磷酸根离子

2024-08-06

磷酸根离子（精选7篇）

磷酸根离子篇1

摘要：对催化剂制造污水样品中氟离子和磷酸二氢根离子建立离子色谱分析方法, 并对该方法的精密度和准确度进行了研究, 该类型阴离子离子色谱法分析较传统经典方法具有快速分析的优势。

关键词：离子色谱,氟离子,磷酸二氢根离子,分析

水体中氟和磷的监测是环境保护的重要指标, 氟含量的超标会引起生物氟中毒, 磷含量超标则引起水体的富养化, 带来自然环境的破坏。我公司污水中氟离子和磷酸二氢根离子的分析氟离子采用离子选择电极法, 磷酸盐的分析采用比色法, 该分析过程较长, 各组分存在较大干扰, 分析速度较慢, 不利于生产效率的提高。为了配合快速分析检测, 我们开发建立了含氟含磷污水的离子色谱分析方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1) 仪器:万通883型离子色谱仪 (配置电导检测器) ;

2) 试剂:再生液 (50mmol/L的H2SO4) ;清洗液 (超纯水) ;淋洗液 (1.8mmol/L的Na2CO3+1.7mmol/L的Na HCO3) ;F-、H2PO4-标准溶液 (1 000mg/L) 。

1.2 建立标准曲线

1) 按照仪器公司推荐条件和我公司污水样品中的浓度匹配, 样品环选择20μL的定量环;

2) 按照操作规程配置新鲜的淋洗液, 充分预热仪器, 平衡好基线;

3) 移取不同体积的1 000mg/L的F-、H2PO4-标准溶液, 定容于100m L的容量瓶中, 配置成一系列浓度梯度的混合标准溶液, 标准溶液的浓度见表1。

mg/L

4) 按照内置的时间操作程序在离子色谱仪上对标准样品进行测试, 观察色谱图各阴离子出峰保留时间一致, 各离子的峰分离度好, 无明显干扰, 得到各离子的浓度与特征峰面积的线性方程以及相关系数。实验中氟离子曲线和磷酸二氢根离子曲线线性相关系数均优于0.999 5, 该浓度响应曲线线性度很好。

1.3 精密度实验

将配制好的F-、H2PO4-浓度均为10mg/L的标准溶液重复进行6次分析, 精密度实验结果见表2。

mg/L

从表2可知, 重复分析6次得到的分析结果相对标准偏差分别为0.53%和0.71%, 均小于3%, 分析方法在分析曲线的有效范围内具有较好的精密度。

1.4 准确度实验

对于同一样品连续测定2次, 从分析报告中读出各离子的测量浓度, 分别求其平均值作为该样品各离子的本底值, 对相同水样按低、高两种浓度加入已知量的标准溶液并进行测定, 计算回收率, 回收率实验结果见表3。

mg/L

由表3可见, 分析方法的回收率在95%~105%之间, 能满足分析要求, 说明该分析方法在分析曲线的有效浓度范围内具有较高的准确性。

2 与其它分析方法相比的优势

离子选择电极法测试污水中的氟离子, 是比较经典的分析方法, 设备简单, 人们的认知程度高, 但是该方法对电极的响应速率要求高, 受溶液的酸度和电极的预处理和体系的搅拌速率等诸多因素影响, 对人员的操作要求较高。

3 结束语

离子色谱分析污水样品中的氟离子和磷酸二氢根离子, 该方法在一定离子浓度范围内精密度好, 准确度高, 与经典分析方法相比较, 分析效率高, 能够满足快速分析检测的要求。

因测试生产污水样品时, 样品的氟离子和磷酸二氢根离子的浓度未知, 操作时需要先做初步测试, 确定好稀释方案, 确保样品浓度在分析曲线有效范围之内。定期更换淋洗液确保色谱峰的保留时间不发生显著漂移, 保证分析准确。

参考文献

[1]朱岩.离子色谱仪器[M].北京:化学工业出版社, 2007.

磷酸根离子篇2

粉煤灰是燃煤电厂排放的一种固体废弃物, 可用于土壤、水泥添加剂及建筑用砖。但由于工业用煤量巨大, 大量煤灰难以处理大量堆积, 既占用土地, 又污染环境, 浪费资源。粉煤灰是一种吸附材料, 含有多孔玻璃体、多孔碳粒, 呈多孔性蜂窝状组织, 比表面积较大, 同时具有活性基团和较高的吸附活性[1~3]。研究表明, 粉煤灰及其合成材料作为吸附剂对重金属离子与无机阴离子具有较高的吸附特性[4~7]。然而, 当重金属离子与多种无机阴离子共存条件下, 粉煤灰合成材料对其的吸附性能的相关研究并不多见。本研究利用粉煤灰合成的沸石材料为基本吸附剂, 吸附磷酸根离子、氟离子与重金属离子六价铬。主要考察吸附剂投加量对粉煤灰合成沸石吸附磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的影响研究。

2 试验材料和方法

2.1 试验器材

本次实验所用的粉煤灰样品取自江苏太仓协鑫发电厂, 主要化学成分为:SiO2质量分数为51.06%, Al2O3质量分数为32.36%, Fe2O3质量分数为4.68%, CaO质量分数为2.91%, TiO2质量分数为1.17%, MgO质量分数为0.9%。

实验所用的仪器有:THZ-82型恒温振荡器 (金坛市顺华仪器有限公司) , PHS-3C型氟离子选择电极 (上海雷磁仪器厂) , 722N型分光光度计 (上海精科实业有限公司) 。

