離子色譜法測(cè)定地表水中總磷

徐生豐

（青海省海東市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，青海 海東 810600）

離子色譜法測(cè)定地表水中總磷

徐生豐

（青海省海東市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，青海 海東 810600）

為建立測(cè)定地表水中總磷的離子色譜法，采用堿性過硫酸鉀消解地表水樣，OnGuard II Ba柱過濾去除消解液中大量硫酸鹽，離子色譜法測(cè)定總磷含量。對(duì)實(shí)際水樣進(jìn)行分析，總磷的加標(biāo)回收率為94.6%～105.7%。該方法測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

離子色譜法；堿性過硫酸鉀；OnGuard II Ba柱；總磷

0　引　言

總磷主要來源于生活污水、化肥、有機(jī)磷農(nóng)藥及洗滌劑所用的磷酸鹽增潔劑等。水體中的磷是藻類生長(zhǎng)需要的一種關(guān)鍵元素，過量磷是造成水體污穢異臭、湖泊發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化和海灣出現(xiàn)赤潮的主要原因?？偭资呛饬克|(zhì)的重要指標(biāo)之一，因此準(zhǔn)確測(cè)定地表水中總磷的含量十分必要[1]。目前，總磷的國家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法是鉬酸銨分光光度法[2]；但是，這種方法操作繁瑣、耗時(shí)，操作過程中易受試劑純度、試驗(yàn)用水、儀器系統(tǒng)誤差等因素的影響，從而影響測(cè)定結(jié)果[3]。離子色譜法測(cè)定水中總磷已有文獻(xiàn)[4-6]報(bào)道，但在實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的硫酸根離子，從而影響色譜柱使用壽命。本文采用堿性過硫酸鉀對(duì)水體中含磷化合物進(jìn)行消解，將水中的各種磷氧化成正磷酸鹽，消解液經(jīng)OnGuard II Ba柱過濾去除硫酸根離子后進(jìn)入離子色譜儀，從而測(cè)得地表水中總磷的含量[7]。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器和試劑

ICS-900型離子色譜儀；醫(yī)用高壓蒸汽消毒器；OnGuard II Ba柱（美國賽默飛）；基準(zhǔn)級(jí)Na2CO3；優(yōu)級(jí)純NaHCO3；過硫酸鉀和氫氧化鈉均為分析純；1000mg/L總磷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）。

堿性過硫酸鉀溶液：取4g過硫酸鉀和1.5g氫氧化鈉溶解于去離子水中，稀釋至100mL，備用。實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。

1.2色譜條件

IonPac AS23陰離子分析柱；AG23陰離子保護(hù)柱；ASRS-300自動(dòng)再生抑制器，抑制電流為20 mA；淋洗液：物質(zhì)量濃度為4.5 mmol/L的Na2CO3和0.8mmol/L的NaHCO3混合溶液，進(jìn)樣量為25μL，流速1.0mL/min。

1.3水樣的預(yù)處理

水樣采集后置于清潔的玻璃瓶中，4℃保存，不超過24 h，不得使用塑料瓶保存樣品，因磷酸鹽易吸附在塑料瓶壁上。取25 mL水樣置于50 mL具塞比色管中，加5mL堿性過硫酸鉀。將具塞比色管的蓋塞緊后，用一小塊布和線將玻璃塞扎緊（或用其他方法固定），放入大燒杯中置于醫(yī)用高壓蒸汽消毒器中加熱，待壓力達(dá)1.1 kgf/cm2（1 kgf/cm2=98 kPa），相應(yīng)溫度為120℃時(shí)，保持30min后停止加熱。待壓力表讀數(shù)降至零后，取出放置冷卻，用二次去離子水定容至50mL，水樣再經(jīng)OnGuard II Ba柱過濾后進(jìn)行離子色譜分析。

