水質總磷測定的問題探討及改進

　　1.實驗原理 
　　在中性條件下用過硫酸鉀使試樣消解，將所含磷全部氧化為正磷酸鹽。在酸性介質中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，立即被抗壞血酸還原，生成藍色絡合物。[1] 
　　2.儀器和試劑 
　　2.1儀器 
　　醫用手提式蒸汽消毒器或一般壓力鍋（1.1～1.4kg/cm2）。 
　　恒溫干燥箱 
　　50mL具塞比色管 
　　分光光度計 
　　2.2試劑 
　　（1）過硫酸鉀溶液，50g/L 。 
　　（2）抗壞血酸溶液，100g/L。 
　　（3）鉬酸鹽溶液。 
　　（4）磷標準儲備溶液：1.00mL此標準溶液含50.0μg磷。 
　　（5）磷標準使用溶液：1.00mL此標準溶液含2.0μg磷。 
　　3.影響總磷測定的因素及方法改進 
　　3.1樣品采集及保存 
　　水樣總磷不穩定，采樣后應立即分析。如果不能立即進行分析，需取500mL水樣后加入1mL濃硫酸調節水樣的pH值≤1，或不加任何試劑于冷處保存，并在24h內盡快測定，當采集含磷量較低的水樣時不要用塑料瓶采樣，因磷酸鹽易吸附在塑料瓶壁上，應保存于玻璃瓶中。
　　3.2玻璃器皿的清洗和處理 
　　分析過程中所用的玻璃器皿都必須用稀硝酸或鉻酸洗液浸泡1h 以上，用自來水清洗后用蒸餾水淋洗數遍，不可用含磷洗滌劑刷洗。新的比色管需先進行與樣品完全相同的處理，測定其空白吸光度值。如果比色管空白吸光度值經過多次消解測得較高的，必須剔除。 
　　3.3 pH值的調節 
　　由于樣品保存時pH≤1，因此測定前需將水樣調節至中性。移取25mL（濃度高時酌量少取）的樣品至50mL的燒杯中，用移液管慢慢滴加50%氫氧化鈉溶液，至pH試紙測試溶液為中性，記住所滴加氫氧化鈉的用量。然后另取25mL的樣品至50mL比色管中，用移液管滴加等量的50%氫氧化鈉溶液。 
　　3.4水樣的消解方法對比分析 
　　國標GB11893-1989水樣預處理采用蒸汽消毒器消解，此消解方法費時費力、安全性穩定性較差、而且工作中經常會出現試樣外溢等現象，且壓力容器需要專人經培訓合格后持證操作等繁瑣問題。恒溫干燥箱消解法，溫度更易于控制，操作簡便安全，其自然冷卻時間比蒸汽消毒器降溫降壓的工作時間耗時短，為此本文選用恒溫干燥箱消解法與蒸汽消毒器消解法對比試驗。 
　　（1）操作過程。 
　　采用環境保護部標準樣品研究所研制的總磷標樣，按標樣使用說明書的要求，稀釋至規定體積。分別用兩種消解方法對其進行測定。取6組×5支50mL具塞比色管，1號和2號每個比色管架各放3排×5支比色管，每排為同一濃度的標準物質的5次重復性試驗。1號試管架上樣品用于蒸汽滅菌器消解前處理，2號用于恒溫干燥箱消解前處理。分別取標準物質待測液25mL于比色管中，加入4mL過硫酸鉀溶液，將具塞刻度管的蓋塞緊后，用一小塊布和線將玻璃塞扎緊。將1號比色管架置于高壓蒸汽消毒器中加熱，待壓力達1.1kg/cm2，相應溫度為120℃時，保持30min后停止加熱。待壓力表讀數降至零后，取出放冷。然后用水稀釋試樣至50mL標線。
　　將2號比色管架放入恒溫干燥箱中，待溫度達到120℃時計時30min，消解結束后，關閉開關，自然冷卻，然后用水稀釋試樣至50mL標線。 
　　分別向兩組比色管中加入1mL抗壞血酸溶液，混勻，30s后加2mL鉬酸鹽溶液充分混勻。室溫放置15min后，使用光程30mm比色皿，在700nm波長下，以水做參比，測定吸光度，并繪制工作曲線。 
　　（2）測定結果的對比分析。 