2.2 试验方法

2.2.1 粉煤灰合成沸石的制备与改性

根据文献[8], 粉煤灰合成沸石的制备过程为:将2g粉煤灰加入到50mL的浓度为8mol/L的KOH溶液中, 在95℃下反应48h。完成后将得到的材料用去离子水水洗至中性后在105℃的烘箱中干燥至恒重。合成完成后, 所有样品均经过X射线衍射分析鉴定, 确定为粉煤灰合成沸石。

沸石的改性过程为[9]:将60g合成沸石置于250mL的锥形瓶中, 加入180mL浓度为0.066mol/L的HDT-MA溶液, 放入温度为25℃, 转速为150r/min的恒温振荡器中振荡8h, 过滤后用去离子水水洗后风干即得改性沸石。

2.2.2 试验步骤

(1) 标准曲线的绘制。采用钼锑抗分光光度法测定磷酸根离子、二苯碳酰二肼分光光度法测定六价铬离子、离子选择电极法测定氟离子的标准曲线, 实验结果分别如图1、图2与图3所示。

(2) 样品测定。在10mL具塞聚丙烯管中投加一定量合成的粉煤灰合成沸石, 并移取一定体积的磷酸根离子、氟离子与六价铬离子溶液。用0.01mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液调节其pH值后, 置于一定温度下的水浴恒温振荡器中进行震荡吸附反应 (120r/min) 。吸附实验完成后利用0.45μm的水系滤膜对混合液进行过滤。在722N分光光度计上测定样品中磷酸根离子与六价铬离子的吸光值, 利用氟离子电极测定样品中氟离子的电位值, 并根据绘制的标准曲线分别得出未知样品中磷酸根离子、六价铬离子与氟离子的含量。

2.2.3 分析方法

3 结果与讨论

3.1 不同吸附剂量时粉煤灰合成沸石对3种离子的吸附去除率

不同吸附剂投加量时粉煤灰合成沸石对磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的吸附去除率的影响如图4所示。其中, 水样中PO43-、F-、Cr2O72-的物质的量浓度为0.2mmol/L, 即质量浓度分别:PO43-为19mg/L, F-为3.8mg/L, Cr2O72-为14.4mg/L。吸附反应温度在50℃时进行, 吸附的反应时间为4h, 吸附体系的初始pH为7。粉煤灰合成沸石的投加量分别为0.5g/L, 1.0g/L, 2.0g/L, 3.0g/L, 4.0g/L, 6.0g/L, 8.0g/L, 10.0g/L。由图4可以看出, 吸附剂量对粉煤灰合成沸石吸附磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的去除率影响均非常显著。随着粉煤灰合成沸石投加量的逐渐增加, 其对磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的吸附去除率均不断提高。当沸石投加量为0.5~3g/L时, 粉煤灰合成沸石对PO43-的吸附去除率由14.08%增加到17.93%, 粉煤灰合成沸石对Cr6+的吸附去除率由78.29%提高到80.48%。当沸石投加量为1~3g/L时, 粉煤灰合成沸石对F-的吸附去除率由8.31%增加到13.68%。吸附剂投加量提高到6g/L时, 粉煤灰合成沸石对PO43-的吸附去除率提高到22.89%, 对Cr6+的吸附去除率提高到85.59%。而粉煤灰合成沸石投加量为3~6g/L时, 其对F-的吸附去除率几乎不变。

当吸附剂投加量进一步提高到10.0g/L时, 粉煤灰合成沸石对三种离子的去除率均进一步提高。吸附剂对PO43-的吸附去除率进一步提高到28.40%;对Cr6+的吸附去除率进一步提高到91.79%;对F-的吸附去除率进一步提高到19.05%。由图4可知, 随着粉煤灰合成沸石投加量的不断增加, 其对3种离子磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的吸附去除率均逐渐提高。此外, 在粉煤灰合成沸石的投加量相同时, 其对磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的竞争吸附顺序为:Cr6+>PO43->F-, 且这三种离子的竞争吸附顺序不会随着粉煤灰合成沸石投加量的增加而有所变化。由图4还可看出, 随着粉煤灰合成沸石投加量从8.0g/L增加到10.0g/L时, 其对三种离子磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的吸附去除率增长不多, 趋于平衡。

3.2 不同吸附剂量时粉煤灰合成沸石对三种离子的饱和吸附量

图5为不同吸附剂投加量时粉煤灰合成沸石对磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的饱和吸附量的影响。由图5可以看出, 粉煤灰合成沸石对磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的饱和吸附量受吸附剂投加量的影响显著。随着粉煤灰合成沸石投加量的不断增加, 单位质量的沸石吸附剂对磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的吸附容量均不断下降。当沸石投加量为0.5~3g/L时, 粉煤灰合成沸石对3种离子的饱和吸附量随着吸附剂投加量的增大而迅速下降。

粉煤灰合成沸石对PO43-的饱和吸附量由5.35mg/g下降到1.14mg/g, 对Cr6+的饱和吸附量由32.57mg/g下降到5.58mg/g。粉煤灰合成沸石对F-的饱和吸附量在吸附剂投加量为1g/L增加到3g/L时, 其从0.316mg/g下降到0.173mg/g。吸附剂投加量从3g/L提高到6g/L时, 粉煤灰合成沸石对3种离子的饱和吸附量随着吸附剂投加量的增大而继续下降, 但下降速度有所减小。粉煤灰合成沸石对PO43-的饱和吸附量在吸附剂投加量为6g/L时下降到0.725mg/g, 对Cr6+的饱和吸附量在吸附剂投加量为6g/L时下降到2.97mg/g, 对F-的饱和吸附量在吸附剂投加量为6g/L时下降到0.087mg/g。当吸附剂投加量进一步提高到10.0g/L时, 粉煤灰合成沸石对3种离子的饱和吸附量进一步下降, 且下降趋势平缓。粉煤灰合成沸石对PO43-的饱和吸附量下降到0.540mg/g, 对Cr6+的饱和吸附量下降到1.909mg/g, 对F-的饱和吸附量下降到0.072mg/g。

