CN104655579B - 一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法，属于水质分析监测领域。其方法为：先将纳米氧化锌作为吸附剂对水环境样品中可溶性活性磷进行富集，再通过抽滤实现固液分离，然后用盐酸溶液将截留在滤膜上的固体，采用钼锑抗分光光直接测定样品中的可溶性活性磷的含量。其优点为：本发明的方法不需要使用有机溶剂或其它萃取剂，也无需经过复杂的脱附步骤。此外，本发明的方法还具有很好的抗干扰能力，所需的富集分离材料简单易得。
Description
技术领域
本发明涉及一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法，属于水环境分析监测技术领域。
背景技术
磷是自然界含量较高的元素之一，其在地壳中的丰度为0.142％。作为生物体不可或缺的组成元素，磷普遍存在于动植物细胞内，在生物体的生长代谢过程中起着重要的作用。自然水体中的磷元素形态，从操作的角度可以分为两大类：凡是可以通过0.45μm微孔滤膜的称为可溶态磷(dissolved phosphorous,DP)，不能通过的称为颗粒态磷(particulatephosphorus,PP)。自然水体中磷主要以可溶态磷形式存在，可溶态磷分为可溶活性态磷(soluble reactive phosphorus,SRP)和可溶非活性态磷(soluble unreactivephosphorus,SUP)，其中可溶活性态磷是可溶态磷的主要成分，容易被藻类等水生生物直接吸收和利用，一直是环境化学研究的热点。
目前，水体中磷的测定方法主要有分光光度法，离子色谱法、ICP-ACE法、电化学方法等。涉及到水环境样品中磷测定的国外相关标准有EPA方法365.1～365.4和ISO方法15681-2003。我国的国家标准方法有《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》(GB 11893-89)，《海洋监测规范第4部分：海水分析》(GB 17378.4-2007)和《水质磷酸盐和总磷的测定连续流动分析法》(HJ 670-2013)，总磷的检出限为7-10μg/L。在磷的分析测定方法中，钼锑抗分光光度法因其灵敏度高、准确性好，而适用于大多数情况下水体中磷的测定，被广泛地应用于环境监测分析中。但是天然水体中活性磷的浓度往往处于痕量级别，难以直接用分光光度法测出或测定的准确度不理想，需要利用吸附、萃取、离子交换等手段实现预富集分离。一般通过直接富集磷酸根离子或者富集显色后生成的磷钼蓝来提高分析方法的灵敏度。
国家海洋局海洋监测规范(GB 17378.4-2007)中采用了正己醇萃取磷钼蓝的方法；Yoshimura等利用交联葡聚糖凝胶吸附磷钼蓝(Yoshimura K,Ishii M,TarutaniT.Microdetermination of phosphate in water by gel-phase colorimetry withmolybdenum blue.Analytical Chemistry 1986；58:591-594.)；Heekemann采用苯乙烯-交联苯乙烯富集磷钼蓝，NaOH溶液洗脱(Heckemann H-J.Highly sensitive flow analysisdetermination of orthophosphate using solid phase enrichment ofphosphomolybdenum blue without need for organic solvents in elution.Analyticachimica acta 2000；410:177-184.)；梁英等使用SEP-PAK C18预富集柱吸附磷钼蓝和十六烷基三甲基溴化铵的缔合物，硫酸-乙醇溶液洗脱(梁英,袁东星,林庆梅.沉淀分离富集-分光光度法测定海水中痕量活性磷酸盐.海洋环境科学2006:81-85.)。上述方法虽然降低了对磷测定的检出限，但是仍然需要使用大量有机溶剂，测定前需要进行脱附或透析等操作,即现有的测定方法繁琐，成本较高，对环境污染严重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法，包括如下步骤：
(1)对水环境样品进行预处理，除去固体杂质；
(2)在100mL经步骤(1)预处理后的水环境样品中加入0.04-0.08g纳米氧化锌，在15～35℃条件下充分振荡，形成悬浮液；
(3)采用孔径为0.45μm的微孔滤膜抽滤步骤(2)制备的悬浮液；得到固体物质；
(4)将固体物质溶解在2-4mL体积分数为4％的盐酸溶液中，将溶解后的溶液转入10mL的比色管内，用4％的酸溶液定容至5mL后再用超纯水定容至10mL，形成富集液；
(5)采用GB 11893-89中钼锑抗分光光度法测定步骤(4)制备的富集液的吸光度值，根据工作曲线法计算可溶性活性磷酸盐的含量。
所述步骤(1)中的水环境样品为自来水、河流水或湖泊水的。
所述步骤(2)中振荡的条件为：转速150～300rpm，振荡时间0.5～1h。
所述步骤(2)中的纳米氧化锌的粒径为30-50nm。
所述步骤(5)中的钼锑抗分光光度法测定中使用的比色皿的量程为1cm。
本发明采用纳米氧化锌富集分离水环境样品中的可溶性活性磷。其原理是基于纳米氧化锌对可溶性活性磷的良好吸附性能(最大吸附量可达到9mg/g)，使可溶性活性磷定量吸附在纳米氧化锌表面，通过抽滤实现固液分离后，直接使用盐酸溶液使富集在纳米氧化锌表面的可溶性活性磷酸盐重新溶解，再采用钼锑抗分光光度法进行测量。
本发明相对于现有技术具有如下优点和效果：
本发明提供的利用纳米氧化锌富集分离-钼锑抗分光光度法测定的方法可以有效地对水环境样品中的可溶性活性磷酸盐进行富集分离和测定。该方法不需要使用有机溶剂，且富集后的活性磷酸盐只需要通过少量盐酸溶解，不需要使用脱附剂进行脱附，且对后续的钼锑抗分光光度法测定不产生干扰。采用1cm比色皿所得到的方法检出限为1.9μg/L，低于采用3cm比色皿的国家标准方法的10μg/L。
