磷泥中黃磷的測定

閔捷，胡仁海，湯亞飛

1.武漢工程大學化學與環境工程學院，湖北 武漢 430074；2.咸寧市環保實用技術推廣中心，湖北咸寧 437100

磷泥中黃磷的測定

閔捷1，胡仁海2*，湯亞飛1

1.武漢工程大學化學與環境工程學院，湖北 武漢 430074；2.咸寧市環保實用技術推廣中心，湖北咸寧 437100

試驗以正己烷為萃取劑，采用紫外分光光度法對磷泥中的黃磷進行了測定，探討了萃取時間、萃取劑用量及磷泥取樣方法等因素對磷含量測定結果的影響.結果表明：采用20 mL正己烷、振搖10 min萃取2 g磷泥，一次萃取率可達到99%；在泥餅平面上，磷含量最大值15.7%，最小值9.7%；在深度上，磷含量最大值15.7%，最小值10.2%；采取棋盤式全層取樣可很好地解決黃磷在泥餅中二維空間上分布不均勻的問題，測定結果的相對標準偏差（RSD）為2.1%.采用“正己烷萃取+紫外分光光度法”測定磷泥中的黃磷含量方法操作簡便、重現性好.

正己烷萃取；紫外分光光度法；黃磷測定；磷泥；

0 引言

根據我國電爐法制磷的生產工藝，磷泥的來源主要有兩個：一個是粗磷精制過程或廢水經過沉降產生的剩余污泥，主要是單質磷與爐塵的混合物，一般難以完全分離開；另一個來源是黃磷廢水處理系統產生的污泥.磷泥屬于磷化學工業中的危險固體廢棄物，處置不當會對環境造成嚴重的污染，測定其中的磷含量有助于計算黃磷工業生產中磷的回收率和成本，更好地綜合處理與利用磷泥，這是黃磷生產中一個很重要的內容.

針對元素磷的測定研究多適用于水環境和廢水［1－4］，也有劉漢初［5］采取苯萃取后以溴水氧化成磷酸鹽，用孔雀綠光度法測定河湖底泥中的微量黃磷；張肖靜等［6］采用過硫酸鉀消解、鉬銻抗分光光度法測定城市污水廠剩余污泥中的總磷.但涉及磷泥中磷測定的研究較少.現采用紫外分光光度法以正己烷為萃取劑，萃取后直接比色，測定磷泥中的黃磷，取得了較好的結果.

1 試驗

1.1 主要儀器和試劑

實驗儀器：XSHF2－3濕式分樣機；SHZ－D（Ⅲ）型循環水式真空泵；BSA 124S電子天平；AR2130電子天平；752PC型紫外可見分光光度計.

精制黃磷：純度99.98%；正己烷：分析純.

1.2 標準曲線

黃磷標準貯備液：在稱量瓶中加入一定量浸泡過黃磷的蒸餾水，稱量約0.05 g（準確到0.1 mg）黃磷放入.用鑷子將黃磷于丙酮中短時間內完成脫水，隨即取黃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.此溶液含黃磷質量濃度約500 μg／mL，貯存于4℃冰箱內；

黃磷標準使用液：在盛有正己烷的100 mL棕色容量瓶中，準確吸取4 mL黃磷標準貯備液加入，用正己烷稀釋，定容.此溶液含黃磷質量濃度約20 μg／mL，貯存于4℃冰箱內；

分別吸取一系列黃磷標準使用液稀釋至10.0 mL，其質量濃度為1.0～20.0 mg／L.以正己烷為參比，于219 nm處測定吸光值.校準曲線回歸方程：y=0.032 5x+0.000 2，R2=0.999 8.

黃磷吸收峰波長一般在200 nm附近［7］，正己烷是一種較理想的溶劑［8］，選取219nm為測定波長.

1.3 試驗方法

本實驗所用貧磷泥來自湖北興發化工集團股份有限公司，含磷質量分數為10%～15%，其他雜質成分主要為SiO2、CaO、F等，其余是水.每次取一定量貧磷泥采用濕式分樣機分成12份，磷泥40～50 g/瓶，水封存于棕色廣口瓶中待用.

