磷钼黄分光光度法测定磷系阻燃粘胶纤维中磷含量

刘慧杰，徐逸群

（1. 上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司，上海 200082；2. 上海市纺织工业技术监督所，上海 200082）

磷钼黄分光光度法测定磷系阻燃粘胶纤维中磷含量

刘慧杰1，徐逸群2

（1. 上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司，上海 200082；2. 上海市纺织工业技术监督所，上海 200082）

建立了分光光度法测定磷系阻燃粘胶纤维中磷含量的方法，对测定条件进行优化。提出采用硫酸―过氧化氢湿法消解磷系阻燃粘胶纤维的消解体系，使用磷钼黄分光光度法测定磷含量。结果表明：在最优化条件下，磷元素在0.00 mg/L～10.0 mg/L范围内呈线性关系，相关系数为R2＝0.999 8，加标回收率为83.3%～111%，测定结果的相对标准偏差为2.0%～2.4%。该方法用于测定阻燃粘胶纤维中磷含量操作简单、快速、准确。

分光光度法；粘胶纤维；湿法消解；磷含量

粘胶纤维是产量最大的再生纤维素纤维[1]，是重要的纺织原料，应用十分广泛。粘胶纤维的主要缺点是容易燃烧，为了解决其易燃问题，近年来市场上开发出一系列的阻燃粘胶纤维。磷系阻燃粘胶纤维系指在粘胶纤维中添加磷系阻燃剂达到阻燃的目的，该阻燃纤维具有阻燃高效、环境友好等特点。磷系阻燃粘胶纤维中的磷含量是阻燃性能的间接表征指标, 也是目前生产阻燃产品采用的阻燃性能过程控制指标。在贸易结算中，磷系阻燃粘胶纤维中磷含量也是贸易结算双方关心的指标。因此，建立快速、准确的磷含量检测方法十分必要。

测定磷含量的方法主要有原子发射法[2]、原子吸收法[3]、X-射线荧光光谱分析法[4]、离子色谱法[5]、重量分析法[6]以及分光光度法[7]。分光光度法由于操作简单，对仪器、环境和人员要求相对降低，具有易于普及和推广的优势。

本文根据阻燃粘胶纤维的特点，建立了磷钼黄分光光度法测定磷含量的方法，并对方法的精密度、回收率等方面进行研究。结果表明，该方法具有常温操作方便、快速、准确度高、重复性好等特点，满足常规的检测要求，具有广阔的应用前景。

1 实验

1.1 仪器和设备

分光光度计（配有光程30 mm的比色皿），控温式电热板（0～500℃），具塞磨口三角烧瓶（容量100mL），所有玻璃器皿均在10% HNO3溶液中浸泡24 h后使用。

1.2 试剂

除非另有说明，实验均使用分析纯试剂。实验用水符合GB/T 6682三级水要求。

硫酸，密度为1.84 g/mL；过氧化氢溶液，ω (H2O2)＝30%；磷标准溶液（100 mg/L）：称取于110℃下干燥至恒重的磷酸二氢钾（优级纯）(0.439 3±0.001) g，溶于水中，定容至1 000 mL。氢氧化钠溶液，ω (NaOH)＝40%：称取40 g氢氧化钠溶解于100 mL水中；体积分数为10 %的硫酸溶液：量取1体积硫酸，缓慢注入9体积水中；钒―钼酸铵溶液：称取25 g钼酸铵溶解于400 mL水中；然后称取1.0 g偏钼酸铵溶液与300 mL热水中；将钼酸铵溶液加入到偏钼酸铵溶液中，搅拌均匀，冷却后，定容至500 mL。

1.3 测试步骤

1.3.1 试样的消解

将样品混合均匀后，称取约0.1 g（精确至1 mg）放入三角烧瓶中，加入3 mL硫酸和1 mL过氧化氢溶液，混合均匀。将三角烧瓶置于控温式电热板上，调节加热温度，加热至试样完全溶解（溶液呈深褐色），待瓶壁上无褐色溶液附着时，冷却后加入过氧化氢溶液，再次加热直至溶液变成无色。

1.3.2 校正溶液的制备和工作曲线的绘制

从100.0 mg/L磷标准溶液中，分别移取0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL磷标准溶液放入6只50 mL 的容量瓶中，再分别加入8 mL钒―钼酸铵和10 mL的10%硫酸溶液，溶液摇匀。

室温下放置15 min后，在波长400 nm处分别测定吸光度，同时做空白试验。扣除空白试验的吸光度，对应磷标准溶液浓度做工作曲线。

1.3.3 测定

将消解液冷却至室温，定容至100 mL。移取20.0 mL至三角烧瓶内，加入10 mL水，滴入2滴酚酞指示液。滴加氢氧化钠溶液（40%）至溶液显微红色，加入8 mL钒钼酸铵溶液和10 mL的10%硫酸溶液，按照测试步骤“1.3.2”进行显色，测定溶液的吸光度，扣除空白试验的吸光度，从工作曲线上查得比色液的磷浓度。

1.4 计算

式中：X为试样中磷元素的含量，mg/kg；C为从工作曲线中查得比色液中磷浓度，mg/L；V为消解液体积，mL；F为稀释倍数；m为样品的质量，g。

2 结果与讨论

2.1 实验原理

磷系阻燃粘胶纤维被消解以后，磷元素转化为正磷酸根。在酸性溶液中，磷酸根（PO43-）和钒钼酸盐形成黄色络合物。在400 nm下进行比色测定。通过与标准曲线系列溶液比较，计算出磷含量。涉及的主要化学反应方程式如式（2）所示。

