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氮、磷化合物测定(五)
【来源/作者】周世华 【更新日期】2017-07-06

三、总磷

1、引导问题

生活污水中的洗涤废水和工业废水中都含有磷,磷是植物和微生物的主要营养物质,当这些含磷废水排入受纳水体,使水体中磷含量过高,会引起受纳水体的富营养化,促进各种水生生物(主要是藻类)的活性,刺激它们的异常增殖,造成一系列的危害。因此,污水和废水需要除磷后排放。

2、方案描述

由于水中磷的存在形态复杂,所以在分析测定之前,需要进行适当的预处理,利用强氧化剂过硫酸钾或氧化性酸硝酸一硫酸氧化消解的方法把各种形态的磷(总磷,total phosphor-us,TP)转化为容易测定的形态(正磷酸盐)。在酸性条件下,正磷酸与钼酸铵、酒石酸锑氧钾反应,生成磷钼杂多酸,被还原剂抗坏血酸还原,变成蓝色络合物(磷钼蓝),吸收700nm波长的光,利用分光光度法进行测定。

本方法适用于测定地表水、生活污水及化工、磷肥、金属表面磷化处理、农药、钢铁、焦化等行业工业废水中的磷酸盐分析。

3、方案实施

【实验室测定】

(1)仪器与试剂

操作所用的玻璃器皿,可用(1+5)盐酸溶液浸泡2h,或用不含磷酸盐的洗涤剂刷洗。

比色皿用后应以稀硝酸或铬酸洗液浸泡片刻,以除去吸附的钼蓝有色物。

医用手提式高压蒸汽消毒器或一般民用压力锅,1~1.5kg/cm3;电炉,2kW;调压器,2kV·A,0~220V;50mL(磨口)具塞刻度管。

过硫酸钾溶液(50g/L):溶解5g过硫酸钾于水中,并稀释至100mL。

磷酸盐贮备溶液:将优级纯磷酸二氢钾(KH2P04)于1100C干燥2h,在干燥器中放冷。称取O.2197g溶于水,移入1000mL容量瓶中。加(1+1)硫酸5mL,用水稀释至标线。此溶液为每毫升含50.Oμg磷(以P计)。

磷酸盐标准溶液:吸取10.OmL磷酸盐贮备液于250mL容量瓶中,用水稀释至标线,此溶液每毫升含2.00μg磷,临用时现配。

钼酸盐溶液:溶解13g钼酸铵[(NH4)6M07024·4H20]于100mL水中。溶解O.35g酒石酸锑氧钾[K(SbO)C4H406·1/2H20]于100mL水中。在不断搅拌下,将钼酸铵溶液徐徐加到300mL(1+1)硫酸中,加酒石酸锑氧钾溶液并且混合均匀,贮存在棕色的玻璃瓶中于约4℃保存,至少稳定两个月。

抗坏血酸溶液(10g/L):溶解10g抗坏血酸于水中,并稀释至100mL。该溶液贮存在棕色玻璃瓶中,在约4℃可稳定几周,如颜色变黄,则弃去重配。

(1+1)硫酸溶液。

浊度-色度补偿液:混合两份体积的(1+1)硫酸和一份体积的100g/L抗坏血酸溶液,此溶液当天配制。

(2)检验

①样品采集与保存于水样采集后,加硫酸酸化至pH≤1保存。

②水样预处理如采样时水样用酸固定,则用过硫酸钾消解前将水样调至中性。

取混合水样(包括悬浮物),经下述强氧化剂分解,测得水中总磷含量。

吸取25.OmL混匀水样(必要时,酌情少取水样,并加水至25mL,使含磷量不超过30μg)于50mL具塞刻度管中,加过硫酸钾溶液4mL,加塞后管口包一小块纱布并用线扎紧,以免加热时玻璃塞冲出。将具塞刻度管放在大烧杯中,置于高压蒸汽消毒器或压力锅中加热,待锅内压力达1.1kg/cm2(相应温度为120℃)时,调节电炉温度使保持此压力30min后,停止加热,待压力表指针降至零后,取出放冷。如溶液浑浊,则用滤纸过滤,洗涤后定容。试剂空白和标准溶液系列也经同样的消解操作。

当不具备压力消解条件时,亦可在常压下进行,操作步骤如下。

分取适量混匀水样于150mL锥形瓶中,加水至50mL,加数粒玻璃珠,加1mL(3+7)硫酸溶液,5mL过硫酸钾(50g/L)溶液,置电热板或可调电炉上加热煮沸,调节温度使保持微沸30~40min,至最后体积为10mL。放冷,加2滴酚酞指示剂,滴加氢氧化钠溶液至刚呈微红色,再滴加1mol/I。硫酸溶液使红色褪去,充分摇匀。如溶液不澄清,则用滤纸过滤于50mL比色管中,用水洗锥形瓶及滤纸,一并移入比色管中,加水至标线,供分析用。

