钼酸铵分光亮度法和ICP-AES法 测试总磷的比较

在天然水和废污水中，磷主要以各种磷酸盐和有机磷化合物的形式存在，也存在于腐殖质颗粒和水生生物中。磷是生物生长的必要元素之一，但水体中磷含量过高，会导致富营养化，使水质恶化。环境中的磷主要来源于化肥、冶炼、合成洗涤剂等行业的废水和生活污水、农田排水等。总磷包括溶解的、颗粒的、有机的和无机磷。水中总磷是评价水质污染的重要指标之一，目前测试总磷的方法主要有钼酸铵分光亮度法、氯化亚锡还原亮度法、离子色谱法和ICP-AES法，钼酸铵分光亮度法和ICP-AES法为现实验室主要测试方法，本文主要介绍了钼酸铵分光亮度法和ICP-AES法测试总磷的不同。

1．仪器原理

紫外可见分光亮度法是根据物质分子对波长为200~760nm的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法。操作简单、准确度高、重现性好。波长长的光线能量小，波长短的光线能量大。分光亮度测量是关于物质分子对不同波长和特定波长处的辐射吸收程度的测量。物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质具有不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同。因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的亮度进行定性和定量分析。分光亮度分析就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。紫外可见分光亮度计见图1。

图1 紫外可见分光亮度计结构示意图

电感耦合等离子体焰炬温度可达6000~8000K，当试样由进样器引入雾化器，并被氩载气带入焰炬时，试样中组分被原子化、电离、激发，以光的形式发射出能量。不同元素的原子在激发或电离后回到基态时，发射不同波长的特征光谱，故根据特征光的波长可进行定性分析；元素的含量不同时，发射特征光的强弱也不同，据此可进行定量分析。电感耦合等离子光谱仪见图2。

图2 电感耦合等离子光谱仪结构示意图（ICP-AES）

2．实验方法

钼酸铵分光亮度法是在中性条件下用过硫酸钾（或硝酸－高氯酸）使试样消解，将所含磷全部氧化为正磷酸盐。在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸铵反应，在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后，立即被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物^[1]。钼酸铵分光亮度法测试时若用过硫酸钾消解，需要把测试水样调成中性，而ICP-AES法对水样的酸碱度无特别要求。ICP-AES测定水中的总磷，有174.4、213.618、214.914和253.565nm^[2]四条分析线。根据单元素溶液扫描图谱，只有213.618和214.914，可用于磷的测定，试验了共存元素的干扰。高浓度的钙在214.914nm处有较高的背景，同时铁在此处有重迭峰，不适合磷的测定，213.618nm线可有效地避免了上述干扰，且灵敏度最高，光强稳定性好。以测试洗涤剂与催干剂中的总磷为例，测试数据以第三方检测机构测试值为参考值，计算其相对误差(见表1)

表1 紫外分光亮度法、ICP-AES法与第三方数据比对

测定结果根据表1可知，ICP-AES法与第三方检测机构测试值的相对误差均小于10%，而分光亮度法与第三检测机构测试值的相对误差均大于10%，且ICP-AES法测试时未进行稀释，消除了稀释所引进的误差。（此次测试参考国标方法进行ICP总磷标曲用配置溶液，后续将用市售总磷标准溶液另文进一步的研究）。

从样品前处理、测定时间，所用试剂和线性范围等几个方面将ICP-AES法和国标方法钼酸铵分光亮度法进行了比较（见表2）

表2钼酸铵分光亮度法与ICP-AES测试总磷的方法比较 

3．结论

钼酸铵分光亮度法适用于地面水、污水和工业废水，最低检出浓度为0.02mg/L，测定上限为0.6mg/L,测试前需要对水样进行消解，此方法操作麻烦，对于任务繁重，人员不充裕的环境监测站并不适用于钼酸铵分光亮度法。ICP-AES法测定地表水和废水中的总磷的含量，直接监测无机磷和有机磷，减少了水样消解繁琐的步骤，而且节约了时间和试剂，减少了步骤繁多带来的误差。它具有线性范围宽、灵敏度高、检出限低、化学干扰低、操作简单，避免了第二次环境污染等优点。ICP-AES法是一种准确、高效、环保、简便和样品用量少的分析体系，可直接用于测定地表水、生活污水及化工、磷肥、机加工金属表面磷化处理、农药、钢铁、焦化等行业的工业废水中的总磷分析。

参考文献

[1] GB 11893-89 总磷的测定钼酸铵分光亮度法

[2] 谢华林. 电感螯合等离子体发射光谱法测定水中微量磷的研究. 工业水处理2002-02,22(2).