吸附剂投加量增加以后, 其与水中磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的接触面积也随之增加, 从而使得吸附剂的利用率有所降低, 饱和吸附量下降。此外, 在粉煤灰合成沸石的投加量相同时, 其对磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的饱和吸附量大小顺序为:Cr6+>PO43->F-, 且这3种离子的饱和吸附量大小顺序不会随着粉煤灰合成沸石投加量的增加而有所变化。

4 结语

(1) 吸附剂投加量对粉煤灰合成沸石吸附磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的去除率影响显著。随着粉煤灰合成沸石投加量的逐渐增加, 其对3种离子的吸附去除率均不断提高。

(2) 在粉煤灰合成沸石的投加量相同时, 其对磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的竞争吸附顺序为:Cr6+>PO43->F-, 且这3种离子的竞争吸附顺序不会随着粉煤灰合成沸石投加量的增加而有所变化。

(3) 吸附剂投加量对粉煤灰合成沸石吸附磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的饱和吸附量影响显著。随着粉煤灰合成沸石投加量的不断增加, 单位质量的沸石吸附剂对3种离子的吸附容量不断下降。

(4) 在粉煤灰合成沸石的投加量相同时, 其对磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的饱和吸附量大小顺序为:Cr6+>PO43->F-。

参考文献

[1]程蓓, 马保国, 陈银洲.粉煤灰颗粒表面吸附性能与活性研究[J].粉煤灰综合利用, 1999 (1) :17~18.

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[6]范春晖, 张颖超.粉煤灰基沸石对亚甲基蓝和Cr (Ⅲ) 的共吸附行为-Ⅰ吸附动力学和吸附热力学[J].环境工程学报, 2012 (11) :3923~3927.

[7]孙贤斌, 刘红玉, 李玉成.粉煤灰对重金属Cu2+和Zn2+吸附作用研究[J].农业环境科学学报, 2007, 26 (5) :1988~1991.

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磷酸根离子篇3

水滑石类材料 (hydrotalcite-like compound, HTlc) 因其特殊的层状结构、比表面积大且合成简单、成本低、易分离[10], 而被认为是最有希望的无机功能材料之一;其通式可以表示为:[M12+-xMx3+ (OH) 2]x+ (Axn-/n) ·m H2O (其中, M2+和M3+为二价和三价金属离子, A为层间阴离子, m为层间结合水数目, x为金属板层的电荷数) 。它是由M2+-OH和M3+-OH经过羟基[— (OH) ]相互脱水而达到八面体共棱结合后在同一平面内联结成水滑石的带有正电荷的金属层板。这种层板由于金属八面体靠共用边连接而成, 因此结构稳定, 不易破坏。水滑石层板间存在可交换的阴离子 (一般为CO32-) , 使结晶整体呈中性, 层板间同时也存在一定数目的水分子[11,12]。HTlc在农药[13]、医药[14]、生物材料[15]等各个领域都发挥着重要作用。随着对HTlc的深入研究, 近年来其应用范围逐渐延伸到环境科学领域。水滑石在水处理中作为吸附剂加以利用, 现已展示出其良好的应用前景[10]。

焙烧态水滑石 (calcined hydrotalcite-like compound, CHTlc) 是指在一定的温度下焙烧后, 水滑石失去层间水合阴离子与氢氧根的产物。经过焙烧后的水滑石不仅比表面积更大、稳定性好, 而且具有“记忆效应”, 即投入水体中能够自发进行水合作用和结构重建, 在水环境中重新吸附阴离子使其恢复原有的层状结构, 这些都使得它在环境污染治理中也体现出相当可观的利用价值[16]。目前, 水滑石类材料应用于净化阴离子型污染水体中, 如去除水中的染料[17]、硫酸根[18]、SDBS[19]、氯离子[20]等, 结果均表明水滑石类材料具有良好的吸附效果。

目前, 有关水滑石除磷的方法渐受关注, 而以镁铝水滑石作为吸附剂去除低浓度磷的研究并不多。本文以焙烧态镁铝水滑石作为吸附剂, 考察其对水中的磷酸根的吸附能力;探讨p H值、接触时间和吸附剂投加量对磷酸根吸附的影响;分析它们的吸附等温线及动力学模型, 并研究磷酸根在CHTlc上的吸附机制。此次研究是在前人的基础上, 验证CHTlc除磷的吸附作用规律和效果, 意义在于开发一种高效廉价的吸附材料, 为富营养化水体和高磷污水的除磷工艺奠定应用基础。

1 材料与方法

1.1 水滑石的制备

类水滑石采用液相双滴共沉淀法制备。取25.6 g Mg (NO3) 2·6H2O和18.75 g Al (NO3) 3·9H2O, 溶于去离子水制成的溶液A。再取相应比例的Na OH制成溶液B, 将A、B两种溶液分别以1滴/s的速度滴入底物为Na2CO3的溶液中, 强烈搅拌, 并控制p H在11左右, 滴加完毕后, 继续搅拌30 min, 置于80℃恒温水浴锅陈化18 h。之后, 水洗、抽滤至滤液呈中性, 烘干、研磨后得到水滑石样品HTlc。将水滑石样品放入马弗炉中在350℃的条件下焙烧5 h后, 即得到焙烧态水滑石样品CHTlc-350。

