水质总磷测定的问题探讨及改进

　　1.实验原理 
　　在中性条件下用过硫酸钾使试样消解，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，生成蓝色络合物。[1] 
　　2.仪器和试剂 
　　2.1仪器 
　　医用手提式蒸汽消毒器或一般压力锅（1.1～1.4kg/cm2）。 
　　恒温干燥箱 
　　50mL具塞比色管 
　　分光光度计 
　　2.2试剂 
　　（1）过硫酸钾溶液，50g/L 。 
　　（2）抗坏血酸溶液，100g/L。 
　　（3）钼酸盐溶液。 
　　（4）磷标准储备溶液：1.00mL此标准溶液含50.0μg磷。 
　　（5）磷标准使用溶液：1.00mL此标准溶液含2.0μg磷。 
　　3.影响总磷测定的因素及方法改进 
　　3.1样品采集及保存 
　　水样总磷不稳定，采样后应立即分析。如果不能立即进行分析，需取500mL水样后加入1mL浓硫酸调节水样的pH值≤1，或不加任何试剂于冷处保存，并在24h内尽快测定，当采集含磷量较低的水样时不要用塑料瓶采样，因磷酸盐易吸附在塑料瓶壁上，应保存于玻璃瓶中。
　　3.2玻璃器皿的清洗和处理 
　　分析过程中所用的玻璃器皿都必须用稀硝酸或铬酸洗液浸泡1h 以上，用自来水清洗后用蒸馏水淋洗数遍，不可用含磷洗涤剂刷洗。新的比色管需先进行与样品完全相同的处理，测定其空白吸光度值。如果比色管空白吸光度值经过多次消解测得较高的，必须剔除。 
　　3.3 pH值的调节 
　　由于样品保存时pH≤1，因此测定前需将水样调节至中性。移取25mL（浓度高时酌量少取）的样品至50mL的烧杯中，用移液管慢慢滴加50%氢氧化钠溶液，至pH试纸测试溶液为中性，记住所滴加氢氧化钠的用量。然后另取25mL的样品至50mL比色管中，用移液管滴加等量的50%氢氧化钠溶液。 
　　3.4水样的消解方法对比分析 
　　国标GB11893-1989水样预处理采用蒸汽消毒器消解，此消解方法费时费力、安全性稳定性较差、而且工作中经常会出现试样外溢等现象，且压力容器需要专人经培训合格后持证操作等繁琐问题。恒温干燥箱消解法，温度更易于控制，操作简便安全，其自然冷却时间比蒸汽消毒器降温降压的工作时间耗时短，为此本文选用恒温干燥箱消解法与蒸汽消毒器消解法对比试验。 
　　（1）操作过程。 
　　采用环境保护部标准样品研究所研制的总磷标样，按标样使用说明书的要求，稀释至规定体积。分别用两种消解方法对其进行测定。取6组×5支50mL具塞比色管，1号和2号每个比色管架各放3排×5支比色管，每排为同一浓度的标准物质的5次重复性试验。1号试管架上样品用于蒸汽灭菌器消解前处理，2号用于恒温干燥箱消解前处理。分别取标准物质待测液25mL于比色管中，加入4mL过硫酸钾溶液，将具塞刻度管的盖塞紧后，用一小块布和线将玻璃塞扎紧。将1号比色管架置于高压蒸汽消毒器中加热，待压力达1.1kg/cm2，相应温度为120℃时，保持30min后停止加热。待压力表读数降至零后，取出放冷。然后用水稀释试样至50mL标线。
　　将2号比色管架放入恒温干燥箱中，待温度达到120℃时计时30min，消解结束后，关闭开关，自然冷却，然后用水稀释试样至50mL标线。 
　　分别向两组比色管中加入1mL抗坏血酸溶液，混匀，30s后加2mL钼酸盐溶液充分混匀。室温放置15min后，使用光程30mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度，并绘制工作曲线。 
　　（2）测定结果的对比分析。 
