和D，并混合均勻。反應結束后，LED光度計測量溶液的吸光度，并且和反應前測量得的結果進行比較，從而計算出總磷的濃度值。
在比色池內加入試劑A。經過加熱，氧化劑被破壞，轉化成硫酸。冷卻后，蠕動泵再往比色池內加入樣品、試劑C和試劑D。樣品和試劑經過混合、反應后，由LED光度計測量生成溶液的吸光度，并與反應前測得的結果進行比較，從而計算出正磷酸鹽的濃度。
總磷在線分析儀的面板前方，特意設置一塊安全防爆玻璃，該玻璃通過3個支撐螺栓固定，只有當反應器內部處于常溫、常壓、沒有樣品時，該防爆玻璃才能通過服務菜單打開，操作人員的安全得到了有效保護。
【總氮、總磷、cOD自動監測儀】
自動監測儀用于市政污水、工業廢水、環保領域的在線儀器監測。
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，最后用磷鉬藍分光光度法檢測TP；用254nm紫外光照射，通過測量吸光度檢測COD。
測量范圍分別為：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】(見消毒副產物測定)
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，在酸性條件下通氮氣可以除去。六價鉻大于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，使結果偏低5％；銅濃度達10mg/L不干擾；氟化物小于70mg也不干擾。水中大多數常見離子對顯色的影響可以忽略。
5、安全操作
使用壓力蒸汽消毒器時，冷卻后放氣要緩慢，應定期校核壓力表。
6、質量檢查與控制
①如試樣中色度影響測量吸光度時，需做補償校正。在50mL比色管中，分取與樣品測定相同量的水樣，定容后加入3mL濁度一色度補償液，測量吸光度，然后從水樣的吸光度中減去校正吸光度。
②溫低于130C時，可在20～300C水浴中顯色15min。
③測定含磷0.02～2.54mg／L的工業廢水，相對標準偏差和加標回收率應在允許范圍。
7、結果報告
根據進水總磷濃度，控制除磷工藝。根據城鎮污水處理廠污染物排放總磷最高允許排放濃度二級標準3mg／L，判斷出水水質是否達標。
參考資料：實用水質檢驗技術