1.2 材料表征

样品经过干燥处理后采用Rigaku D/Max-2500型X射线衍射仪测定XRD图谱, 加速电压40 k V, 电流30 m A, 扫描速度8°/min。样品投射的红外光谱在Themo Nicolet公司生产的NEXUS FTIR仪上进行测定, 采用KBr压片法, 扫描次数32, 波数范围4 000~400 cm-1。

1.3 吸附实验

1.3.1 时间影响及吸附动力学实验

将200 m L浓度为40 mg/L (以P计) 的KH2PO4溶液加到250 m L的锥形瓶中。向锥形瓶中加入0.5 g/L吸附剂后置于恒温振荡器, 设置温度为30℃、转速为150 min/r的条件下震荡。每间隔一段时间取少量水样, 过滤后测定上清液的磷酸根浓度, 计算吸附量。磷酸根浓度的测定采用钼銻分光光度法。吸附量的计算表达式为:

式 (1) 中, q为吸附量 (mg/g) ;V为溶液体积 (L) , C0为吸附初始浓度 (mg/L) , Ce为吸附平衡浓度 (mg/L) , m为吸附剂质量 (g) 。文中磷酸根的浓度及吸附量均以P计。

1.3.2 p H对吸附的影响

取40 mg/L (以P计) 的KH2PO4溶液100 m L, 吸附剂用量为0.5 g/L, 用0.2 mol/L的盐酸和0.2 mol/L的氢氧化钠将溶液p H分别调为3、4、5、6、7、8、9、10、11。用胶塞将盛有溶液的锥形瓶密封后放入温度30℃、转速150 r/min的振荡器中, 24 h后测定残留磷酸根的浓度。

1.3.3 吸附等温线实验

配制10, 20, 30, 40, 50, 60, 80 mg/L (以P计) 的KH2PO4溶液各100 m L, 并将其分别加入到7个250 m L的锥形瓶中, 调节p H值为5。向每个锥形瓶内加入0.05 g吸附剂, 然后将其放入恒温振荡器中, 设置温度30℃, 转速150 r/min, 振荡24 h后测定残留磷酸根的浓度。

1.3.4 材料投加量对吸附的影响

分别称取0.01 g、0.02 g、0.04 g、0.06 g、0.08 g、0.1 g吸附剂于6个250 m L的锥形瓶中, 每个瓶中加入40 mg/L (以P计) KH2PO4溶液100 m L, 然后将其放入恒温振荡器中, 在温度30℃、转速150 r/min的条件下振荡24 h后测定残留磷酸根的浓度。

2 结果与讨论

2.1 材料表征分析

样品HTlc、CHTlc-350、吸附磷酸根后的CHTlc-350的XRD图谱可见图1。HTlc的XRD谱图呈现出尖锐的衍射峰, 且基线低平, 对称性较高, 证明合成的HTlc样品是结晶度高, 规则性良好的金属层状结构。CHTlc-350的XRD图可以看出, 当焙烧温度达到350℃时, 水滑石的晶体衍射峰消失, 表明层状结构遭到破坏, 同时失去了层间的CO32-和H2O, 成为Mg O和Al2O3的复合氧化物。吸附磷酸根后的CHTlc-350又出现了反映水滑石层状结构的特征衍射峰, 可见此时样品通过“记忆效应”重建了之前的结构。然而, 有所不同的是, 此时的特征衍射峰的峰高明显降低, 峰形变宽, 说明CHTlc-350结合了水中的阴离子后结晶度降低, 不能完全恢复原有相对有序的层状结构。图2分别为吸附磷酸根前后CHTlc-350的红外谱图。通过对比可以发现在1 060cm-1处出现了明显特征吸收峰, 其对应磷酸根的特征振动峰[21], 可以证实磷酸根插入了CHTlc-350层间。图2中CHTlc-350在1 360 cm-1处出现了CO32-的特征吸收峰, 说明经350℃焙烧后水滑石层间的CO32-并未分解完全。考虑到过高的焙烧温度可能会破坏水滑石的层板结构信息, 故选择CHTlc-350作为吸附剂。

1为HTlc;2为CHTlc-350;3为吸附磷酸根后的CHTlc-350

2.2 时间对吸附的影响及吸附动力学

为确定磷酸根的吸附平衡时间, 研究其在焙烧态水滑石上的吸附动力学, 考察了不同接触时间对吸附剂吸附磷酸根的影响。从图3可以看到, 磷酸根吸附量在初期急剧上升而后期缓慢达到平衡。为使吸附剂对P的吸附实现完全饱和, 在吸附等温线研究中取24 h作为最终平衡时间。

1为CHTlc-350;2为吸附磷酸根后的CHTlc-350

伪一级和伪二级动力学模型常常用于分析固、液体系吸附动力学过程。它们的方程分别如式 (2) [20]

式中, qe (mg/g) 表示平衡吸附量, qt (mg/g) 对应t时刻的吸附量, k1 (h-1) 是伪一级速率常数, k2 (g·mg-1·h-1) 是伪二级速率常数。

用伪一级动力学方程和伪二级动力学方程对图3数据进行拟合, 结果见图4和表1。

由图4和表1可知, 伪二级动力学能够更好的描述磷酸根在CHTlc-350上的吸附过程。伪二级动力学模型是假设吸附质在吸附剂上的化学反应是速率限制步骤[22]。这就说明, 磷酸根在CHTlc-350上的吸附有化学键的形成, 即CHTlc-350在水溶液中吸附阴离子来恢复重建其水滑石层状结构的行为, 本质上属于化学吸附。