2　結(jié)果與討論

2.1方法原理

在120～124℃，堿性條件下，過硫酸鉀將水樣中的各種含磷化合物氧化成正磷酸鹽，加入氫氧化鈉中和氫離子，使過硫酸鉀完全分解。消解液經(jīng)OnGuard II Ba柱過濾去除硫酸根離子后，用離子色譜法進(jìn)行檢測(cè)，得到總磷的含量。OnGuard II Ba柱的填料為Ba2+型高容量強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂，根據(jù)生成沉淀的原理去除絕大部分硫酸根離子，而被測(cè)物質(zhì)通過吸附劑，從而避免大量的硫酸根離子影響色譜柱。OnGuard II Ba柱價(jià)格便宜，在分析過程中一次性使用，不會(huì)增加較大的分析成本。

2.2校準(zhǔn)曲線繪制和方法的檢出限

移取10mL總磷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用去離子水定容至100 mL，配成100 mg/L標(biāo)準(zhǔn)中間液，用移液管分別移取0，0.50，1.00，4.00，8.00，10.0mL中間液到100mL容量瓶中用去離子水定容至標(biāo)線作為系列標(biāo)準(zhǔn)液，則總磷標(biāo)準(zhǔn)使用液的質(zhì)量濃度分別為0，0.50，1.00，4.00，8.00，10.0 mg/L。標(biāo)準(zhǔn)液經(jīng)1.3處理后，注入到離子色譜儀中測(cè)定，以總磷濃度對(duì)色譜峰高響應(yīng)值進(jìn)行線性回歸，繪制校準(zhǔn)曲線，校準(zhǔn)曲線方程見表1。

表1　總磷校準(zhǔn)曲線

2.3方法的檢出限

按照樣品分析的全部步驟，連續(xù)分析7個(gè)低質(zhì)量濃度樣品，計(jì)算測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差S為0.0025mg/L，檢出限LOD=S·t（n-1，0.99），式中t（n-1，0.99）為置信度99%、自由度為n-1時(shí)的t值（t（6，0.99）=3.143），S表示n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差[8]。結(jié)果表明，總磷的檢出限為0.008mg/L。

2.4共存離子的影響

地表水樣中總磷被強(qiáng)氧化劑氧化后以磷酸鹽的形式存在，氧化劑過硫酸鉀則被還原成硫酸鹽，反應(yīng)后硫酸鹽質(zhì)量濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正磷酸。由于本實(shí)驗(yàn)采用Na2CO3和NaHCO3混合溶液作為淋洗液，呈弱堿性，pH值為9～11之間，磷以HPO42-形態(tài)存在。試驗(yàn)表明：地表水樣中的磷酸鹽與多種共存陰離子得到非常好的分離，氧化劑產(chǎn)生的大量硫酸鹽經(jīng)OnGuard II Ba柱萃取過濾后，消解液中只含有少量硫酸鹽，避免了大量硫酸鹽對(duì)離子色譜柱產(chǎn)生傷害，如圖1、圖2所示。

2.5水樣的測(cè)定

圖1　水樣經(jīng)OnGuard II Ba柱處理后分離色譜圖

圖2　水樣未經(jīng)OnGuard II Ba柱處理分離色譜圖

取4組質(zhì)量濃度分別為1.00，2.00，3.00，4.00mg/L標(biāo)準(zhǔn)使用液，經(jīng)1.3消解后，一部分直接進(jìn)離子色譜儀分析，另一部分經(jīng)OnGuard II Ba柱過濾后進(jìn)離子色譜儀分析，結(jié)果見表2。將OnGuard II Ba柱處理前后的測(cè)試結(jié)果對(duì)比可見，使用OnGuard II Ba柱處理后的測(cè)定結(jié)果更靠近標(biāo)準(zhǔn)液質(zhì)量濃度值。

