【仪器检测】洗涤剂中磷含量测定方法探究

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2024/11/01
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紫外可见分光光度计（UV）

洗涤剂中磷含量测定方法探究

摘要：水体中磷含量的高低是监控水体富营养化的重要指标，而洗涤剂中磷含量过高，会使得水体中磷含量超标的风险增大，基于此，本文探索一种洗涤剂中磷含量的测定方法。

关键词：洗涤剂；磷含量；分光光度法

引言

磷元素含量高低是水质优劣的重要指标，在《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中，都对其限值做了严格的规定。洗涤剂做为人们日常生活中不可或缺的日用品，若其磷元素含量过高，将会使得其排放的水体中磷元素超标的风险大大增加。目前，磷含量的测定方法主要有ICP-AES法^【1】、ICP-MS法^【2】、分光光度法^{【3】【4】}、流动注射化学发光法^【5】等。分光光度法做为广泛应用的化学分析方法，具有操作简单、成本低、结果可靠、易于实施等特点。若探究出一种适宜的洗涤剂中磷含量的测定方法，在环境保护方面具有极大的意义。

1 实验仪器、试剂及步骤

1.1 实验仪器

实验过程中所用主要仪器见表1-1所示。

表1-1 实验仪器一览表

序号	仪器名称	仪器型号	生产厂家
1	紫外可见分光光度计	UV5110	安徽皖仪科技股份有限公司
2	pH计	PHS-3C	上海仪电科学仪器股份有限公司
3	电子天平（万分之一）	BSA224S-CW	赛多利斯科学仪器（北京）有限公司

1.2 实验试剂

实验过程中所使用的主要试剂见表1-2所示。

表1-2 实验试剂一览表

序号	试剂名称	试剂级别	生产厂家	备注
1	总磷溶液标准物质（以P计）	BW02073（23030503）	陕西秦境标准物质科技中心	1000mg/L
2	硫酸	优级纯	成都市科隆化学品有限公司
3	硝酸	优级纯	成都市科隆化学品有限公司
4	过氧化氢	分析纯	成都市科隆化学品有限公司	30%
5	抗坏血酸	分析纯	天津市科密欧化学试剂有限公司
6	四水合钼酸铵	分析纯	天津市科密欧化学试剂有限公司
7	酒石酸锑钾	分析纯	天津市科密欧化学试剂有限公司

1.3 试剂配置

1.3.1 磷标准储备溶液：准确移取1000mg/L总磷溶液标准物质（以P计）5.00mL于100mL容量瓶中，加入5mL硫酸（10%），用纯水定容至刻度，摇匀备用。此溶液浓度为50mg/L。

1.3.2 磷标准使用溶液：准确移取50mg/L磷标准储备溶液10.00mL于250mL容量瓶中，用纯水定容至刻度，摇匀备用。此溶液浓度为2mg/L。

1.3.3 抗坏血酸，100g/L溶液：称取10g抗坏血酸于纯水中，稀释至100mL。此溶液贮存于棕色试剂瓶中，在冷处可稳定几周，若无变色，可长期使用。

1.3.4 钼酸盐溶液：称取13g四水合钼酸铵于100mL水中，称取0.35g酒石酸锑钾于100mL水中，在不断搅拌下缓慢的加入到300mL硫酸（1+1）中，加酒石酸锑钾溶液，并不断搅拌均匀，备用。此溶液贮存于棕色试剂瓶中，冷藏保存期限为两个月。

1.4 工作曲线绘制

取7只25mL比色管，分别加入0、0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、15.0mL磷标准使用溶液，当加水至15mL左右时，依次加入一定量的钼酸铵-硫酸溶液、抗坏血酸溶液，用纯水定容至25mL，摇匀溶液，在一定温度的水浴中加热一段时间。在室温下放置15min后，使用3cm比色皿，在一定波长下，以纯水做参比，测定各个溶液的吸光度。扣除空白实验的吸光度后为纵坐标，各个浓度为横坐标，绘制校准曲线。

1.5 实验过程

1.5.1 样品消解

准确称取待测样品1g（精确至0.0001g）于150mL锥形瓶中，先加入10mL纯净水，待样品溶解后，加入10mL硝酸（1+1），5mL双氧水，在电热板上逐步升温加热，最高温度不超过100℃，待溶液浓缩至5mL左右时取下冷却。

1.5.2 显色实验

将待测液转移至25mL比色管中，当加水至15mL左右时，依次加入一定量的钼酸铵-硫酸溶液、抗坏血酸溶液，用纯水定容至25mL，摇匀溶液，在一定温度的水浴中加热一段时间。同时做空白实验。

1.5.3 样品测定

在室温下放置15min后，使用3cm比色皿，在一定波长下，以纯水做参比，测定样品吸光度。扣除空白实验的吸光度后，从工作曲线上查得待测样品的磷含量。

2 结果与讨论

2.1 最佳波长的确定

参照《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》GB 11893-89，本次测定波长确定为700nm。

2.2 抗坏血酸用量的选择

取5只具塞比色管，加入5.0mL磷标准使用溶液，将抗坏血酸用量分别调整为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL，其他步骤按照“1.5.2”和“1.5.3”操作，记录各个溶液的吸光度。

图2-1 抗坏血酸用量的选择

从图2-1可以看出，抗化血酸的最佳用量为1.0mL。

2.3 钼酸盐溶液用量的选择

取5只具塞比色管，加入5.0mL磷标准使用溶液，将钼酸盐溶液用量分别调整为0.5、1.0、2.0、3.0、5.0mL，其他步骤按照“1.5.2”和“1.5.3”操作，记录各个溶液的吸光度。