2.3 初始p H对吸附的影响

磷酸根在CHTlc-350上的吸附量随p H的变化规律如图5所示。由图5可知, 随着p H的变化, 磷酸根的吸附量先增大后减小。水滑石在酸性条件下性能不稳定, 可能会有部分CHTlc-350被溶解, 故p H在3~5的范围内, 吸附量急剧上升[23]。p H为5时, 磷酸根的吸附量达到最大, 为65.26 mg/g。此后, 随着p H的逐渐增高, 吸附量出现一定程度的下降。这种现象可以归因于以下几点:首先, 随着初始p H的增大, 过多的OH-会与溶液中的离子形成竞争吸附, 导致磷酸根吸附量的降低[21]。其次, p H的增大会使CHTlc-350表面聚集更多的阴离子, 从而使得CHTlc-350表面与溶液中的离子产生静电斥力作用, 抑制CHTlc-350吸附, 导致磷酸根吸附量的降低[24]。

2.4 吸附等温线

图6为CHTlc-350的吸附等温线。由图6可知, 当磷酸根的浓度逐渐增加时, 其吸附量也呈现增大的趋势, 最大可达89.246 mg/g。

一般水处理中常用的吸附等温线模型有Langmuir模型和Freundlich模型[18]。Langmuir模型是最常见的吸附等温线类型。它假定吸附质分子以单分子层吸附在吸附剂表面的吸附位上, 其表达为:

式 (4) 中, Ce (mg/g) 表示吸附质的平衡浓度, Ka (L/mg) 是吸附常数, qe (mg/g) 表示单位吸附剂所吸附的吸附质的量, qm (mg/g) 为最大吸附量。

Freundlich模型适用于异构表面上的非理想吸附, 表明了吸附表面位点的异质性和多样性。其表达为:

式 (5) 中, KF表示吸附容量, n表示吸附强度。用Langmuir和Freundlich吸附等温式模型对图6中的数据进行拟合, 结果如图7和表2所示。

由图7和表2知, CHTlc-350吸附磷酸根过程, Langmuir模型的拟合情况 (R2>0.9) 优于Freundlich模型, 其最大理论吸附量为90.09 mg/g, 接近实验值。Langmuir模型更适合描述磷酸根在CHTlc-350上的吸附过程, 说明吸附剂CHTlc-350表面均匀, 磷酸根离子的吸附为单层吸附, 且吸附过程中离子间无相互作用。

2.5 材料投加量对吸附的影响

从图8可以看出CHTlc-350投加量对磷酸根吸附量和去除率的影响。当CHTlc-350的投加量从0.1 g/L增加到1 g/L时, 吸附量变化较大, 由87.37mg/g降低到39.78 mg/g;磷酸根去除率由68.74%升高到99.44%。这是由于磷酸根浓度一定时, 当吸附剂投加量较小时, 吸附剂表面提供的活性位点能完全被利用, 因此吸附量较大。随着吸附剂投加量的增大, 吸附剂提供的吸附位点增多, 溶液中更多的磷酸根可以插入CHTlc-350层间, 故磷酸根去除率升高;另一方面, 吸附剂投加量的增大也增加了溶液中吸附剂颗粒间的碰撞几率, 使得这些颗粒发生凝聚, 减少表面总量的同时也增大了扩散路径的长度, 从而引起CHTlc-350对磷酸根吸附量的减少[18]。

3 结论

(1) CHTlc-350吸附水中磷酸根的最佳p H为5, 吸附24 h后已完全达到平衡, CHTlc-350对磷酸根的吸附符合伪二级动力学和Langmuir吸附等温线, 吸附过程以化学作用为主, 最大理论吸附量为90.09 mg/g。

(2) CHTlc-350能高效吸附水中低浓度的磷酸根, 磷的浓度为40 mg/L, 吸附剂浓度为1 g/L时, 其去除率可达99.44%。

磷酸根离子篇4

1 材料和方法

1.1 仪器

美国Dionex ICS-90 型离子色谱仪, AS23 (4 mm×250 mm) 阴离子色谱拄, AMMSШ 4-mm 抑制器, AS自动进样器, 0.22 μm水性滤膜针头滤器。

1.2 试剂

所有实验用水的电导率均小于1.0 μs/cm, 磷酸 (以H2PO-4计) 标准:1 000 mg/L (购于中国计量科学院) 。临用前, 用纯水稀释成100.0 mg/L的标准使用液。碳酸钠与碳酸氢钠均为分析纯。

1.3 仪器的检测条件

淋洗液为4.5 mmol/L Na2CO3+0.8 mmol/L NaHCO3, 柱温箱温度为38 ℃, 电导检测器检测池温度为38 ℃, 流速为1.0 ml/min;进样量为100 μl。

1.4 方法

1.4.1 标准曲线配制

在6只50 ml的容量瓶中, 分别加入0.50、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00 ml的磷酸标准使用液, 定容至刻度, 配成1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 mg/L的磷酸标准系列。将离子色谱仪调至最佳测定条件, 每个浓度重复测定6次, 以峰面积与磷酸浓度绘制标准曲线。

1.4.2 加标回收试验

将空白微孔滤膜放入具塞试管中, 分别加入0.50、2.00、3.00 ml标准使用液 (100 mg/L) , 加10 ml纯水浸泡, 超声10 min, 转移到50 ml容量瓶中, 用纯水定容, 制成磷酸浓度为1.00、4.00、6.00 mg/L的待测液, 用测定标准系列的操作条件测定6次, 同时测定空白对照溶液。测得的样品峰面积值减去样品空白对照峰面积值后, 由标准曲线得磷酸浓度。