表2　兩種方法測(cè)定的結(jié)果　mg/L

2.6方法的精密度和準(zhǔn)確度

取總磷標(biāo)準(zhǔn)樣品 （由國家環(huán)保總局標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心購得），濃度為（1.31±0.05）mg/L，經(jīng)1.3處理后用離子色譜法測(cè)定，結(jié)果見表3。通過分析，可以看出離子色譜法得出的標(biāo)樣結(jié)果在定值范圍內(nèi)，變異系數(shù)為1.83%。由此可見，該方法準(zhǔn)確度良好，符合分析測(cè)試質(zhì)量控制要求。

表3　總磷測(cè)定結(jié)果　mg/L

2.7方法的加標(biāo)回收率

取4組含雙份不同環(huán)境水的樣品，一份直接消解后進(jìn)行離子色譜分析，另一份取98 mL，在此水樣中加入100.0 mg/L總磷標(biāo)準(zhǔn)中間液2 mL，使總磷的加標(biāo)量為2.00mg/L，將加標(biāo)水樣消解后進(jìn)行離子色譜分析。實(shí)際試樣的測(cè)定和加標(biāo)回收率見表4，總磷加標(biāo)回收率為94.6%～105.7%，結(jié)果滿足質(zhì)量控制要求。

3　結(jié)束語

本實(shí)驗(yàn)采用堿性過硫酸鉀消解水樣、OnGuardII Ba柱萃取硫酸根、離子色譜法測(cè)定地表水中總磷。本方法整個(gè)過程只有消解和上機(jī)測(cè)試兩步，操作簡(jiǎn)單，對(duì)試劑的要求不高，省去了顯色反應(yīng)、比色這兩個(gè)步驟，避免了鉬酸銨分光光度法中各種系統(tǒng)因素的影響。OnGuard II Ba柱萃取過濾了消解過程中產(chǎn)生的大量硫酸鹽，避免對(duì)離子色譜柱的傷害。離子色譜法測(cè)定地表水中總磷操作簡(jiǎn)單方便，且回收率高、重復(fù)性好，經(jīng)實(shí)際操作證明該法能夠滿足對(duì)地表水中總磷的監(jiān)測(cè)要求。

表4　總磷加標(biāo)回收率試驗(yàn)

[1]國家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］.4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002：209-313.

[2]GB 11893—1989.水質(zhì)總磷的測(cè)定-鉬酸銨分光光度法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989.

[3]齊文啟，陳光，孫宗光，等.總磷、總氮監(jiān)測(cè)中存在的有關(guān)問題［J］.中國環(huán)境監(jiān)測(cè)，2005，21（2）：31-35.

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[5]刁小冬，黃桂榮，何陽.離子色譜法同時(shí)測(cè)定水中總氮和總磷[J].化工環(huán)保，2012（3）：291-294.

[6]查林.用堿性過硫酸鉀消解法可連續(xù)測(cè)定水樣中總氮和總磷[J].黔西南民族師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2006（3）：82-84.

[7]牟世芬，劉克納，丁曉靜.離子色譜方法及應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：1-7.

[8]HJ 168—2010環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2010.

Determination of total phosphorus in surface water by ion chromatography

XU Sheng-feng
（Haidong Environmental Monitoring Station in Qinghai Province，Haidong 810600，China）

This paper aims to determine total phosphorus in surface water with ion chromatography. The surface water samples were digested by alkaline potassium persulfate，and sulfate in digestion solution was filtrated and removed with the OnGuard II Ba column.Then the total phosphorus content was determined by ion chromatography.The recoveries of total phosphorus in the actual water samples are 94.6%-105.7%.The method can get reliable results and has certain application value.

ionchromatography；alkalinepotassiumpersulfate；OnGuardIIBacolumn；total phosphorus

X832；O657.7+5；O613.62；TP274

：A

：1674-5124（2014)06-0049-03

10.11857/j.issn.1674-5124.2014.06.013

2014-05-24；

：2014-07-29

徐生豐（1978-），男，青海海東市人，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。