　　表1是用恒溫干燥箱消解法和蒸汽消毒器消解法同時對三種濃度的標準樣品進行測定的比較，從表1可以看出用恒溫干燥箱消解法前處理，測得的結果準確度和精密度也符合實驗室要求。 
　　表1 兩種消解方法測定結果比較 
　　3.5 樣品過濾順序 
　　當水樣消解后出現渾濁，水樣需先過濾再顯色。也有試驗者在顯色后才對樣品進行過濾，本文比較顯色前過濾和顯色后過濾影響結果的情況。分析準確度過程見表2，標樣203939 濃度為0.272±0.015mg/L顯色前后過濾測定的結果比較，顯色前過濾相對誤差較小，結果在受控范圍內。顯色后過濾檢測結果相對誤差較大，結果不在受控范圍內。因此水樣經消解后，過濾只能在顯色之前操作。 
　　表2顯色前后過濾測定標準物質結果 
　　3.6顯色溫度與顯色時間條件改進 
　　在國標GB 11893-1989中規定顯色溫度為室溫，標注如果顯色時室溫低于13℃可在20～30℃水浴上顯色15min，但沒有明確的一個最佳顯色溫度。試液顯色反應的吸光度隨時間的增加而增加直至達到一個最大值而后基本穩定不變，顯色時間是吸光度達到最大值的時間。由表3看出，25℃時各濃度水樣反應時間相差最少，且最高濃度與最低濃度顯色時間相差最短，10min的顯色時間即可滿足高濃度和低濃度的樣品同時檢測的需求。不會出現15～20℃時高濃度和低濃度樣品顯色時間均較長的問題。也不會出現30℃以上低濃度未顯色完全而高濃度顯色完成后等待比色時間較長的現象。因此樣品的最佳顯色溫度為水浴控制的25℃，顯色時間為10min。 
　　表3 顯色溫度和顯色時間關系 　　4.改進方法后分析步驟 
　　取25mL樣品于50mL具塞比色管中，加入4mL過硫酸鉀溶液，將具塞比色管的蓋塞緊后，用一小塊布和線將玻璃塞扎緊，置于恒溫干燥箱中，打開開關，待溫度達到120℃時計時30min，消解結束后，關閉烘箱開關，自然冷卻。取出比色管，冷卻。加入1mL抗壞血酸溶液，混勻，30s后加2mL鉬酸鹽溶液充分混勻。25℃水浴中放置10min后，使用光程30mm比色皿，在700nm波長下，以水做參比，測定吸光度。標曲同上述操作并繪制工作曲線。 
　　5.改進方法后準確度實驗 
　　采用環境保護部標準樣品研究所研制的總磷標樣，按標樣使用說明書的要求，稀釋至規定體積，對其進行測定。 
　　本文將國標試驗中的部分反應條件進行改進，同時解決影響測定準確度的問題，所得測試結果的準確度如表4， 其測定值在標樣濃度允許范圍內。相對誤差為-0.12%，分析準確度達到實驗室質量控制要求。 
　　表4改進方法后準確度分析 
　　6.改進方法后精密度實驗 
　　在相同的條件下對同一試樣重復測定多次，然后計算n次測定結果的符合程度，精密度通常用相對標準偏差表示。用3種地表水樣進行重復性試驗所得測試結果的精密度如表5，相對標準偏差為0.25%～0.51%，分析精密度達到實驗室質量控制要求。 
　　表5 改進方法后精密度分析 
　　7.改進方法后水樣加標回收率 
　　取不同水樣進行測定及加標回收分析，結果見表6，回收率在90～105%之間，結果達到實驗室要求。 
　　表6改進方法后回收率分析 
　　8.結論 
　　本文分析了水質總磷測定的過程中影響測定結果準確性的因素。水樣應酸化至pH≤1保存，24h內進行分析，并于試驗前用50%的氫氧化鈉調節pH值至中性再檢測使結果更準確。檢驗恒溫干燥箱消解法處理水樣，其測定結果準確、穩定，可應用于實際操作。并確定了樣品的最佳顯色溫度為水浴控制的25℃，顯色時間為10min，測定標準物質和實際水樣準確度、精密度、回收率均符合實驗室質量控制要求，具有一定的實際意義。