壓力自控密閉微波消解和高溫高壓消解技術(shù)測定水中總磷

1、 壓力自控密閉微波消解和高溫高壓消解技術(shù)測定水中總磷量的對(duì)比研究常州市排水管理處城市排水監(jiān)測站 向軍摘 要：提出了壓力自控密閉微波消解技術(shù)消解總磷水樣的方法，討論了消解時(shí)間和壓力對(duì)消解的影響，與國家標(biāo)準(zhǔn)方法中的高溫高壓消解方法相比，它消解速度快、操作簡便、消解完全，通過空白、標(biāo)準(zhǔn)曲線和不同水樣的對(duì)比測定，兩種方法無顯著性差異。關(guān) 鍵 詞：密閉微波 消解 總磷 水樣 Abstract: A new method was suggested to determin the total phosphorus in water sample by sealed microwave digestion

2、pre-treatment.Varions factors affecting analytical results,such as digestion time,digestion pressure were discussed.Compared with standard method with high temperature and pressure,the new method is simple,rapid,and easy.Test experiment was taken for blank,caliboation curve,water sample,there had no

3、 significant difference between the two methods.Key wards:sealed microwave,digestion, total phosphorus water sample 微波消解技術(shù)是近年發(fā)展起來的一項(xiàng)新的樣品前處理技術(shù)。微波是一種電磁波，它能使樣品中極性分子在高頻交變電磁場中發(fā)生振動(dòng)，相互碰撞、摩擦、極化而產(chǎn)生高熱。壓力自控密閉微波消解是將試樣和溶劑放于耐壓密閉容器里進(jìn)行微波加熱消解，自動(dòng)控制密閉容器的壓力，它結(jié)合了高壓消解和微波加熱迅速以及能使極性分子在高頻交變電磁場中劇烈振動(dòng)碰撞、摩擦、極化等方面的性能，和傳統(tǒng)干、濕消解方法相

4、比，它具有節(jié)能、快速、易揮發(fā)元素?fù)p失少、污染小、操作簡便、消解完全等優(yōu)點(diǎn)，目前已大量應(yīng)用于AAS、AES、AFS、ICP等儀器分析的樣品預(yù)處理中23，但未見壓力自控密閉微波消解方法用于水中總磷測定的消解的相關(guān)報(bào)道。本文用該法對(duì)測定水中總磷含量的水樣進(jìn)行消解，并與國標(biāo)方法（GB11893-89）1中的高壓蒸汽消解方法（以下表中簡稱標(biāo)準(zhǔn)方法）進(jìn)行對(duì)比測定，發(fā)現(xiàn)壓力自控密閉微波消解技術(shù)消解速度快、省時(shí)、操作簡便、消解完全，測定結(jié)果與國標(biāo)方法無顯著性差異。1、實(shí)驗(yàn)部分1.1儀器與試劑主要儀器：MK型光纖壓力自控密閉微波消解爐（750W），60mL聚四氟乙烯密封消解內(nèi)罐，高壓外罐。（上海新科微波溶樣測試

5、技術(shù)研究所，現(xiàn)上海新儀微波化學(xué)科技有限公司）723型分光光度計(jì)（上海分析儀器總廠）高壓蒸汽消毒鍋試劑：同國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB11893991.2方法原理過硫酸鉀溶液在120時(shí)產(chǎn)生如下反應(yīng)：K2S2O8 + H2O 2KHSO4 + 1/2O2從而將水中的無機(jī)磷，有機(jī)磷和懸浮磷氧化成正磷酸根，正磷酸根用鉬酸銨分光光度法測定。1.3樣品的測定1.3.1高壓蒸汽消解法測定按國標(biāo)方法（GB1189389）規(guī)定步驟測定。1.3.2密閉微波消解法測定準(zhǔn)確吸取適量水樣（總磷量不大于30g，水量不大于25mL）于聚四氟乙烯密封消解罐中，加入4.0mL K2S2O8溶液。按微波消解爐使用方法要求操作，消解后冷卻，移

6、至50mL具塞比色管中，加水至50mL后按國標(biāo)方法比色測定。1.3.3標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制按國標(biāo)方法規(guī)定取系列標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，分別按1.3.1，1.3.2測定。2、結(jié)果與討論2.1微波消解條件的選擇除樣品性質(zhì)和微波消解功率外，消解時(shí)間和密封罐內(nèi)壓力直接影響到消解效果。針對(duì)三種不同污染程度的水樣做總磷消解的時(shí)間和壓力對(duì)比實(shí)驗(yàn)，測定結(jié)果（mg/L）見表1。 表1 不同污染程度的水樣消解時(shí)間和壓力對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果壓力（Mpa）時(shí)間（min）1231231231231361,地表水(CODcrmg/L；2，工業(yè)廢水（CODcr384mg/L）；3，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/（mg·L-1）±0.018 2.2空

