洗衣粉中磷含量的測定

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1前言 3\o"CurrentDocument"1.1概述 3\o"CurrentDocument"1.2洗衣粉中的磷是引起水體污染的原理 4\o"CurrentDocument"1.3禁磷原因 4\o"CurrentDocument"1.4國、內外禁磷現(xiàn)況 5\o"CurrentDocument"2實驗部分 5\o"CurrentDocument"2.1實驗原理 5\o"CurrentDocument"2.2主要儀器與試劑 6\o"CurrentDocument"2.3實驗方法 62.3.1相關試劑的配制： 62.3.2配制標準溶液 62.3.4測定最大吸收波長 62.3.5繪制標準曲線 62.3.6測定洗衣粉試樣 6\o"CurrentDocument"3結果與討論 7\o"CurrentDocument"3.1原始數(shù)據(jù)整理，粗測最大吸收波長 7\o"CurrentDocument"3.2繪制吸收曲線 7\o"CurrentDocument"3.3.求出洗衣粉式樣中的磷含量 7\o"CurrentDocument"參考文獻 8\o"CurrentDocument"致謝 9洗衣粉中磷含量的測定摘要近年來，各個地區(qū)為了防止水體富營養(yǎng)化，都相繼實施禁磷措施。這其中，洗衣粉是磷——這一水體污染源的主要來源。本文采用分光光度法，先通過配制一系列濃度的標準溶液，測定其吸光度，繪制標準曲線。然后測定經(jīng)過處理的洗衣粉試樣的吸光度，對照標準曲線方程，得出其磷含量為592.5mg/L。關鍵詞：磷含量分光光度計法洗衣粉Abstract:Inrecentyears,eachregioninordertopreventwatereutrophication,andphosphorusinimplementingmeasuresoneafteranother.Thedetergentisphosphorus-themainsourceofthewaterpollution.Basedonthespectrophotometricmethod,firstbyconfectingconcentrationrangeofstandardsolution,determinationoftheabsorbance,drawstandardcurve.Andthendeterminetheabsorbanceofwashingpowdersamplesareprocessed,controlstandardcurveequation,obtainthephosphoruscontentis592.5mg/L.Keywords:Phosphoruscontent;Spectrophotometermethod;Washingpowder1前言據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署等機構對全球水質監(jiān)測的報告，目前全世界約有30%-40%的湖泊水庫出現(xiàn)富營養(yǎng)化的現(xiàn)象。在我國，長江、淮河、太湖、巢湖等很多江河湖泊都不同程度地存在富營養(yǎng)化問題。據(jù)專家對巢湖水污染的調查，水中的磷含易超過標準的3.4倍。而含磷量的增加皆源于含磷的洗衣粉。南京玄武湖水中的磷70.8%來自生活污水。太湖藍藻爆發(fā)主要原因之一也因為洗衣粉的排入、使水中含磷量劇增。洗衣粉本是清潔之物，如今卻成了污染的元兇。1.1概述洗衣粉是由多種化學成分組成的混合物，起主要做用的是表面活性劑：烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇聚氯乙烯醚、環(huán)乙烷和環(huán)氯丙烷等。這些表面活性劑可直接用來作為洗滌劑使用。但去污效果并不十分理想，而且成本高。因此，配制洗衣粉時還要加入一些助劑和輔助劑，使洗衣粉的性能更加完善，貯存和使用更加方便。洗衣粉通用的助劑分為無機鹽和有機鹽兩大類，按洗衣粉是否含有磷，又分為含磷洗衣粉和無磷洗衣粉。含磷洗衣粉中應用較為普遍的是三聚磷酸鈉、三聚磷酸鈉中陰離子具有較強的鏊合能力、并對微細的無機離子或脂肪微滴具有分散、乳化、膠溶做用，大大提高了洗衣粉的洗凈作用。