本发明的方法不需要使用有机溶剂或其它萃取剂，也无需经过复杂的脱附步骤。此外，本发明的方法还具有很好的抗干扰能力，所需的富集分离材料简单易得。
具体实施方式
以下实施例所用的纳米氧化锌的粒径为30-50nm，钼锑抗分光光度法测定中使用的比色皿的量程为1cm。
实施例1
取100mL抽滤后的自来水，加入0.05g纳米氧化锌，25℃条件下，以250r/min的转速在摇床上振荡30min，用0.45μm的微孔滤膜进行抽滤，用2mL 4％的盐酸溶解留在滤膜上的纳米氧化锌，将溶解后的溶液转入10mL比色管中，用4％的盐酸定容到5mL，再用超纯水定容至10mL。按照《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》(GB 11893-89)的方法对上述样品中的可溶性活性磷酸盐进行测定，根据工作曲线法计算得到自来水中可溶性活性磷酸盐的含量为49μg/L。加标回收率为94(±1)％。
实施例2
取100mL抽滤后的武汉东湖水样品，加入0.06g纳米氧化锌，25℃条件下，以150r/min的转速在摇床上振荡40min，用0.45μm的微孔滤膜进行抽滤，用3mL4％的盐酸溶解留在滤膜上的纳米氧化锌，将溶解后的溶液转入10mL比色管中，用4％的盐酸定容到5Ll，再用超纯水定容至10mL。按照《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》(GB 11893-89)的方法对上述样品中的可溶性活性磷酸盐进行测定，根据工作曲线法计算得到武汉东湖水样品中可溶性活性磷酸盐的含量为7μg/L。加标回收率为98(±1)％。
实施例3
取100mL抽滤后的长江武汉段水样品，加入0.08g纳米氧化锌，35℃条件下，以300r/min的转速在摇床上振荡60min，用0.45μm的微孔滤膜进行抽滤，用4mL 4％的盐酸溶解留在滤膜上的纳米氧化锌，将溶解后的溶液转入10mL比色管中，用4％的盐酸定容到5mL，再用超纯水定容至10mL。按照《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》(GB 11893-89)的方法对上述样品中的可溶性活性磷酸盐进行测定，根据工作曲线法计算得到长江武汉段水样品中可溶性活性磷酸盐的含量为87μg/L。加标回收率为101(±1)％。
实施例4
取100mL抽滤后的重庆彭溪河渠马段水样品，加入0.04g纳米氧化锌，15℃条件下，以200r/min的转速在摇床上振荡45min，用0.45μm的微孔滤膜进行抽滤，用4mL 4％的盐酸溶解留在滤膜上的纳米氧化锌，将溶解后的溶液转入10mL比色管中，用4％的盐酸定容到5mL，再用超纯水定容至10mL。按照《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》(GB 11893-89)的方法对上述样品中的可溶性活性磷酸盐进行测定，根据工作曲线法计算得到重庆彭溪河渠马段水样品中可溶性活性磷酸盐的含量为51μg/L。加标回收率为103(±1)％。
实施例5
取100mL抽滤后的重庆彭溪河高阳段水样品，加入0.06g纳米氧化锌，15℃条件下，以200r/min的转速在摇床上振荡45min，用0.45μm的微孔滤膜进行抽滤，用4mL 4％的盐酸溶解留在滤膜上的纳米氧化锌，将溶解后的溶液转入10mL比色管中，用4％的盐酸定容到5mL，再用超纯水定容至10mL。按照《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》(GB 11893-89)的方法对上述样品中的可溶性活性磷酸盐进行测定，根据工作曲线法计算得到重庆彭溪河高阳段水样品中可溶性活性磷酸盐的含量为58μg/L。加标回收率为102(±1)％。
Claims (6)
1.一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将纳米氧化锌加入到过滤后的环境水样中，在室温条件下对环境水样中的可溶性活性磷酸盐进行富集；
(2)将富集了可溶性活性磷酸盐的纳米氧化锌通过抽滤的方法与水相进行分离；
(3)将步骤(2)中截留在滤膜上的纳米氧化锌，用4％的盐酸溶液进行溶解，洗涤，并转移到10ml的比色管中，再使用超纯水定容到10ml；
(4)按照GB 11893-89中的方法，对比色管中溶液的可溶性活性磷酸盐进行测定。
2.根据权利要求1所述一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法，其特征在于：所述步骤(1)中的富集为置于恒温摇床中以200～300rpm的转速振荡0.3～1h。
3.根据权利要求1所述一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法，其特征在于：所述步骤(1)中的纳米氧化锌为粒径在30-50nm，投加量为0.4-0.8g/L。
4.根据权利要求1所述一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法，其特征在于：所述步骤(2)中的滤膜为孔径为0.45μm的醋酸纤维滤膜。
5.根据权利要求1所述一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法，其特征在于：所述步骤(3)中的溶解纳米氧化锌所用的酸为4％的盐酸溶液，用量为2-4ml。
6.根据权利要求1所述一种水环境样品中痕量可溶性活性磷酸盐的测定方法，其特征在于：步骤(4)所述测定过程中使用的是1cm的比色皿。
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