2.2 最佳吸收波长的选择

磷酸根和钒钼酸盐形成的络合物，其最大吸收波长位于紫外区。但是过量的钼酸根在紫外区也有强烈的吸收，会干扰测定。因此，确定吸收波长在400 nm处，以达到合适的吸光度和减少干扰的目的。

2.3 显色溶液酸度的控制

显色液的酸度影响络合物的稳定性及络合物显色情况。为考察不同酸度对磷钼黄显色的影响，在其他条件相同的情况下，改变10%的硫酸溶液的加入量，考察对显色体系的影响，结果如表1所示。当硫酸溶液的为0 mL，吸光度偏高且不稳定，当硫酸用量在4 mL～12 mL吸光度稳定。为控制最佳酸度，本试验中取10 mL硫酸溶液。

表1 酸度对吸光度的影响

2.4 显色剂用量

为优化显色剂用量，在6个容量瓶中分别加入一定量的磷酸盐标准溶液，加入10 mL的10%硫酸溶液，加入不同量的钒钼酸铵溶液，在400 nm处，以试剂空白为对照测其吸光度。实验表明，显色剂用量在10 mL吸光度达到最大值，因此，本实验选用显色剂用量为10 mL。

表2 显色剂用量对吸光度的影响

2.5 显色时间的影响

取一定量的磷标准溶液，加入显色剂以后，每隔2 min测定一次吸光度。吸光度与显色时间的关系如表3所示。结果表明：在14 min～16 min吸光度达到最大值，14 min以后稳定不变。因此，本方法选择15 min作为最佳显色时间。

表3 显色时间对吸光度的影响

2.6 络合物的稳定性

考察显色后络合物的稳定性，结果表明络合物稳定性良好，2 h之内吸光度不变，足够可以保证测定结果的重现性和稳定性。

2.7 工作曲线的绘制

按照测试步骤“1.3.2”，吸光度对应磷标准溶液浓度作图。在0.0 mg/L～10.0 mg/L的浓度范围内，线性回归方程y＝0.081 2 x＋0.025 5，R2＝0.999 8，由此可见，该方法线性关系良好。

2.8 方法的精密度及准确度

取3份试样进行平行测定（n＝6），结果如表4所示。相对标准偏差（RSD）为2.0%～2.4%，由此可见，本方法同一试样的平行测定结果偏差较小。精密度试验的RSD均小于5%，说明操作误差较小，方法稳定，数据可信度较高。

表4 精密度试验结果（n＝6）

2.9 回收率试验

取2份消解液，进行测定。然后分别向消解液中加入磷标准溶液，按试样测试步骤进行加标回收试验。其测定结果如表5所示。由表5可见加标回收率为83.3%～111%，方法准确度高。

表5 方法回收率试验

3 结论

1）采用磷钼黄显色体系检测磷系阻燃粘胶纤维中磷元素含量，该方法可在常温下进行显色，方法方便快捷。2）本法试样加标回收率为83.3%～111%，测定结果的相对标准偏差为2.0%～2.4%，满足检测工作要求。3）本方法有检测成本低、操作简单、准确、快速等特点，具有良好的应用前景。

[1] 周正华. 我国粘纤纤维的现状及发展前景[J]. 苏州大学学报（工科版）, 2004, 24(6): 52-54.

[2] 蓝碧瑛, 赵志刚, 林斌. ICP-AES法测定总磷含量[J]. 福建分析测试, 2005, 14(1): 2114-2116.

[3] 郭寿鹏, 崔东艳, 谭林青. 火焰原子吸收法间接测定奶粉中的磷[J]. 化学分析计量, 2005, 14(5): 36-37.

[4] 周燕, 石春红. X射线荧光光谱法测定磷系阻燃切片中的磷含量[J]. 石油化工技术与经济, 2009, 25(3): 45-47.

[5] 黎涛, 林瑛. 离子色谱法测定磷肥中磷含量[J]. 理化检验（化学分册）, 2006, 42(7): 524-525.

[6] 冯移丽, 谢莉, 冯奇. 重量法测定催化剂中磷含量[J]. 分析实验室, 2007, 26: 74-77.

[7] 张敏, 庄启昕, 王燕, 等. 分光光度法测PBO纤维中残留磷含量[J]. 功能高分子学报, 2005, 18(1): 149-153.

Determination of Phosphorus Content in Phosphorous Flame-retardant Viscose Fibre by Spectrophotometric Method Using Phosphorus Molybdenum Yellow System

LIU Hui-jie1, XU Yi-qun2
（1. Shanghai National Engineering Research Center of Urban Water Resources Co., Ltd, Shanghai 200082, China; 2. Shanghai Textile Industry Institute of Technical Supervision, Shanghai 200082, China）

Spectrophotometric method was developed for the detection of phosphorus content in phosphorous flame-retardant viscose fibre. The determination parameters were optimized. Sulfuric acid and hydrogen peroxide was used as digestive reagent. Ammonium molybdate-ascorbic acid was used as comogenic reagent. Phosphorus content was detected by spectrophotometric method using phosphomolybdic yellow spectrophotometry. The results showed that the linear range was from 0.10 mg/L to 10.0 mg/L. The RSD was from 2.0% to 2.4% and the recovery was from 83.3% to 111%. The method features simplicity, high accuracy and short assay time.

spectrophotometric method; viscose fibre; wet digestion; phosphorus content

O657.32

A

1009-220X(2016)06-0038-04

10.16560/j.cnki.gzhx.20160610

2016-09-13

刘慧杰（1986～），女，工程师，硕士；主要从事水质检测工作。