连续流动分析法测定磷酸铁中的磷

桂素萍，孙丽丽，张淑娟，毛红祥

(云南省化工产品质量监督检验站，云南 昆明 650228)

磷酸铁，又名磷酸高铁、正磷酸铁，主要用于制造磷酸铁锂电池材料、催化剂及陶瓷等[1]。磷酸铁中磷的含量是产品的主要指标，快速、准确地检测磷的含量，就是磷酸铁检测的重要项目。磷含量的测定，常见的方法有钼锑抗分光光度法[2]、磷钼酸喹啉重量法[3-4]、电感耦合等离子体发射光谱法[5]、连续流动分析仪法。现行标准HG/T 4701—2021《电池用磷酸铁》中，磷含量的测定也采用了重量法[6]，但测定所需时间较长，试剂消耗大。连续流动分析仪法具有操作简便、测定结果准确、试剂消耗量少等优点，在测定批量样品时，分析速度明显高于重量法。近年来，使用连续流动分析仪法测定磷含量主要测定较低含量的磷，如土壤中全磷、有效磷的测定[7-8]。目前，采用流动分析仪法测定常量磷含量，主要应用于肥料中磷含量的检测[9-12]，应用于磷酸铁中的测定还未见报道。本文采用连续流动分析仪法测定磷酸铁中的磷含量，并与HG/T 4701—2021(以下简称HG/T 4701)进行比较。

1 实验部分

1.1 实验原理

采用空气片段连续流动分析技术，用盐酸溶解样品，试液和其他试剂通过蠕动泵吸入系统。当试液流经加热模块时，试液中不同形态的磷化合物在高氯酸的作用下转化成正磷酸盐。正磷酸根与钒钼酸铵发生络合反应生成黄色络合物，在 420 nm 波长处测定吸光度，其响应信号通过在线采集处理形成一系列平滑峰，峰高与P质量浓度呈线性关系。在相同条件下测定标准系列和试液对应的峰高，计算样品试液的P质量浓度。

1.2 仪器与试剂

1.2.1 主要仪器

全自动连续流动分析仪，德国SEAL，AA3型，配置自动进样器；其他常规玻璃仪器。

1.2.2 主要试剂

盐酸：AR，重庆川东化工(基团)有限公司。

十二烷基硫酸钠溶液：AR，国药集团化学试剂有限公司。称取 2 g 十二烷基硫酸钠，溶于水中，稀释至 1000 mL，一周内可保持稳定。

高氯酸溶液：AR，重庆川东化工(基团)有限公司。量取 330 mL 高氯酸，倒入 500 mL 水中，混匀后稀释至 1000 mL。

钼酸铵：AR，天津化学四厂。

钒酸铵：AR，天津化学四厂。

钒钼酸铵试剂：

溶液a：称取 8.2 g 钼酸铵，溶于 300 mL 水中；

溶液b：称取 0.3 g 钒酸铵，溶于 200 mL 水中，加入 29 mL 高氯酸；

在搅拌下将溶液a慢慢地倒入溶液b中，再加入 2 g 十二烷基硫酸钠，溶解后稀释至 1000 mL，混匀。

磷(P)标准溶液：1000 mg/L，坛墨质检科技股份有限公司。

磷酸铁样品：电池用，云南云聚能新材料有限公司生产。

1.3 试验方法

1.3.1 试样溶液的制备

称取磷酸铁样品约 1 g(精确至 0.0001 g)，置于 250 mL 的烧杯中，加少量水润湿，加入 25 mL 盐酸，盖上表面皿，混匀，在通风橱中低温加热溶解。用少量水冲洗表面皿，冷却后移入 250 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，用慢速滤纸干过滤。吸取 20 mL 滤液于 100 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀备用。

1.3.2 标准曲线的绘制

分别吸取磷标准溶液0.00、5.00、10.00、15.00、20.00 mL 于5个 100 mL 的容量瓶中，加入 2 mL 盐酸，用水稀释至刻度，摇匀，配制成0.00、50.00、100.00、150.00、200.00 μg/mL 标准系列工作溶液。

1.3.3 测定

将标准溶液和样品溶液依次倒入样品杯内，连接流动分析仪上磷测定通道，按照设定的最佳测定条件(相关参数见表1)，测定标准溶液和样品溶液。

表1 连续流动分析仪测定参数

1.4 结果计算

按照式(1)计算磷酸铁样品中的磷的质量分数：

(1)

式中：ρ为测出样品溶液中磷的质量浓度，μg/mL；m为称取样品的质量，g。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

配制5个不同质量浓度的标准溶液，然后进行测定。以峰高为纵坐标，以磷(P)的质量浓度ρ为横坐标，绘制标准曲线。结果表明，基线平稳无杂峰，出峰时间约 20 min，标准溶液曲线峰形规整光滑，说明反应时间和其他反应条件比较适宜，能满足试验稳定性要求，见图1。

图1 磷(P)标准溶液峰形图

在0～200 μg/mL 时，磷标准溶液的质量浓度与峰高呈线性关系，相关系数为1.0000，标准曲线方程为：y=0.00323x-0.1146其中，y为标准溶液峰高度(%)，x为标准溶液中磷的质量浓度(μg/mL)，见图2。

图2 磷(P)标准曲线

2.2 加标回收率实验

检测了本方法的加标回收率，见表2。

表2 加标回收率试验结果

从表2看出，加标回收率在98.7%～101.4%，平均加标回收率为99.6%，满足仪器检测准确度要求。

2.3 精密度实验

分别对2个样品进行了精密度实验，见图3、图4。计算相对标准偏差，见表3。

图3 1号样品精密度实验

图4 2号样品精密度实验

表3 精密度实验数据

由表3看出，测定结果的相对标准偏差分别为0.37%、0.44%。可见本法重现性较好，分析结果可靠，可以满足分析要求。

2.4 与HG/T 4701测定结果比较

称取磷酸铁样品9个，分别用连续流动分析法和HG/T 4701(重量法)进行测定，结果见表4。

表4 连续流动分析仪法与HG/T 4701法(重量法)测定结果比较

由表4看出，两种方法测定结果的最大绝对误差为0.22%，不大于HG/T 4701中的测定允许差。

3 结论

采用连续流动分析仪法测定磷酸铁中的磷含量，准确度好，与HG/T 4701标准方法测定结果相比无显著性差异，并且操作简便、快捷，可用于批量样品中磷含量的连续测定。