① 准曲线的绘制 取数支50mL具塞比色管,分别加入磷酸盐标准使用液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%抗坏血酸溶液,混匀。30s后加2mL钼酸盐溶液充分混匀,放置15min。用10mm或30mm比色皿,于700nm波长处,以零浓度溶液为参比,测量吸光度。

④样品测定取消解后的水样加入50mL比色管中,用水稀释至标线。以下按绘制校准曲线的步骤进行显色和测量,减去空白试验的吸光度,并从校准曲线上查出含磷量。

(3)计算

式中 p(TP)——水样总磷的质量浓度(以P计),mg/L;

m——根据校准曲线计算出的氮量,μg;

V——取样体积,mL。

【总磷/磷酸盐在线监测】

总磷在线分析仪(图1—34)应用于工艺自动控制时,可以降低运行成本,提高经济效益。

多磷酸盐和一些含磷的化合物在高温、高压的酸性环境中水解,生成正磷酸根,剩余稳定的磷化物被强氧化剂——过硫酸钠氧化成正磷酸根。正磷酸根离子在含钼酸盐的强酸溶液中,能和锑形成一种化合物,此化合物又被抗坏血酸还原成磷钼酸盐,并呈现出蓝色。在测定范围内,其颜色强度和样品中正磷酸根离子浓度成正比,因此,通过测量颜色变化的程度,可以测量样品中总磷的浓度。

在测量模式下,仪器首先用样品冲洗比色池,然后在比色池内加入试剂A和经过预处理的样品。两者混合后,在高温、高压下进行反应,然后立即被冷却。为了测量经过反应而得到的所有正磷酸盐的浓度,试剂泵同时向比色池内加入试剂C和D,并混合均匀。反应结束后,LED光度计测量溶液的吸光度,并且和反应前测量得的结果进行比较,从而计算出总磷的浓度值。

在比色池内加入试剂A。经过加热,氧化剂被破坏,转化成硫酸。冷却后,蠕动泵再往比色池内加入样品、试剂C和试剂D。样品和试剂经过混合、反应后,由LED光度计测量生成溶液的吸光度,并与反应前测得的结果进行比较,从而计算出正磷酸盐的浓度。

总磷在线分析仪的面板前方,特意设置一块安全防爆玻璃,该玻璃通过3个支撑螺栓固定,只有当反应器内部处于常温、常压、没有样品时,该防爆玻璃才能通过服务菜单打开,操作人员的安全得到了有效保护。

【总氮、总磷、cOD自动监测仪】

自动监测仪用于市政污水、工业废水、环保领域的在线仪器监测。

用过硫酸钾做氧化剂,在120℃条件下加温消解30min,最后用紫外分光光度法检测TN;用过硫酸钾做氧化剂,在120℃条件下加温消解30min,最后用磷钼蓝分光光度法检测TP;用254nm紫外光照射,通过测量吸光度检测COD。

测量范围分别为:TN,0~2mg/L至200mg/L;TP,0~O.5mg/L至20mg/L;COD(UV),O~20mg/L至500mg/L。

【氮、磷离子色谱法】(见消毒副产物测定)

4、干扰及消除

砷含量大于2mg/L有干扰,可用硫代硫酸钠除去。硫化物含量大于2mg/L有干扰,在酸性条件下通氮气可以除去。六价铬大于50mg/L有干扰,用亚硫酸钠除去。亚硝酸盐大于10mg/L有干扰,用氧化消解或加氨磺酸均可以除去。铁浓度为20mg/L,使结果偏低5%;铜浓度达10mg/L不干扰;氟化物小于70mg也不干扰。水中大多数常见离子对显色的影响可以忽略。

5、安全操作

使用压力蒸汽消毒器时,冷却后放气要缓慢,应定期校核压力表。

6、质量检查与控制

①如试样中色度影响测量吸光度时,需做补偿校正。在50mL比色管中,分取与样品测定相同量的水样,定容后加入3mL浊度一色度补偿液,测量吸光度,然后从水样的吸光度中减去校正吸光度。

②温低于130C时,可在20~300C水浴中显色15min。

③测定含磷0.02~2.54mg/L的工业废水,相对标准偏差和加标回收率应在允许范围。

7、结果报告

根据进水总磷浓度,控制除磷工艺。根据城镇污水处理厂污染物排放总磷最高允许排放浓度二级标准3mg/L,判断出水水质是否达标。

参考资料:实用水质检验技术


【关键词】,磷, 氨氮,分光光度法, 碘化汞,碘化钾,酸钾钠,奥科官网,北京世纪奥科 

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