但三聚磷酸鈉和硅酸鈉對皮膚有強烈的刺激作用。磷是所有生物生命所必須的元素，它的作用不能被任何其他養(yǎng)分所代替，但磷也與環(huán)境退化有關，這主要是含磷污水被排放到河流、湖泊中，造成水體中生物富營養(yǎng)化。水體富營養(yǎng)化是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質大量進入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。在自然條件下，湖泊也會從貧營養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營養(yǎng)狀態(tài)，不過這種自然過程非常緩慢。而人為排放含營養(yǎng)物質的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營養(yǎng)化則可以在短時間內出現(xiàn)。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時，浮游藻類大量繁殖，形成水華。因占優(yōu)勢的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在海洋中則叫做赤潮或紅潮。1.2洗衣粉中的磷是引起水體污染的原理洗衣粉中的？進入湖泊后其中一部分轉化為正磷酸鹽，如PO43-、HPO42-、H2PO4-，其中大部分與懸浮顆粒結合存在，可作為營養(yǎng)物質被藻類吸收。但這些鹽溶解度小，在水中的濃度也較低。另一部分則仍以聚合物的形式存在于水體中如P2O74-、P3O105-、HP3O92-、CaP2072-,也可為藻類吸收。洗衣粉中的？進入湖泊后，便參加生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)，構成水生物個體和生物群落，并經(jīng)由自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物等所組成的營養(yǎng)級依次轉化遷移。然而總磷中有相當一部分磷的形態(tài)是生物不能吸收利用的，這部分磷對水質沒有什么直接影響。水體中生物可利用磷代表可被藻類吸收生長所潛在利用的磷，包括溶解態(tài)磷和顆粒態(tài)生物可利用磷兩部分。溶解態(tài)磷是指能通過0.45um濾膜的無機磷酸鹽，是生物可直接利用的磷形態(tài)，稱為溶解態(tài)反應磷。據(jù)有關人員對我國三個湖泊(玄武湖、太湖、五里湖)中的藻類對磷吸收快慢的研究表明，溶解反應磷的利用效率都是在一天以內達到最大值，其次是總溶解磷，僅稍慢于溶解反應磷達到最大利用率，表明湖水中溶解的磷形態(tài)尤其是正磷酸鹽類是最先被藻類利用的。但是水體中可溶性P很有限，它們很容易與Ca2+、Fe2+、A13+等生成難溶性沉淀物，沉積于底部，作為受納水體藻類及其它水生植物生長的長期磷源。聚積于底泥中的P的存在形式和數(shù)量，決定于水中的P與底泥中的磷的交換情況。水中的P經(jīng)無機P生物吸收和有機P沉淀而除去。沉淀物中顆粒態(tài)P通過懸浮作用與湍流擴散作用而釋放到上層水中。就可溶性P而言，當沉積物空隙水中溶解的無機磷的濃度超過上覆水中P的濃度時，溶解性無機P才能被釋放至表層水中。湖泊中P的循環(huán)大體可以看作是一個動態(tài)的穩(wěn)態(tài)體系。在湖泊底質中的P起著營養(yǎng)庫的作用。底質P的釋放是上層水中可溶性P的主要來源之一，它的釋放速度受諸多因素的影響。武漢東湖底泥釋磷狀況的探究實驗的結果表明，環(huán)境因素，如溫度、PH值、溶解氧、攪動等，和底泥磷形態(tài)都能影響底泥磷的釋放，升高水溫和攪動上覆水均能加速磷釋放，上覆水中性時(PH=7.4)，底泥釋磷量最低，在較高或較低PH值時，底泥釋磷量倍增，厭氧條件下底泥釋磷量是好氧條件下的30倍。底泥中不同形態(tài)的磷與底泥磷釋放量有不同程度的相關性，其中可溶性磷和鐵磷對底泥釋磷貢獻尤為重要。1.3禁磷原因世界上許多海洋國家都不同程度地遭受過赤潮的危害。如日本瀨戶內海在1976年發(fā)生赤潮326次［2］。1967—1991年間，這一海域共發(fā)生4448次赤潮，造成漁業(yè)生產(chǎn)危害大421次，直接經(jīng)濟損失達數(shù)千億日元。