2 结果

2.1 线性范围及检出限

磷酸浓度在1.00～10.00 mg/L的范围内线性关系良好, 标准曲线相关系数为0.999以上。检出限为0.04 mg/L (若采集75 L空气样品, 最低检出浓度为0.03 mg/m3) 。工作场所空气中磷酸的接触限值PC-TWA为1 mg/m3, PC-STEL为3 mg/m3。因此, 本法能满足检测要求。

2.2 精密度与加标回收

连续测定6次标准曲线, 相对标准偏差在0.54%～3.70%, 见表1;作高、中、低3个浓度的加标回收试验, 分别测定6次的回收率为97.5%～103.0%, 见表2。

2.3 干扰试验

在此测定条件下, F-、Cl-、NO-3、SOundefined不干扰磷酸的测定见图1。

1～5号峰依次为F-、Cl-、NO-3、H2PO-4、undefined

3 讨论

本法用离子色谱测定工作场所空气中的磷酸, 精密度、准确度均符合检测要求。该方法操作简单, 干扰少, 不需要化学试剂, 能同时测定工作场所空气中的F-、Cl-、NO-3、SOundefined, 有较强的实用性, 是检测工作场所空气中磷酸的理想分析方法。

参考文献

磷酸根离子篇5

1 实验部分

1.1 原理

空气中的磷酸雾用微孔滤膜采集, 水洗脱后, 经色谱柱分离, 电导检测器检测, 保留时间定性, 峰面积定量。

1.2 器材

微孔滤膜, 孔径0.8μm;采样夹, 滤料直径为40mm;小型塑料采样夹, 滤料直径为25 mm;空气采样器, 流量0~3L/min和0~10L/min;具塞试管, 10 m L, 50 m L;容量瓶, 50 m L;烧杯, 50 m L;恒温水浴;φ13mm样品过滤器, 尼龙0.22μm微孔滤膜。

1.3 仪器

离子色谱仪:带有淋洗液自动发生装置的ICS—2000离子色谱仪 (美国戴安公司) , Chromelen色谱工作站。仪器操作条件:阴离子分析柱:Dionex Ion Pac AS19 (4mm×250mm) , 阴离子保护柱:Dionex Ion Pac AG19 (4mm×50mm) ;抑制器:ASRS 4mm;检测器:电导检测器;淋洗液:30 mmol/L KOH等度淋洗 (使用KOH淋洗液罐) ;淋洗液流速:1.00 m L/min;抑制器电流:75m A;进样体积:25μL;柱温:30℃。

1.2 试剂

实验用水:电导率<1.0μS/cm;标准溶液:准确称取0.1389g干燥过的磷酸二氢钾 (KH2PO4) , 溶于水中, 定量转移入100 ml容量瓶中, 再稀释至刻度, 此溶液为1.00 mg/m L标准贮备液。临用前, 用水稀释成100.0μg/ml磷酸标准溶液, 或用国家认可的标准溶液配制。

1.3 操作方法

1.3.1 短时间采样

在采样点, 用装有微孔滤膜的采样夹, 以5L/min流量采集15min空气样品;长时间采样:在采样点, 将装有微孔滤膜的小型塑料采样夹, 以1L/min流量采集4~8h空气样品;个体采样:在采样点, 将装有微孔滤膜的小型塑料采样夹, 佩戴在采样对象的前胸上部, 进气口尽量接近呼吸带, 以1L/min流量采集2~8h空气样品。采样后, 将滤膜的接尘面朝里对折2次, 放入具塞试管中运输和保存。样品在室温下至少可保存7天。

1.3.2 对照试验

将装有微孔滤膜的采样夹带至采样点, 除不连接空气采样器采集空气样品外, 其余操作同样品, 作为样品的空白对照。

1.3.3 样品处理

将采过样的滤膜从具塞试管中取出, 放入烧杯中, 用10m L水洗涤具塞试管, 洗涤液倒入烧杯, 展平滤膜, 泡于水中, 盖上表面皿, 在沸水浴中加热10 min。冷却后, 将洗脱液定量转移入50m L比色管中, 用约20m L水反复洗涤滤膜和烧杯, 洗液倒入比色管中, 用水定容至刻度, 摇匀, 用样品过滤器过滤后, 供测定。若洗脱液中磷酸浓度超过测定范围, 可将洗脱液稀释后测定, 计算时乘以稀释倍数。

标准曲线的绘制在5只50 m L容量瓶中, 分别加入0.25, 1.00, 2.50, 5.00m L磷酸标准溶液, 加水定容至50.0m L, 配成0.50, 2.00, 5.00, 10.00μg/m L磷酸标准系列。按照仪器操作条件, 将离子色谱仪调节至最佳测定条件, 淋洗液流速为1.00 m L/min, 进样25μL, 分别测定标准系列, 每个浓度重复测定3次, 以峰面积对相应的磷酸浓度 (μg/m L) 绘制标准曲线。

1.3.4 样品测定

用测定标准系列的操作条件测定样品溶液和样品空白对照溶液, 测得的样品峰面积值减去样品空白对照峰面积值后, 由标准曲线得磷酸浓度 (μg/m L) 。

1.3.5 计算

在采样点温度低于5℃和高于35℃、大气压低于98.8KPa和高于103.4KPa时, 按式 (1) 将采样体积换算成标准采样体积。

式中:V0—标准采样体积, L;V—采样体积, L;t—采样点的气温, ℃;P—采样点的大气压, KPa。

按式 (2) 计算工作场所空气中磷酸的浓度:

