湿法磷酸循环水磷含量的快速测定

龙 梅

(云南云天化红磷化工有限公司，云南 开远 661699)

近年来，随着红磷公司生产规模的不断扩大，节能降耗工作的不断开展，磷酸生产中循环水磷分析结果显得尤为重要，提供循环水磷分析结果，可以及时确定装置是否漏酸，磷是否进入循环水中。以前我部门分析磷是采用样品在酸性条件下加入喹钼柠酮试剂生成黄色沉淀，经过滤洗涤、干燥称重，计算出磷含量。此方法分析时间太长，约需要3h，而且耗用大量的成本，分析过程中所需溶液配制比较繁琐，而采用快速测定法（比色法），只需要30min 就可提供分析数据。

1 实验部分

1.1 原理

1）喹钼柠酮重量法：在酸性溶液中，磷酸根与喹钼柠酮试剂反应生成磷钼酸喹啉沉淀。经过滤洗涤后，在180℃下烘干称重，即可求出五氧化二磷的含量[1]。

2）比色法：试液中正磷酸根离子在酸性介质中与钼酸铵和偏钒酸盐反应，生成稳定黄色配位化合物，于波长420nm 处，测其吸光度，算出磷含量[2]。

1.2 试剂和仪器

1.2.1 喹钼柠酮试剂

溶液Ⅰ：溶解70g 钼酸钠于150mL 水中；

溶液Ⅱ：溶解60g 柠檬酸于85mL 硝酸和150mL 水的混合液中，冷却；

溶液Ⅲ：在不断搅拌下，缓缓把溶液Ⅰ加入到溶液Ⅱ中；

溶液Ⅳ：溶解5mL 喹啉于35mL 硝酸和100mL 水的混合液中；缓缓地把溶液Ⅳ加到溶液Ⅲ中，混合后放置24h，过滤，滤液加入280mL丙酮，用水稀释至1000mL，混匀，贮存于聚乙烯瓶中；

硝酸溶液（1+1）：量取100mL 浓硝酸注入100mL 蒸馏水中，混匀即可；

1.2.2 钒钼酸铵试剂

称取20g 钼酸铵，用500mL 水加热液溶解，钼酸铵溶解后，加入1g 偏钒酸铵并溶解。待溶液冷却后，在搅拌下缓慢加入140mL 浓硝酸，冷却后用水稀释至1000mL，混匀；磷标准溶液(2mg/mLP2O5) ：称取3.8346g 预先在105℃干燥2h 的磷酸二氢钾，用水溶解后，稀释至1000ml后混匀。此溶液1mL 含磷(P2O5)2mg；磷标准溶液 (0.2mg/mLP2O5)：吸取磷标准溶液 (2mg/mLP2O5)50mL 溶液于500mL 容量瓶中，用水稀释至刻度混匀。此溶液1mL 含磷(P2O5)0.2mg。

1.2.3 仪器

G4 玻砂坩埚：G4，容积30mL；干燥箱：室温-300℃；

分光光度计：722 型分光光度计。

1.3 标准曲线的绘制

准 确 量 取0.00、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、15.00mL 每mL 含0.2mg 五氧化二磷的标准溶液于7 个100mL 的容量瓶中，再分别加入25mL 钒钼酸铵试剂，加水稀释至刻度。摇匀，静止15min，在分光光度计上，于420nm 波长处，用1cm 的比色皿，以试剂空白为参比，测其吸光度。绘制标准曲线[3]（图1）。

图1 钒钼酸铵曲线

1.4 样品分析

1.4.1 重量法

称取0.8～1g(精确至0.0002g) 试液于事先加入10mL（1+1）硝酸的250mL 容量瓶中，轻摇片刻。加水至刻度摇匀干过滤，吸取滤液10.00mL于500mL 的锥形瓶中，加入（1+1）硝酸10mL，加水至100mL，加热至微沸，缓缓加入35mL 喹钼柠酮试剂，微沸1min（不时地摇动锥形瓶），取下冷却至室温，用预先干燥至恒重的玻砂坩埚过滤，先将上层清液滤完，然后用倾洗法洗沉淀1～2 次(每次用25mL 水洗)，将沉淀移入坩埚中，再用水继续洗涤，所用洗水共约50～100mL，将坩埚连同沉淀放入180±2℃干燥箱中干燥45min。移入干燥器中，冷却至室温，称量。

1.4.2 比色法

称取1～2 g(精确至0.0002g) 试液于100mL容量瓶中,用水稀释至刻度，摇匀。取适量该溶液于100mL 容量瓶中，加入25mL 钒钼酸铵试剂。用水稀释至刻度，摇匀，放置15min，在分光光度计上，于420nm 波长处，用1cm 的比色皿，以试剂空白为参比，测其吸光度。

1.5 计算

1.5.1 喹钼柠酮重量法式中：m1为沉淀和坩埚的质量，g；m2为空坩埚的质量，g；m 为试样的质量，g；0.03207 为磷钼酸喹啉沉淀换算为五氧化二磷的系数。

1.5.2 比色法式中：A 为试样的吸光度；a 为标准曲线的截距；b 为标准曲线的斜率；m 为试样的质量，g；V 为吸取试液的体积，mL。

1.6 允许误差

1)喹钼柠酮重量法：同一实验室平行测定结果的绝对差值不大于0.3%。

2)比色法：同一实验室平行测定结果的绝对差值不大于0.2%。

2 结果讨论

2.1 方法的确定

选取5 个循环水，用比色法测定磷含量，并与重量法测定的结果进行比较。其结果误差见表1。

表1 不同样品磷分析结果的对照实验

由表1 可知，比色法与重量法比较，循环水中磷分析结果的误差范围在-0.01%～0.03%内，小于分析允许误差，能满足生产控制需要。

2.2 分析时间的确定

采用重量法和比色法分别对同一个样品的分析时间进行了对比情况，时间对比情况见表2。

表2 同一个样品两种分析方法时间对照

由表2 可知，比色法与重量法比较，重量法时间大约需要3.0h，比色法只需要0.5h，大大缩短分析时间，能快速提供分析结果，及时指导生产。

3 结论

比色法与重量法比较，分析结果的误差为-0.01%～0.03%，测定结果满足过程控制的需要。用比色法时间可缩短2.5 h，能及时提供分析结果，便于磷酸装置的工艺控制。比色法分析快速，操作简便，减轻了劳动强度、节约大量成本。