《武汉工程大学学报》 2015年04期
29-31
出版日期：2015-04-30
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
磷泥中黄磷的测定
０ 引 言根据我国电炉法制磷的生产工艺，磷泥的来源主要有两个：一个是粗磷精制过程或废水经过沉降产生的剩余污泥，主要是单质磷与炉尘的混合物，一般难以完全分离开；另一个来源是黄磷废水处理系统产生的污泥.磷泥属于磷化学工业中的危险固体废弃物，处置不当会对环境造成严重的污染，测定其中的磷含量有助于计算黄磷工业生产中磷的回收率和成本，更好地综合处理与利用磷泥，这是黄磷生产中一个很重要的内容.针对元素磷的测定研究多适用于水环境和废水［１－４］，也有刘汉初［５］ 采取苯萃取后以溴水氧化成磷酸盐，用孔雀绿光度法测定河湖底泥中的微量黄磷；张肖静等［６］ 采用过硫酸钾消解、钼锑抗分光光度法测定城市污水厂剩余污泥中的总磷.但涉及磷泥中磷测定的研究较少.现采用紫外分光光度法以正己烷为萃取剂，萃取后直接比色，测定磷泥中的黄磷，取得了较好的结果.１ 试 验１．１ 主要仪器和试剂实验仪器：ＸＳＨＦ２－３湿式分样机；ＳＨＺ－Ｄ（Ⅲ）型循环水式真空泵；ＢＳＡ １２４Ｓ电子天平；ＡＲ２１３０电子天平；７５２ＰＣ型紫外可见分光光度计.精制黄磷：纯度９９．９８％；正己烷：分析纯.１．２ 标准曲线黄磷标准贮备液：在称量瓶中加入一定量浸泡过黄磷的蒸馏水，称量约０．０５ ｇ（准确到０．１ ｍｇ）黄磷放入.用镊子将黄磷于丙酮中短时间内完成脱水，随即取黄磷放入事先盛有正己烷的１００ ｍＬ棕色容量瓶中，待其全部溶解，定容.此溶液含黄磷质量浓度约５００ μｇ／ｍＬ，贮存于４ ℃冰箱内；黄磷标准使用液：在盛有正己烷的１００ ｍＬ棕色容量瓶中，准确吸取４ ｍＬ黄磷标准贮备液加入，用正己烷稀释，定容.此溶液含黄磷质量浓度约２０ μｇ／ｍＬ，贮存于４ ℃冰箱内；分别吸取一系列黄磷标准使用液稀释至１０．０ ｍＬ，其质量浓度为１．０～２０．０ ｍｇ／Ｌ.以正己烷为参比，于２１９ ｎｍ处测定吸光值.校准曲线回归方程：ｙ＝ ０．０３２ ５ｘ＋ ０．０００ ２，Ｒ２＝０．９９９ ８.黄磷吸收峰波长一般在２００ ｎｍ附近［７］，正己烷是一种较理想的溶剂［８］，选取２１９ ｎｍ为测定波长.１．３ 试验方法本实验所用贫磷泥来自湖北兴发化工集团股份有限公司，含磷质量分数为１０％～１５％，其他杂质成分主要为 ＳｉＯ２、ＣａＯ、F等，其余是水.每次取一定量贫磷泥采用湿式分样机分成１２份，磷泥４０～５０ ｇ/瓶，水封存于棕色广口瓶中待用.试验取一瓶泥样，将磷泥抽滤后，用内径８ ｍｍ玻璃管作为取样器垂直向下、完全插至底部并多点取样２ ｇ，于５０ ｍＬ具塞比色管中，用水稀释至２５ ｍＬ标线.加入一定量正己烷，振摇一段时间，使磷溶入萃取剂，静置分层.取上层萃取液加以稀释，于２１９ ｎｍ处测定吸光值.根据标准曲线查出样品磷泥中的磷含量.２ 结果与讨论２．１ 萃取条件２．１．１ 萃取时间 固定正己烷加入量１５ ｍＬ，振摇不同时间后，考查萃取时间对磷泥中磷含量测定结果的影响，结果见表１.表1 萃取时间对测定结果的影响Table 1 Effects of extraction time on the determination results根据试验结果， 正己烷对磷泥中黄磷的萃取振摇１０ ｍｉｎ，磷含量测定结果即基本稳定，以下试验萃取时间均为１０ ｍｉｎ.２．１．２ 萃取剂用量 加入不同体积的正己烷进行萃取， 固定振摇时间１０ ｍｉｎ，考查萃取剂用量对磷泥中磷含量测定结果的影响,测定结果见表２.表2 正己烷用量对测定结果的影响Table 2 Effects of hexane dosage on the determination results由试验结果可知， 随着正己烷用量的增加，黄磷的萃取量也增加.正己烷用量增加至２０ ｍＬ后，测定结果变化不大.因此，选择加入正己烷２０ ｍＬ为宜.２．１．３ 萃取次数 取一定量磷泥于２５０ ｍＬ分液漏斗中，加入正己烷用量２０ ｍＬ、振摇１０ ｍｉｎ， 静置分层，测定磷的萃取量.打开分液漏斗旋塞，放出下部含泥的水相于比色管中，再次加入２０ ｍＬ正己烷进行萃取，测定萃取量.第1次磷泥中磷质量分数的测定结果为１３．８％，第2次测定结果仅０．１％.第1次萃取回收率即可达到９９％，故只进行一次萃取.２．２ 磷泥取样方法２．２．１ 平面不均匀性 将一块抽滤过的泥饼均分为４份，分别在每份中取泥样重２ ｇ，测定黄磷含量，结果见表３.由表３可知， 磷质量分数最大值１５．７％，最小值９．７％，其差值为６％，占平均值的５１％.说明黄磷在泥饼中平面上分布不均匀，应该采取多点取样.表3 平面均匀性试验结果Table 3 The results of plane uniformity analysis２．２．２ 厚度不均匀性 将一块抽滤过的泥饼均分为８份， 取对角线上的2份泥样，分别剖切分为上、中、下３部分，每部分取泥２ ｇ，测定黄磷含量，结果见表４.表4 厚度均匀性试验结果 Table 4 The results of depth uniformity analysis w/%由表４可知， 磷含量最大值均出现在泥样的上层部分.随着深度的增加，磷含量减少.受抽滤过程的影响，黄磷在泥饼厚度上也分布不均匀.因此，不能只是在表面挑取泥样，取样时应将吸管贯穿上层、垂直向下、完全插至底部.２．３ 精密度试验由于黄磷在磷泥中二维空间上分布不均匀，因此要棋盘式全层取样.先将泥饼均分为若干份，用取样器在每一份内全层取一次样，混合为一个重２ ｇ样品，共取６个样品，测定每个样品磷含量，结果见表５.表5 精密度试验结果Table 5 The results of precision analysis由表5可知，磷泥样品磷含量的测定ＲＳＤ为２．１％，采取棋盘式全层取样后，有效减少误差，能满足测量要求.３ 结 语ａ．采用“正己烷萃取＋紫外分光光度法”可测定磷泥中的磷含量，对磷泥中黄磷萃取效率高.当磷泥重２ ｇ时，在正己烷用量２０ ｍＬ、振摇１０ ｍｉｎ的条件下，一次萃取即可完全.ｂ．黄磷在泥饼中二维空间上分布不均匀，平面上测量相对误差为５１％，深度上测量相对误差为４４％.采用棋盘式全层取样，测定结果的ＲＳＤ为２．１％,既可以减少平面上分布不均匀的情况，又可以解决在深度上分布不均匀的问题.致 谢感谢武汉工程大学为本研究提供实验平台.