試驗取一瓶泥樣，將磷泥抽濾后，用內徑8 mm玻璃管作為取樣器垂直向下、完全插至底部并多點取樣2 g，于50 mL具塞比色管中，用水稀釋至25 mL標線.加入一定量正己烷，振搖一段時間，使磷溶入萃取劑，靜置分層.取上層萃取液加以稀釋，于219 nm處測定吸光值.根據標準曲線查出樣品磷泥中的磷含量.

2 結果與討論

2.1 萃取條件

2.1.1 萃取時間固定正己烷加入量15 mL，振搖不同時間后，考查萃取時間對磷泥中磷含量測定結果的影響，結果見表1.

表1 萃取時間對測定結果的影響Table 1 Effects of extraction time on the determination results

根據試驗結果，正己烷對磷泥中黃磷的萃取振搖10 min，磷含量測定結果即基本穩定，以下試驗萃取時間均為10 min.

2.1.2 萃取劑用量加入不同體積的正己烷進行萃取，固定振搖時間10 min，考查萃取劑用量對磷泥中磷含量測定結果的影響,測定結果見表2.

表2 正己烷用量對測定結果的影響Table 2 Effects of hexane dosage on the determination results

由試驗結果可知，隨著正己烷用量的增加，黃磷的萃取量也增加.正己烷用量增加至20 mL后，測定結果變化不大.因此，選擇加入正己烷20 mL為宜.

2.1.3 萃取次數取一定量磷泥于250 mL分液漏斗中，加入正己烷用量20 mL、振搖10 min，靜置分層，測定磷的萃取量.打開分液漏斗旋塞，放出下部含泥的水相于比色管中，再次加入20 mL正己烷進行萃取，測定萃取量.

第1次磷泥中磷質量分數的測定結果為13．8%，第2次測定結果僅0．1%.第1次萃取回收率即可達到99%，故只進行一次萃取.

2.2 磷泥取樣方法

2.2.1 平面不均勻性將一塊抽濾過的泥餅均分為4份，分別在每份中取泥樣重2 g，測定黃磷含量，結果見表3.

由表3可知，磷質量分數最大值15．7%，最小值9．7%，其差值為6%，占平均值的51%.說明黃磷在泥餅中平面上分布不均勻，應該采取多點取樣.

表3 平面均勻性試驗結果Table 3 The results of plane uniformity analysis

2.2.2 厚度不均勻性將一塊抽濾過的泥餅均分為8份，取對角線上的2份泥樣，分別剖切分為上、中、下3部分，每部分取泥2 g，測定黃磷含量，結果見表4.

表4 厚度均勻性試驗結果Table 4 The results of depth uniformity analysis w/%

由表4可知，磷含量最大值均出現在泥樣的上層部分.隨著深度的增加，磷含量減少.受抽濾過程的影響，黃磷在泥餅厚度上也分布不均勻.因此，不能只是在表面挑取泥樣，取樣時應將吸管貫穿上層、垂直向下、完全插至底部.

2.3 精密度試驗

由于黃磷在磷泥中二維空間上分布不均勻，因此要棋盤式全層取樣.先將泥餅均分為若干份，用取樣器在每一份內全層取一次樣，混合為一個重2 g樣品，共取6個樣品，測定每個樣品磷含量，結果見表5.

表5 精密度試驗結果Table 5 The results of precision analysis

由表5可知，磷泥樣品磷含量的測定RSD為2．1%，采取棋盤式全層取樣后，有效減少誤差，能滿足測量要求.

3 結語

a．采用“正己烷萃取＋紫外分光光度法”可測定磷泥中的磷含量，對磷泥中黃磷萃取效率高.當磷泥重2 g時，在正己烷用量20 mL、振搖10 min的條件下，一次萃取即可完全.

b．黃磷在泥餅中二維空間上分布不均勻，平面上測量相對誤差為51%，深度上測量相對誤差為44%.采用棋盤式全層取樣，測定結果的RSD為2．1%,既可以減少平面上分布不均勻的情況，又可以解決在深度上分布不均勻的問題.