式中:C—空气中磷酸的浓度, mg/m3;50—洗脱液的体积, m L;c—测得样品溶液中磷酸的浓度, μg/m L;V0—标准采样体积, L。

2 结果

2.1 线性范围及检出限

磷酸浓度为0.50~10.00μg/m L符合比耳定律, 线性关系良好, 标准曲线相关系数0.999以上。检出限为0.004μg/m L (以仪器的3倍噪声对应的标准物质浓度为检出限) , 若采集75L空气样品, 最低检出浓度为0.003 mg/m3。

2.2 方法的精密度

连续测定6次标准曲线, 相对标准偏差在1.30%~3.25%。 (表1)

2.3 方法的准确度

向空白微孔滤膜中加入一定量的标准溶液, 操作同样品处理, 作高、中、低三个浓度的加标回收试验, 分别测定6次, 回收率在97.0%~105.0%。

2.4 样品贮存稳定性试验

实验结果表明样品于室温下保存, 分别于第1、3、5、7天进行测定, 结果磷酸含量下降低于10%。说明样品在室温至少可保存7天。

2.5 干扰试验

在此测定条件下, 其它阴离子 (F-、Cl-、NO2-、SO42-、NO3-、) 不干扰测定。 (图1)

离子色谱法测定薯片中的磷酸盐篇6

食品中磷酸盐多采用紫外分光光度计进行检测, 然而采用该方法, 前处理是进行全消解, 检测到的是样品中总磷, 而无法真正表征磷酸根的含量。本试验室采用氢氧化钠提取薯片中的磷酸盐, 离子色谱电导检测器进行检测, 优化淋洗液条件, 有效地分离薯片中的杂质, 准确真实地检测薯片中磷酸根的含量。

1 试验

1.1 仪器和试剂

ICS-3000离子色谱系统 (美国Dionex公司) ;自动进样器及Chromeleon色谱数据处理工作站;阴离子交换分离柱:包括Ion Pac AS11HC分析柱 (250mm×4mm) 和AG11HC保护柱 (50mm×4mm) ;Mili Q-Element纯水机 (法国Millipore) ;KQ-500E型超声波清洗器 (昆山市超声仪器有限公司) ;On Guard II RP萃取小柱 (1cc, 美国戴安公司) ;0.45μm尼龙滤膜

磷酸二氢钠基准物质 (纯度99.0%, 购至北京化工厂) 。氢氧化钠 (优级纯, 购至北京化工厂) 。超纯水 (Millipore超纯水器制备) 。

1.2 色谱条件

流动相为氢氧化钾淋洗液发生器 (EG) 产生氢氧化钾淋洗液 (KOH) :0~30min, 浓度10mmol/L升至30mmol/L;30~35min, 浓度70mmol/L;35~40min, 浓度10mmol/L;流速为1.0m L/min;色谱柱温度为30℃;检测器为电导检测器;进样量为100μL。应用上述条件, 取质量浓度为10.2mg/L的磷酸根标准品溶液进样, 色谱图如图1所示, 磷酸根约在26min出峰。

1.3 样品前处理

称取粉碎好的薯片样品约1g, 加入约100mL浓度为10mmol/L氢氧化钠溶液, 超声提取15min, 过滤, 滤液加入5mL三氯甲烷去除油脂。吸取水相过1.0cc On Guard RP柱除去样品中脂肪和蛋白质, 然后进样检测。On Guard RP柱在使用前依次用5m L甲醇和10mL水活化, 放置20min后使用。和0.45μm的尼龙滤膜后待用。同时做试剂空白。

2 结果与讨论

2.1 薯片前处理条件的确定

磷酸盐易溶于水, 试验室采用淋洗液 (氢氧化钾溶液) 作为提取溶液, 就能有效地提取样品中的磷酸盐。提取液中还有少量的脂肪和蛋白, 如果在进入色谱柱之前不能有效去除, 则可能对色谱柱造成不可逆的伤害。如何去除这些杂质是前处理中的难点。根据相似相容的原理, 试验室采用三氯甲烷作为脂肪萃取溶液。再采用On Guard RP小柱去除其他的蛋白和由于三氯甲烷与水的互溶性而带入的有机物。经除杂后的样液澄清透明, 能满足试验的需要。

2.2 色谱条件的选择

磷酸根是易极化阴离子, 与常规检测的阴离子 (氟、氯、硫酸根和硝酸根) 相比疏水性强, 保留时间较长。薯片含有大量的调味料, 在采用碱性溶液提取的过程中小分子有机酸也同时被提取, 如果采用常规的阴离子检测的方法, 在磷酸根出峰的位置会有很多杂峰影响磷酸根的定量。

本试验采用了梯度淋洗来完成磷酸根与其他杂质离子的分离。在0~30min的过程中, 从10mmol/L的KOH浓度慢慢的升为30mmol/L, 并在磷酸根出峰后, 使用70mmol/L高浓度的KOH淋洗液冲洗5min的色谱柱, 将吸附在色谱柱上的强保留性的物质洗脱下来, 然后回到起始浓度平衡5min。

2.3 线性范围、检出限及回收率

配制磷酸根质量浓度为0.10、0.50、2.50、5.00和10.00mg/L的系列标准品溶液, 按照1.2中的色谱条件进样检测, 并以标准品质量浓度 (X) 为横坐标, 峰面积 (Y) 为纵坐标作图, 同时用最小二乘法进行线性回归, 得标准曲线回归方程为Y=0.2112X+0.0158 (r=0.9988) , 在质量浓度为0.10~10.0mg/L范围内, 标准品质量浓度与峰面积值具有良好的线性关系。

