离子色谱法测定磷酸铵中水溶磷含量研究

2022-09-01 08:55王毕健
磷肥与复肥 2022年7期
关键词:水溶色谱法磷酸

王毕健,杨 维

(1. 云南三环中化化肥有限公司,云南 昆明 650113;2. 云南立志生物科技有限公司,云南 昆明 650101)

磷酸铵富含氮、磷养分,易被农作物吸收,是优质的氮磷复合肥[1]。磷酸铵生产过程中,质量控制十分重要,磷酸铵溶液中的水溶磷含量是质量控制的重要指标之一。

国家标准中磷酸铵中水溶磷的测定方法为喹钼柠酮重量法,样品处理较繁杂,定量分析全过程耗时150 min 以上[2]。笔者采用离子色谱法测定磷酸铵中磷酸根[3],以五氧化二磷计算水溶磷含量,该方法耗时约10 min,快速、实用。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

实验仪器:Essential IC-16离子色谱仪(日本岛津公司),配有电导检测器、抑制器、脱气机、输液泵、自动进样器、柱温箱、Essential Labsolutions数据采集/处理软件等;超声波清洗器,功率560 W,频率40 Hz。

试剂:超纯水,电阻率18 MΩ;KH2PO4,优级纯,天津市科密欧化学试剂有限公司;淋洗液,Na2CO3(分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司)和NaHCO3(分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司)于105 ℃干燥2 h后,分别称取0.212 g和0.252 g,用超纯水溶解至2 000 mL 淋洗瓶中,配制成1 mmol/L Na2CO3+3 mmol/L NaHCO3溶液。

1.2 实验原理

离子色谱法基于离子交换原理,由抑制器扣除淋洗液背景电导,然后利用电导检测器测定,根据标准溶液中离子的出峰时间定性,利用一系列标准溶液中离子峰面积或峰高制作校准曲线。

1.3 淋洗液及其浓度的选择

在Na2CO3-NaHCO3淋洗液条件下,样品中磷酸根被转化为HPO42-。淋洗液中Na2CO3浓度相对升高时,磷酸根和杂质硫酸根分离度下降。经测定,淋洗液采用1 mmol/L Na2CO3+3 mmol/L NaHCO3,磷酸根和杂质硫酸根分离效果较好。

1.4 实验步骤

淋洗液用0.22 μm的水相滤膜抽滤后,超声15 min排除气泡。

1.4.1平衡仪器

打开仪器和电脑电源,运行Essential Labsolutions软件,设置柱温为30 ℃,打开排液阀,A泵排气5 min,自动进样器排气20 min。排气结束后关闭排液阀,开启抑制器电源,抑制器电流设为14 mA,淋洗液流速设为1 mL/min,运行输液泵,保持1 h。

1.4.2校准曲线的绘制

称取KH2PO40.439 4 g 于1 000 mL 容量瓶中,用超纯水定容、混匀,分别取0、12.3、14.3、18.3、20.3 mL 于5 个100 mL 容量瓶中,用超纯水定容,混匀。设置批处理进样,以进样质量浓度为横坐标,色谱峰面积为纵坐标,绘制校准曲线。

1.4.3样品预处理

称取磷酸铵样品约0.5 g(精确到0.000 1 g),置于250 mL 容量瓶中,加水,振荡10 min 取下,超纯水定容,混匀。取5 mL 样品溶液,置于100 mL容量瓶中,超纯水定容,混匀。用0.22 μm 的尼龙滤膜过滤到1.5 mL样品瓶中,待测。

1.4.4样品测试

色谱图显示基线稳定后,单次进样,分析时间为15 min。根据样品中磷酸根峰面积,通过校准曲线计算出磷酸根浓度(以P计),再转化为五氧化二磷含量。

2 实验结果

2.1 校准曲线

磷酸根校准曲线见图1,磷酸根质量浓度(以P 计)为12.3 ~20.3 mg/L 时,校准曲线方程为y=7 660.42x+20 652.1,相关系数为0.997,线性良好。

图1 磷酸根校准曲线

2.2 方法对比与精密度

在最优化的样品预处理和色谱条件下,用离子色谱法测定磷酸铵样品中的磷酸根含量,平行测定6次,并将测定结果与喹钼柠酮重量法对比,测定结果如表1所示。

表1 磷酸铵样品分析结果

由表1可看出,离子色谱法测定结果与喹钼柠酮重量法一致,结果较为稳定。同时该方法6次测定结果的相对标准偏差为0.21%,精密度良好。

2.3 回收率实验

随机选取磷酸铵样品,用离子色谱法测定,根据校准曲线方程计算磷酸根质量浓度(ρ(P))为12.86 mg/L。以此样品为基准样品,分别添加磷酸二氢钾标准溶液ρ(P)1、3、7 mg/L,考察加标回收情况,结果见表2。实验结果表明加标回收率在99.6%~100.5%,准确度高。

表2 回收率实验结果

3 结论

采用离子色谱法测定磷酸铵中水溶磷含量,淋洗液采用1 mmol/L Na2CO3+3 mmol/L NaHCO3溶液,流速1 mL/min,柱温30 ℃,抑制器电流14 mA,分离效果较好。该方法测定磷酸铵中水溶五氧化二磷含量,样品预处理操作简单、迅速,灵敏度高,准确度高,精密度好,是一种实用、快速的分析方法。

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