　　表1是用恒温干燥箱消解法和蒸汽消毒器消解法同时对三种浓度的标准样品进行测定的比较，从表1可以看出用恒温干燥箱消解法前处理，测得的结果准确度和精密度也符合实验室要求。 
　　表1 两种消解方法测定结果比较 
　　3.5 样品过滤顺序 
　　当水样消解后出现浑浊，水样需先过滤再显色。也有试验者在显色后才对样品进行过滤，本文比较显色前过滤和显色后过滤影响结果的情况。分析准确度过程见表2，标样203939 浓度为0.272±0.015mg/L显色前后过滤测定的结果比较，显色前过滤相对误差较小，结果在受控范围内。显色后过滤检测结果相对误差较大，结果不在受控范围内。因此水样经消解后，过滤只能在显色之前操作。 
　　表2显色前后过滤测定标准物质结果 
　　3.6显色温度与显色时间条件改进 
　　在国标GB 11893-1989中规定显色温度为室温，标注如果显色时室温低于13℃可在20～30℃水浴上显色15min，但没有明确的一个最佳显色温度。试液显色反应的吸光度随时间的增加而增加直至达到一个最大值而后基本稳定不变，显色时间是吸光度达到最大值的时间。由表3看出，25℃时各浓度水样反应时间相差最少，且最高浓度与最低浓度显色时间相差最短，10min的显色时间即可满足高浓度和低浓度的样品同时检测的需求。不会出现15～20℃时高浓度和低浓度样品显色时间均较长的问题。也不会出现30℃以上低浓度未显色完全而高浓度显色完成后等待比色时间较长的现象。因此样品的最佳显色温度为水浴控制的25℃，显色时间为10min。 
　　表3 显色温度和显色时间关系 　　4.改进方法后分析步骤 
　　取25mL样品于50mL具塞比色管中，加入4mL过硫酸钾溶液，将具塞比色管的盖塞紧后，用一小块布和线将玻璃塞扎紧，置于恒温干燥箱中，打开开关，待温度达到120℃时计时30min，消解结束后，关闭烘箱开关，自然冷却。取出比色管，冷却。加入1mL抗坏血酸溶液，混匀，30s后加2mL钼酸盐溶液充分混匀。25℃水浴中放置10min后，使用光程30mm比色皿，在700nm波长下，以水做参比，测定吸光度。标曲同上述操作并绘制工作曲线。 
　　5.改进方法后准确度实验 
　　采用环境保护部标准样品研究所研制的总磷标样，按标样使用说明书的要求，稀释至规定体积，对其进行测定。 
　　本文将国标试验中的部分反应条件进行改进，同时解决影响测定准确度的问题，所得测试结果的准确度如表4， 其测定值在标样浓度允许范围内。相对误差为-0.12%，分析准确度达到实验室质量控制要求。 
　　表4改进方法后准确度分析 
　　6.改进方法后精密度实验 
　　在相同的条件下对同一试样重复测定多次，然后计算n次测定结果的符合程度，精密度通常用相对标准偏差表示。用3种地表水样进行重复性试验所得测试结果的精密度如表5，相对标准偏差为0.25%～0.51%，分析精密度达到实验室质量控制要求。 
　　表5 改进方法后精密度分析 
　　7.改进方法后水样加标回收率 
　　取不同水样进行测定及加标回收分析，结果见表6，回收率在90～105%之间，结果达到实验室要求。 
　　表6改进方法后回收率分析 
　　8.结论 
　　本文分析了水质总磷测定的过程中影响测定结果准确性的因素。水样应酸化至pH≤1保存，24h内进行分析，并于试验前用50%的氢氧化钠调节pH值至中性再检测使结果更准确。检验恒温干燥箱消解法处理水样，其测定结果准确、稳定，可应用于实际操作。并确定了样品的最佳显色温度为水浴控制的25℃，显色时间为10min，测定标准物质和实际水样准确度、精密度、回收率均符合实验室质量控制要求，具有一定的实际意义。