将标准品溶液稀释进样, 以信噪比为10 (S/N=10) 计算, 磷酸根的最低检出质量浓度为0.1mg/L, 按1.3中样品处理方法, 薯片中磷酸根最低检出限为10.0mg/L。

对薯片样品进行加标回收试验, 回收率均在87.3%~110.2%之间, 对于薯片样品进行6次平行进样, RSD小于4.2%, 重现性良好 (见表1) 。

2.4 样品检测

利用本文建立的方法对购自零售市场的几种品牌的薯片进行了检测, 该方法对这些样品均具有良好的适用性, 色谱无干扰 (见图2) 。同时采用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法对薯片中的总磷进行检测, 而薯片中实际磷酸根的含量远远小于样品中总磷的含量 (见表2) , 要想真正表征薯片中所添加的磷酸盐的含量, 离子色谱法完全能满足要求。

3 结论

本文建立了薯片样品中磷酸根的检测方法, 并用精密度和加标回收等指标对方法的准确性进行了验证, 该方法精密度好, 准确度高, 完全能满足试验的要求。并与总磷的检测结果进行了对比, 要正确的表述样品中磷酸盐的含量, 离子色谱法为一个很好的选择。

参考文献

[1]GB2760-2011食品添加剂使用卫生标准[S]

[2]建刚.磷钼蓝光度法测定啤酒中的磷酸盐[J].食品科学, 2010, 31 (4) :254.

[3]杨敏, 杨树科, 王炯, 等.离子色谱法测定白菜中的硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐及总磷、总氮[S].食品科学, 2010, 31 (18) :216-219.

[4]吴玉萍, 李天飞, 王东丹, 等.离子色谱法测定食品添加剂三聚磷酸盐中的杂质含量[J].色谱, 2003, 21 (3) :291-293.

[5]王建宏, 张艳, 范艳红, 等.离子色谱法测定烘焙食品中两种形态磷酸盐[J].食品研究与开发, 2011, 32 (12) :137-139.

比色法测定乙酸根离子含量篇7

乙酸根是有机弱酸根，通常用离子色谱法进行测定。该方法分析成本较高，在我国还没有得到广泛应用。笔者通过实验，发现CH3COO-与Fe3+相遇生成淡红棕色乙酸铁，其溶液色度与Fe(CH3COO)3含量在一定浓度范围内存在线性关系。根据这些线性关系做出标准曲线，可以确定未知溶液中乙酸根离子浓度的含量。该方法简便、快捷，设备费用投入较少，检测结果的准确性和精密性良好，能够满足化学试剂中微量乙酸根含量测定的要求。

1 基本原理

三氯化铁在乙酸盐溶液中生成淡红棕色反应，这种颜色反应主要是由于形成乙酸铁之故。

当溶液被大大稀释而加热时，乙酸铁即被水解。

当溶液放冷时，则有相当量的沉淀溶解。

2 实验部分

2.1 主要试剂

1)乙酸根标准溶液(0.100mg/mL)：准确称取0.02305g乙酸钠(CH3COONa·3H2O)，溶于水，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度;

2)三氯化铁溶液(50g/L)：称取5g三氯化铁，溶于水，稀释至100mL;

3)实验用水应符合GB/T 6682中三级水规格。

2.2 标准溶液配制及标准曲线的绘制

2.2.1 最大吸收波长

量取1.00mL乙酸根标准溶液，注于比色管中，用水稀释至25mL，加2滴三氯化铁溶液，摇匀，放置15min，用分光光度计测定吸光度，得出最大吸收波长为252nm(见图1)。

2.2.2 标准曲线制作

分别取0mL、0.25mL、0.50mL、0.75mL、1.00mL、1.25mL的乙酸根标准溶液于6只25mL容量瓶中，加2滴三氯化铁溶液，用水稀释至刻度，摇匀，放置15min。用分光光度计测定其吸光度，以CH3COO-浓度(ug/mL)为横坐标，吸光度值A为纵坐标绘制CH3COO-浓度与吸光度值关系曲线(见图2)。

2.3 乙酸根离子浓度的测定

用移液管吸取0.25mL～1.25mL待测试液，代替标准曲线制作(3.2.2)中的乙酸根标准溶液，对试液进行处理，最后用分光光度计测其吸光度，若待测试样的吸光度值大于标准曲线值或在标准曲线值之外，则可将待测试样稀释，直至其吸光度值落在标准曲线范围之内。

3 实验条件及方法评估

3.1 测定CH3COO-浓度仅限于（0～5)ug/mL

当CH3COO-浓度大于5ug/mL时，溶液的吸光度值与CH3COO-浓度不呈线性关系。

3.2 时间对吸光度的影响

待测试液与标准溶液应同时同样处理，放置时间应一致，最长不应超过25min。

3.3 方法评估

通过对1ug/mL、2ug/mL、3ug/mL、4ug/mL、5ug/mL5个不同浓度CH3COO-标样离子的测定实验，得出的实测值与标样浓度的误差比较发现：CH3COO-浓度在(0～4)ug/mL的范围内，采用分光光度法测定CH3COO-实测浓度与标样浓度对比，其误差很小，准确度较高。

4 结论

本文提出了用分光光度法定量分析化学试剂中微量乙酸根离子含量[(0～5)ug/mL]的方法，在实际应用中可以用目测比色法测定，具有简单、方便、快捷的特点。

参考文献