图2-2 钼酸盐溶液用量的选择

从图2-2可以看出，钼酸盐溶液的最佳用量为2.0mL。

2.4 水浴温度的选择

取5只具塞比色管，加入5.0mL磷标准使用溶液，将水浴温度分别调整为20、30、40、50、60℃，其他步骤按照“1.5.2”和“1.5.3”操作，记录各个溶液的吸光度。

图2-3 水浴温度的选择

从图2-3可以看出，最佳水浴温度为40℃。

2.5 水浴加热时间的选择

取5只具塞比色管，加入5.0mL磷标准使用溶液，将水浴时间分别调整为5、10、20、30、40min，其他步骤按照“1.5.2”和“1.5.3”操作，记录各个溶液的吸光度。

图2-4 水浴时间的选择

从图2-4可以看出，最佳水浴时间为30min。

3 实验结果

3.1 标准曲线的绘制

标准曲线含量及吸光度见表3.1所示。

表3-1 标准系列

序号	磷含量μg	吸光度	减空白后吸光度
1	0	0.0034	0.0000
2	1	0.0254	0.0220
3	2	0.0561	0.0527
4	5	0.1489	0.1455
5	10	0.2677	0.2643
6	20	0.5324	0.5290
7	30	0.7884	0.7850

标准曲线见图3.1所示。

3.2 检出限的计算

按照“步骤1.5”处理空白溶液7份，测定吸光度计算7次平行测定的标准偏差，按照公式（3.1）计算方法检出限。

MDL=t_{（n-1，0.99）}×S （3.1）

式中：

表3.2 t值表

平行测定次数（n）	自由度（n-1）	t_{（n-1，0.99）}
7	6	3.143
8	7	2.998
9	8	2.896
10	9	2.821
11	10	2.764
16	15	2.602
21	20	2.528

表3.3 空白值测定结果及方法检出限的计算结果

序号	吸光度	磷含量μg
1	0.0011	-0.0496
2	0.0029	0.0191
3	0.0016	-0.0305
4	0.0058	0.1298
5	0.0069	0.1718
6	0.0021	-0.0115
7	0.0013	-0.0420
标准偏差		0.082
检出限MDL		0.26

经测定，该方法的检出限为0.26μg。

3.3 精密度实验

按照“步骤1.5”，同步处理6份某品牌洗衣液样品，测定其含量，结果见表3.4所示。

表3.4 精密度实验结果

序号	吸光度	测定含量 μg	稀释倍数	样品含量 μg	样品质量 g	样品含量 μg/g
1	0.7094	26.98	10	269.8	1.1236	240
2	0.7061	26.86	10	268.6	1.1231	239
3	0.7256	27.60	10	276.0	1.2011	230
4	0.7126	27.11	10	271.1	1.2691	214
5	0.7164	27.25	10	272.5	1.1263	242
6	0.6855	26.07	10	260.7	1.0998	237
标准偏差 μg/g						10.7
平均值 μg/g						234
相对标准偏差%						4.6

3.4 准确度实验

同步称取6份某品牌洗衣液样品，分别加入磷标准储备溶液5mL，按照“步骤1.5”进行处理，测定其含量，结果见表3.5所示。

表3.5 准确度实验结果

序号	吸光度	测定含量 μg	稀释倍数	样品含量 μg	加标量 μg	加标回收率%
1	0.4935	18.74	25	468.6	250	93.8
2	0.5102	19.38	25	484.5	250	100.2
3	0.5111	19.42	25	485.4	250	100.6
4	0.4999	18.99	25	474.7	250	96.3
5	0.4898	18.60	25	465.1	250	92.4
6	0.4963	18.85	25	471.3	250	94.9

3.5 样品测定结果

对市售常见的几种洗涤剂中总磷含量进行测定，结果见表3.6所示。

表3.6 几种常见洗涤剂总磷含量

	吸光度	含量μg	稀释倍数	最终含量 μg	称样量 g	测定结果 μg/g
洗衣粉1	0.6363	24.2	25	605	1.0326	586
洗衣粉2	0.5369	20.4	25	510	1.3261	385
洗衣液1	0.2696	10.2	10	102	1.0977	93
洗衣液2	0.3645	13.8	10	138	1.1123	124
洗手液1	0.5523	21.0	10	210	1.2010	175
洗手液2	0.5896	22.4	10	224	1.0336	217
洗洁精1	0.7862	29.9	50	1496	1.2221	1224
洗洁精2	0.7546	28.7	50	1435	1.1363	1263

4 结论

通过此次实验，探索出一种简单、高效、准确的洗涤用品中总磷的测定方法，该方法具有易于操作、成本低等优点，以期可以得到相应的推广，为环保事业做出一定的贡献。

参考文献

【1】刘静，左维华，刘贞敏，等.ICP-AES测定洗涤剂中铅、镉、铬、砷、磷元素的含量[J].质量与认证，2024（08）:92-95.

【2】庾杰东.电感耦合等离子体质谱测定洗涤剂中五氧化二磷的含量[J].广东化工，2019（10）:161-162.

【3】周跃明，梁喜珍.分光光度法测定洗涤剂中的微量磷[J].印染助剂，2004（3）:46-47.

【4】赵秀芬.比色法测定洗衣粉中总五氧化二磷的含量[J].科教文汇，2015（6）:181-182.

【5】訾俊峰，张立科，卫世乾.流动注射化学发光测定洗衣粉中的磷含量[J].江西师范大学学报( 自然科学版)，2013（2）:155-158.