致謝

感謝武漢工程大學為本研究提供實驗平臺.

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LIU Yan－juan．Study of method measuring total quantity of phosphorus in waste water［J］．Journal of Tangshan College，2004，17（3）：98－99．（in Chinese）

［2］吳鵬，於香湘，繆建軍．水中單質磷測定方法的改進［J］．環境監測管理與技術，2013（1）：33－36．

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WANG Xue－jun．Determination of phosphorus in environmental samples by gas chromatography［J］．The Administration and Technique of Environmental Monitoring，1998，10（4）：28－29．（in Chinese）

［4］陳曉娟，李勤，孫欣陽．火焰光度氣相色譜法測定水中的黃磷［J］．環境研究與監測，2007，20（2）：26－27．

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［5］劉漢初．孔雀綠光度法測定河湖底泥中微量黃磷［J］．中國環境監測，1996，12（3）：18．

LIU Han－chu．Spectrophotometric determination of microamounts of phosphorus yellow in drainage deposit with malachite green［J］．Environmental Monitoring in China，1996，12（3）：18．（in Chinese）

［6］張肖靜，高健磊，劉航航，等．城市污水廠剩余污泥中總磷的測定［J］．環境監測管理與技術，2010，22（5）：39－41．

ZHANG Xiao－jing，GAO Jian－lei，LIU Hang－hang，et al．Determination of total phosphorus in surplus sludge of urban sewage treatment plant［J］．The Administration and Technique of Environmental Monitoring，2010，22（5）：39－41．（in Chinese）

［7］陳國珍，黃賢智，劉文遠，等．紫外－可見光分光光度法［M］．上冊．北京：原子能出版社．1983：7－41．

CHEN Guo－zhen，HUANG Xian－zhi，LIU Wen－yuan，et al．Ultraviolet visible spectrophotometry［M］．Volume 1．Beijing：Atomic Energy Press．1983：7－41．（in Chinese）

［8］馬軍，李莉．水和廢水中黃磷的測定［J］．環境監測管理與技術，2001，13（3）：31－33．

MA Jun，LI Li．Determination of yellow phosphorus in water and waste water［J］．The Administration and Technique of Environmental Monitoring，2001，13（3）：31－33．（in Chinese）

Determination of yellow phosphorus in phosphorus mud

MIN Jie1，HU Ren－hai2，TANG Ya－fei1
1.School of Chemistry and Environmental Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China；2.Xianning Dissemination Centre of Environmental Protection Practical Technologies，Xianning 437100，China

The yellow phosphorus in phosphorus mud was determined by ultraviolet spectrophotometry with hexane as extraction agent．The effects of extraction time，hexane dosage，the sampling method of phosphorus mud and other factors on the determination results of phosphorus content were discussed．The results show that：the extraction rate of the yellow phosphorus from 2 g phosphorus mud is 99%using 20 mL hexane and shaking 10 min．On the plane of a mud cake，the maximum content of phosphorus is 15．7%and the minimum content is 9．7%．In the vertical direction，the maximum content is 15．7%and the minimum content is 10．2%．The problem that phosphorus is unevenly distributed in the two－dimensional space is well solved by the full layer chessboard sampling，and the Relative Standard Deviation of determination results is 2．1%．Using hexane as extraction agent and ultraviolet spectrophotometric analysis to determine phosphorus in phosphorus mud is simple and feasible．

extraction with hexane；ultraviolet spectrophotometry analysis；determination of yellow phosphorus；phosphorus mud

O657

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.04.006

1674-2869（2015）04-0029-03

本文編輯：龔曉寧

2015－03－02

閔捷（1990－），女，湖南長沙人，碩士研究生.研究方向：環境工程.*通信聯系人