电感耦合等离子体发射光谱法测定磷石膏中的水溶性五氧化二磷

向元斌

(乐山市产品质量监督检验所，四川乐山 614000)

水溶性磷含量是评价磷石膏产品质量，特别是用于建材的磷石膏产品质量的重要指标［1–2］，因此准确测定磷石膏中水溶性磷含量对控制和提高磷石膏产品质量，稳定其后延产品的质量控制、促进磷石膏的综合利用具有重要意义。磷石膏中的磷含量的测定较常用检测方法有磷钼酸喹啉重量法、磷钼酸喹啉容量法和偏钒酸铵分光光度法(双波长法和单波长法)［3–4］。这些方法虽然重现性好，准确度高，较为成熟，检测部门不需要昂贵的仪器投入，但对操作人员业务素质要求较高，另外这些方法操作步骤冗长，需消耗大量试剂、产生废水废液，检验周期长。

超声波技术用于样品前处理提取固体样品中的待测元素，具有制样效率高、重现性好、操作省时省力的特点，逐渐被国内外的分析工作者采用［5–6］。电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP–OES)功能强大，样品待测组分只要能溶解(熔融)到溶液中后，即可用ICP–OES检测出待测组分的含量，ICP–OES还具有线性范围宽，基体干扰小，分析速度快，操作简便、消耗试剂少、省时省力的特点，在各检测领域得到越来越多的应用［7–15］。目前还未有利用ICP–OES测定磷石膏中水溶性磷的报道。

笔者采用超声波技术提取磷石膏样品中水溶性五氧化二磷组分后，用电感耦合等离子发射光谱法(ICP–OES)测定样品中水溶性五氧化二磷的含量，取得了满意的结果。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体发射光谱仪：iCAP 6300型，美国赛默飞世尔科技有限公司；

超声波清洗器：SG5200HPT型，上海冠特超声仪器有限公司；

五氧化二磷标准储备溶液：1.0 mg／mL，准确称取在105～110℃条件下干燥至恒重的优级纯磷酸二氢钾1.917 5 g于1 000 mL容量瓶中，加入适量水溶解并加入浓硝酸2～3 mL，混匀，再加水稀释至标线，混匀［2］；

五氧化二磷系列标准工作溶液：分别准确吸取五氧化二磷标准储备溶液0，0.50，2.00，5.00，10.00，15.00，20.00 mL于7只100 mL容量瓶中，加5 mL硝酸溶液(1+1)，用高纯水定容至标线，摇匀，配制成质 量 浓 度 为0.0，5.0，20.0，50.0，100.0，150.0，200.0 mg／L的五氧化二磷系列标准工作溶液；

实验所用试剂为优级纯；

实验用水为电阻率大于18 MΩ·cm的高纯水。

1.2 仪器工作条件

功率：1 150 W；泵速：50 r／min；辅助气流量：0.5 L／min；雾化器气流量：0.55 L／min；冷却气流量：15 L／min；观测高度：15 mm；观测方式：水平；积分时间：10 s；标准玻璃同心雾化器；检测波长：178.284 nm；CID固体检测器。

超声波清洗器清洗温度为室温。

1.3 实验方法

样品粉碎后，在烘箱(40±2)℃下，烘3 h后，放入干燥器中冷却至室温，称取5 g试样(精确到0.2 mg)，经漏斗全部转移至250 mL的容量瓶中，用大约50 mL水冲洗漏斗中可能残余的试样至容量瓶中，将容量瓶放超声波清洗器中，在功率为500 W、工作频率为45 kHz下，常温超声10 min，取出，静置30 min后，加25 mL硝酸溶液(1+1)，用水定容至标线，用中速滤纸干过滤，弃去最初几毫升滤液不要，滤液待测。在仪器工作条件下，用ICP–OES测定样品溶液的光谱强度。同时随同试样做空白试验。

若五氧化二磷提取液浓度超出工作曲线线性范围，可吸取5.00 mL制备好的滤液，置于100 mL容量瓶中，加入5 mL硝酸溶液(1+1)，用水稀释至标线，摇匀后测定。按工作曲线方程，计算出样品中的五氧化二磷质量浓度。

2 结果与讨论

2.1 谱线选择、共存元素的干扰和基体效应

iCAP 6300全谱直读型ICP–OES对任一元素可选取多条特征谱线进行同时测定。试验分别从仪器波长特征谱线库中选取典型性的177.495，178.284，213.618 nm 3条特征谱线进行测定。五氧化二磷质量浓度在0～200 mg／L范围内，3条谱线的线性相关系数分别为0.999 47，0.999 96，0.999 81。在213.618 nm处铜元素干扰磷的测定，虽然磷石膏中铜含量较低，这种干扰可以不考虑，但考虑到178.284 nm和177.495，213.618 nm波长比较，背景值最低，谱峰较为尖锐，几乎没有干扰，灵敏度较高，稳定性和线性相关系数好，故选择178.284 nm用于分析谱线波长，使用178.284 nm波长检测缺点就是检测前仪器需要一定时间的高纯氩气吹扫。由于水溶性磷提取过程以用水为溶剂，大量的基体CaSO4微溶于溶于水，因此可以不考虑基体干扰效应。

2.2 工作曲线绘制

在1.2仪器工作条件下，测定系列五氧化二磷标准溶液(0.0，5.0，20.0，50.0，100.0，150.0，200.0 mg／L)的光谱强度，以五氧化二磷的质量浓度为横坐标，光谱强度为纵坐标，绘制工作曲线。五氧化二磷标准溶液的质量浓度在0.0～200.0 mg／L范围内与光谱强度线性相关，线性方程为y=747.9x+219.7，线性相关系数为0.999 96。

2.3 方法检出限

以试剂空白溶液11次测定结果标准偏差的3倍作为方法的检出限，结果见表1。

表1 方法的检出限 μg／mL

2.4 精密度试验

按1.3实验方法，分别对3个磷石膏样品测定了6次，结果见表2。由表2可知，测定结果的相对标准偏差为0.95%～1.11%，说明该方法具有较高的精密度。

表2 精密度试验结果 (n=6) %

2.5 回收试验

对3个磷石膏样品进行加标回收试验，结果见表3。由表3可以看出，磷的回收率在98%～102%之间，表明方法具有较高的准确度。

表3 回收试验结果

2.6 对照试验

对3个不同含量的样品，分别采用GB/T 23456–2009 《研磨提取水溶性磷后钒钼黄双波长光度法》法和本法进行测定，测定结果见表4。

表4 超声波法与国标法比对结果 %

由表4可知，两种方法测定结果的相对误差为0.50%～1.00%，说明两种方法没有明显的差异，表明采用超声波提取磷石膏中的五氧化二磷，完全能达到和用人工反复研磨一样的提取效果，而且更方便，省时省力。

3 结语

采用超声波技术和ICP–OES结合快速测定磷石膏中磷含量的方法，具有线性范围宽，精密度与准确度高，操作简便快速，试剂消耗少的特点，该法可应用于磷石膏的水溶性五氧化二磷的检测。

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