铋盐—钼蓝分光光度法测定铁矿石中的微量磷

刘 金，彭 元，程先忠

(武汉工业学院化学与环境工程学院，湖北武汉430023)

磷在地壳中分布很广，丰度为0.142%，其主要以磷酸盐的形式存在于自然界中，在地壳中约有95%的磷以磷灰石矿物形式存在［1］。磷在很多矿物质的后续加工中属于有害物质，因此对磷的快速、准确、及时测定有着十分重要的意义。磷的测定方法主要有荧光法［2-3］、ICP-AES 法［4-5］、极谱法［6］、分光光度法［7-9］等，其中钼蓝分光光度法在测定矿石、生铁中准确度较高，且简单快速，而被广泛应用。本文基于铋在HNO3介质中催化磷与钼酸铵反应，然后用抗坏血酸还原生成铋磷钼铵蓝，并采用分光光度法对矿石中微量的磷进行检测。此方法在室温下迅速显色，且具有条件范围宽，灵敏度高、稳定性强等优点，其结果令人满意。

1 试验部分

1.1 仪器及试剂

7200型分光光度计。

硝酸铋—硝酸溶液：称取25 g硝酸铋于400 mL烧杯中，加入250 mL硝酸，加热溶解，取下冷却后，用水稀释至500 mL。

抗坏血酸—乙醇溶液：称取1 g抗坏血酸，溶于50 mL水中，加入50 mL乙醇，混匀(现用现配)。

氢溴酸的配制：用饱和溴水与浓盐酸2∶1配制。

钼酸铵50 g/L：称取5 g钼酸铵溶于100 mL水中，于电热板上加热溶解。

磷标准贮备溶液(100 μg/mL)：准确称取0.4393 g预先在110℃烘干至恒重的基准磷酸二氢钾溶于水中，移入1 L容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

磷标准工作溶液(10 μg/mL)：吸取磷标准贮备溶液25.00 mL，移入250 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。用时现配。

1.2 实验方法

准确移取一定量的磷标准工作溶液于50 mL容量瓶中，依次加入5.0 mL硝酸铋—硝酸溶液、3.0 mL钼酸铵溶液、10.0 mL抗坏血酸—乙醇溶液，用水定容至刻度，摇匀。

显色完全后，用1 cm比色皿于分光光度计690 nm处以试剂空白为参比测定吸光度A。

1.3 样品处理

准确称取0.1500 g矿样(长阳铁矿)，放入150 mL烧杯中，依次加入10.0 mL盐酸、5.0 mL硝酸、3.0 mL高氯酸，在电热板上加热溶解并蒸发至冒白烟，取下冷却，然后加入5.0 mL氢溴酸，继续加热至冒白烟，取下冷却，加少许水冲洗杯壁，加热溶解可溶盐，冷却后转移至100 mL容量瓶，以水定容至刻度线，干过滤部分试液于小烧杯中，准确移取2 mL于50 mL容量瓶中，加2滴酚酞指示剂，先用氨水(1+1)调至溶液变红，再以硝酸(1+1)调至红色刚好消失，依次加入5.0 mL硝酸铋—硝酸溶液，3.0 mL钼酸铵溶液、10.0 mL抗坏血酸—乙醇溶液，用水定容至刻度，摇匀。

显色完全后，用1 cm比色皿于分光光度计690 nm处以试剂空白为参比测定吸光度A。随同试样做一份空白，并测得吸光度为A0。

根据下式计算矿石中磷的含量。

式中：c—的磷的质量浓度，μg/mL;

V0—试液总体积，100 mL;

V1—分取试液体积，2 mL;

V2—测定试液体积，50 mL;

m—称取试样的质量，0.1500 g。

2 结果与讨论

2.1 最大吸收波长的选择

移取3 mL磷标准工作溶液于50 mL容量瓶中，按1.2.1的实验方法于650—720 nm波长范围内扫描，结果如图1所示，690 nm处有最大吸收峰，故选690 nm作为测定波长。

图1 最大吸收波长

2.2 硝酸铋—硝酸用量的选择

按实验方法，在加入3.0—10.0 mL硝酸铋—硝酸混合液的范围内，其吸光度基本稳定，因此选取加入的量为5.0 mL。

2.3 钼酸铵溶液的加入量

按实验方法，改变钼酸铵溶液的加入量，测定体系的吸光度。当钼酸铵溶液加入量在1.5—5.0 mL时，磷钼蓝溶液的吸光度恒定，因此钼酸铵溶液的加入量选择为3.0 mL。

2.4 抗坏血酸—乙醇溶液加入量

按实验方法，改变抗坏血酸—乙醇溶液的加入量，测定体系的吸光度。当抗坏血酸—乙醇溶液加入量为8.0—15.0 mL时，磷钼蓝溶液的吸光度最大并恒定不变，实验中抗坏血酸—乙醇溶液的加入量选择为10.0 mL。

2.5 显色时间及稳定性

按实验方法，显色反应在常温下进行，并在不同的时间内测定显色液的吸光度，显色液在10 min后即可显色完全，并在4 h内有较好的稳定性。

2.6 标准曲线的绘制

准确移取0 mL，1 mL，2 mL，3 mL，4 mL，5 mL，6 mL磷标准工作溶液于50 mL容量瓶中，依次加入5.0 mL硝酸铋—硝酸溶液，3.0 mL钼酸铵溶液、10.0 mL抗坏血酸—乙醇溶液，用水定容至刻度，摇匀。显色完全后，用1 cm比色皿于分光光度计690 nm处以试剂空白为参比测定吸光度A，并绘制标准曲线。可知磷在0—60 μg/50 mL范围内呈线性关系。其线性回归方程为：A=0.005+0.563C(μg/mL)，相关系数为 R2=0.998。

2.7 干扰离子的影响

在优化的实验条件下，考察了常见的共存离子对磷测定的影响。将不同浓度的共存离子分别加入到含有20 μg/50 mL的溶液中，进行检测，误差在±5%时。各离子的最大允许量见表1，从表中可以看出，常见共存离子对磷的测定没有明显干扰作用，可见本法具有较强的抗干扰能力。

表1 共存离子的影响

2.8 实际样品的测定

按照1.3方法进行样品处理，然后按照1.2方法进行磷的测定(n=3)。由表2给出的分析结果可见，说明本方法具有较好的精确性。

表2 实际样品中磷的测定 /μg·mL-1

为了检验此方法的准确度，采用加标回收试验进行验证。准确移取一定量的磷标准工作溶液加入至样品SG-1900的测定液中，按1.2试验方法进行检测，测得标准液加入后磷的含量。由表3可见，样品的加标回收率为96.0%—102.0%，说明本方法的准确度较好，适用于实际样品的测定(n=3)。

表3 样品中磷的加标回收的测定 /μg·mL-1

3 结论

本方法基于铋催化钼蓝反应，在室温下迅速显色，并且具有条件范围宽、灵敏度高、稳定性强等优点。可应用于铁矿、锰矿、合金等化学样品中的磷的分析测定，适宜大批生产，是快速检测磷元素的有效方法之一。

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