目前，水體的富營養(yǎng)化已經(jīng)成為我國一個較為突出的環(huán)境問題。據(jù)有關部門統(tǒng)計，1989年8月至10月，渤海沿岸發(fā)生一次大面積赤潮，致使1989年渤海海域天然對蝦的捕撈量比1988年同期減少51%，僅此一項，經(jīng)濟損失就達2400萬元⑶；1990年沿海共記錄到34次赤潮；1998年3月中旬爆發(fā)的赤潮，造成深圳市、珠江海市、惠東縣等地海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖死魚3000多噸，直接經(jīng)濟損失超過4000萬人民幣；1998年下半年發(fā)生在渤海灣的赤潮，為我國有史以來面積最大，持續(xù)時間最長，損失最嚴重的一次赤潮，給沿海水產(chǎn)業(yè)造成的直接經(jīng)濟損失為5億多元⑷。許多大型湖泊，如巢湖、太湖、鄱陽湖、滇池等，都已經(jīng)處于富營養(yǎng)或重營養(yǎng)狀態(tài)，而且一些河流在部分河段也出現(xiàn)了富營養(yǎng)化現(xiàn)象嘰如黃浦江流域，珠江廣州河段等。據(jù)統(tǒng)計，我國主要湖？自處于因氮、磷污染而導致富營養(yǎng)化的占統(tǒng)計湖泊的56%。藻類是富營養(yǎng)化的主體，它的生長速度直接影響水質的狀態(tài)。在合適的光照、溫度、PH值和充分具備營養(yǎng)物質的條件下，藻類光合作用的總反應式為:106CO+16N0一+HP02一+122H0+18H++能量+微量元素2 3 4 2C106H263O110N16P（藻類原生質）+1380根據(jù)Leibig最小定理，植物的生長取決于外界供給它們的養(yǎng)分中最少的一種。從藻類原生質C106H263O110N16P可以看出，生產(chǎn)1kg藻類，需要消耗碳358g，氧496g，氮63g，磷9g，磷是最小限制因素，因而就是導致富營養(yǎng)化的決定因素，即1g磷就可使藻類生長約100只。我國目前合成洗滌劑的年銷售量為300萬噸左右，如果按平均15%的含磷量計算，那么通過洗滌廢水就有大約45萬噸磷被排放到地面水中，已大大超過了水體自身降解N.P的能力。據(jù)有關人員研究發(fā)現(xiàn)：太湖宜溧河流域內總磷發(fā)生量為3540.98t/a,進入太湖的總磷量為157.43t/a,流域內總磷的入湖率為4.45%。流域內洗衣粉排磷發(fā)生量為336.20t/a,洗衣粉排磷入湖量為27.71t/a，洗衣粉排磷量占入湖總量的比例為17.60%。因此，洗衣粉“禁磷”措施在全太湖流域的實施，可削減為17.6%的總入湖磷量，這對減輕太湖富營養(yǎng)化狀況，緩解藻花的暴發(fā)，改善太湖水環(huán)境起到一定的作用。1.4國、內外禁磷現(xiàn)況除美國、西班牙和法國還生產(chǎn)低磷洗滌劑外，其它歐洲國家?guī)缀跞繉崿F(xiàn)了洗滌劑無磷化。日本在1988年，無磷洗衣粉的產(chǎn)量就以占到總量的97%，成為目前洗滌劑行業(yè)中無磷化程度最高的國家之一。我國江、河、湖、海水體？的數(shù)量，大大超出了我國環(huán)境保護法所規(guī)定的磷含量0.1mg/L的標準，有的地區(qū)竟達到50mg/L，城市生活水中磷70%來自洗滌劑陷。為此自1998年以來，太湖、滇池和巢湖等湖？自水系及深圳、大連和杭州等城市，以地方法規(guī)或有關部門公告的方式宣布禁止使用，銷售洗滌劑。2000年3月1日起，山東實施全省禁磷，遼寧也于2000年7月1日就開始了全省禁磷。2實驗部分2.1實驗原理洗衣粉中的磷經(jīng)預處理會轉化成PO43-的形式存在，PO43-在酸性介質下同鉬酸銨生成磷鉬雜多酸反應式為：P043-+12Mo04-+24H++3NH4+—(NH4)3PO4-12MoO3+12H2O，生成磷鉬雜多酸立即被抗壞血酸還原，生成藍色的低價鉬的氧化物即鉬藍。實驗過程中采用分光光度計來測定樣品中的磷含量，其原理是朗伯一比爾定律，闡述為：光被透明介質吸收的比例與入射光的強度無關；在光程上每等厚層介質吸收相同比例值的光。也就是光被吸收的量正比于光程中產(chǎn)生光吸收的分子數(shù)目，用式子表示為：log(Io/I)=Ebc,公式中Io和I分別為入射光及通過樣品后的透射光強度；log(Io/I)稱為吸光度^為樣品濃度；b為樣品池厚度E為光被吸收的比例系數(shù)。