7、白的對(duì)比實(shí)驗(yàn)分別按兩種消解方法做六平行空白樣，吸光度數(shù)據(jù)如表2。 表2 兩種消解方法六平行空白測定結(jié)果測定次數(shù)123456微波消解高壓蒸汽消解標(biāo)準(zhǔn)曲線的對(duì)比分三次分別按高壓蒸汽消解法和密閉微波消解法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，數(shù)據(jù)見表3： 表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線吸光度 PO4(g)曲線方程及相關(guān)系數(shù)1高壓蒸汽消解Y=-2.7×10-3密閉微波消解Y= 1.0×10-32高壓蒸汽消解Y=-0.5×10-3密閉微波消解Y= 1.0×10-53高壓蒸汽消解Y= 3.7×10-3密閉微波消解Y=-2.6×10-3消解條件： 1Mpa, 3min2.4不同污染程度的

8、水樣的對(duì)比測定結(jié)果及檢驗(yàn)考慮到水樣的復(fù)雜性，不同污染程度的水樣消解水平不同，分別選擇三種不同污染程度的水樣和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行兩種方法消解對(duì)比實(shí)驗(yàn)和回收率測定實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4： 表4 不同污染程度的水樣的對(duì)比測定結(jié)果編號(hào)樣品描述消解方法總磷含量(mg/L)平均值(mg/L)標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(%)回收率(%)1環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) ±mg/LStandard method/Microwave method/2生活污水CODCr257mg/L;SS 95mg/LStandard method98Microwave method993化工廢水CODCr720mg/L;SS 126mg/LStan

9、dard method102Microwave method1014印染廢水CODCr2360mg/L;SS 732mg/L色度 藍(lán)色 310Standard method98Microwave method101消解條件： 1Mpa, 3min結(jié)果經(jīng)t檢驗(yàn)和F檢驗(yàn)，對(duì)四種水樣兩種消解方法測得結(jié)果間無顯著性差異，置信度95%。2.5 實(shí)際樣品的對(duì)比測定隨機(jī)選取接入城市污水管網(wǎng)的22個(gè)工業(yè)及生活廢水水樣用兩種消解方法消解后測定總磷量，結(jié)果見表5： 表5 實(shí)際樣品的對(duì)比測定結(jié)果編號(hào)樣品性質(zhì)CODCr(mg/L )總磷量(mg/L)相對(duì)偏差(%)編號(hào)樣品性質(zhì)CODCr(mg/L )總磷量(mg/L

10、)相對(duì)偏差(%)xhxwxhxw1生活污水12機(jī)械廢水1702生活污水13013機(jī)械廢水1947.563生活污水24214化工廢水1244生活污水20515化工廢水2955生活污水15316化工廢水16處理出水17化工廢水2517處理出水18化工廢水2108處理出水<15019化工廢水52209處理出水20紡織廢水61210機(jī)械廢水34021紡織廢水20711機(jī)械廢水37722紡織廢水16004.40 注： xh: 高壓蒸氣消解 xw：微波消解 消解條件：1Mpa, 3min經(jīng)F檢驗(yàn)，兩種方法所得結(jié)果無顯著性差異。2.6討論 過硫酸鉀溶液在120時(shí)分解為O2和KHSO4，由水的飽和水蒸氣

11、壓表可查得該溫度對(duì)應(yīng)的水蒸氣壓為，水樣是混和溶液，要保證消解溫度達(dá)到120，其飽和水蒸氣壓應(yīng)大于KPaMpa的壓力能保證一般水樣消解溫度達(dá)到120，選擇更高壓力也可，但聚四氟乙烯密閉消解罐最高耐熱溫度為220，為保護(hù)消解罐，壓力不宜過高。由于Mpa的壓力下消解1min即可。考慮到實(shí)際工作中污水水質(zhì)的復(fù)雜多樣性和每次消解水樣量不同，為保證消解完全，可選擇較高壓力和較長消解時(shí)間。 兩種消解方法所得空白值均在本實(shí)驗(yàn)室總磷空白質(zhì)控圖的允許范圍內(nèi)。批內(nèi)兩種消解方法所得標(biāo)準(zhǔn)曲線無顯著性差異，批間標(biāo)準(zhǔn)曲線存在顯著性差異是試劑及顯色環(huán)境差異導(dǎo)致。2.6.3水樣的測定 對(duì)不同性質(zhì)水樣進(jìn)行兩種消解方法的對(duì)比測定結(jié)果表明，兩種方法無顯著性差異。3、結(jié)束語 從空白，標(biāo)準(zhǔn)曲線，實(shí)測水樣所得結(jié)果來看，密閉微波消解方法消解快速、污染小、操作簡便、消解完全、精密度高，和國標(biāo)GB11893-89中高壓蒸汽消解方法相比兩種方法無無顯著性差異，可以做為國標(biāo)GB11893-89中高壓蒸汽消解方法的替代方法，特別是在操作簡便，消解速度快方面有無法比擬的優(yōu)越性，值得推廣。文獻(xiàn)：1 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)S：GB 11893-89水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法 2 陳莉月等 密閉微波溶洋方法的進(jìn)展J. 分析儀器 ，1997 ，4：12-1