2.2主要儀器與試劑722型分光度計、50mL比色管(7個)、250mL容量瓶、H2SO4溶液(1+1)、NaOH溶液(1mol/L)、抗壞血酸(100g/L)、鉬酸鹽、酚酞指示劑、磷標準操作溶液、洗衣粉式樣。2.3實驗方法2.3.1相關試劑的配制：抗壞血酸溶液，溶解10g抗壞血酸于水中，稀釋至100mL，儲存于棕色試劑瓶中備用。鉬酸鹽溶液，分別溶解6.5g鉬酸銨、0.18g酒石酸銻鉀于50mL水中，不斷攪拌下將鉬酸銨溶液徐徐加到150mL(1+1)H2SO4溶液中，再加入酒石酸銻鉀溶液，混勻，儲存于棕色試劑瓶中備用。樣品預處理，將洗衣粉溶液超聲脫氣10min,移取10.00ml洗衣粉至250ml容量瓶中，加200ml水，加2滴酚酞，滴加1mol/LNaOH至溶液呈為紅色，再加(1+1)H2SO4至微紅色剛好褪色，定溶搖勻。2.3.2配制標準溶液準確吸取0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL磷酸鹽標準溶液(50mg/L)于比色管中，移取5.00mL處理過的洗衣粉樣品于比色管中，分別用水稀釋至約50mL，在搖動下向加入1mL抗壞血酸溶液，30s后加2mL酸性鉬酸鹽溶液，混勻，加熱20分鐘，冷卻。2.3.4測定最大吸收波長選用含2.00mL磷酸鹽標準溶液的比色管及洗衣粉試樣，以蒸餾水作參比，分別在600—900nm范圍內，每隔20nm測定一次吸光度。找出最大吸收波長的大致范圍，然后在此范圍內每隔5nm測定一次吸光度，繪制吸光度一吸收波長關系曲線，找出最大吸收波長。2.3.5繪制標準曲線選擇測定的最大吸收波長，以蒸餾水作參比，分別測定標準溶液的吸光度，作出標準操作溶液的吸光度一濃度關系曲線。2.3.6測定洗衣粉試樣以蒸餾水作參比，在最大吸收波長處測定其吸光度，代入標準曲線方程，求出其濃度。3結果與討論3.1原始數(shù)據(jù)整理如下，粗測最大吸收波長波長(nm)600620640660680700720740標樣A0.2300.2440.2560.2710.2880.3000.2990.286試樣A0.2480.2600.2730.2920.3120.3300.3330.321波長(nm)760780800820840860880900標樣A0.3750.3680.3600.3250.2930.2710.2630.270試樣A0.3020.2910.2950.3140.3440.3750.3810.3893.2繪制吸收曲線據(jù)此判斷磷的最大吸收波長在700nm左右，根據(jù)細測數(shù)據(jù)繪制標準溶液和洗衣粉試樣的A一

入關系曲線波長(nm)690695700705710標樣A0.2900.2950.3020.2970.291試樣A0.3190.3230.3280.3260.320■330.32■330.320.31<C.30.290.280.27.__ ?'―「一?洗衣粉試樣■■-標準溶液1 1 1 1 1390 695 700 705 710波長(nm)3.3.求出洗衣粉式樣中的磷含量求出最大吸收波長為700nm，在此吸收波長下繪制標準曲線，相關數(shù)據(jù)如下所示空白對照1.00mL2.00mL3.00mL4.00mL5.00mL洗衣粉試樣0.0260.1600.2930.3430.5550.6670.324將洗衣粉樣品的吸光度代入上述關系式，計算其對應標準溶液的體積為V=(0.324-0.0235)/0.1269=2.37mL，標準溶液的磷含量為50ug/mL，因此洗衣粉中的磷含量C=2.37X50/5X25=592.5mg/L說明:在測定吸光度時，如果以蒸餾水作參比，要扣除蒸餾水的吸光度，而空白溶液的吸光度會有一定的值，標準曲線不會經(jīng)過原點。如果采用空白溶液作參比，測定的時候需要扣除空白溶液的吸光度，其標準曲線是經(jīng)過原點的。在轉化為正磷酸鹽的情況下，本實驗還可以采用離子色譜法、羅丹明6G熒光分光光度法、氣相色譜法等來完成。在測定最大吸收波長時，當吸收波長大于800nm后，吸光度值又會逐漸增大，造成這一結果的可能原因是啤酒中含有調色劑成分焦糖，它也能鉬鹽作用生成顯色成分，從而被測定。由于洗衣粉中磷的存在形式多種多樣，如果省略了樣品的預處理步驟，某些磷不會參與反應，從而導致測定結果偏小。參考文獻劉程，張萬福，陳長明.表面活性劑手冊.化學工業(yè)出版社.第二