氟硅酸中P2O5的快速测定

陈 鑫

（云南三环中化化肥有限公司 质管研发部，云南 昆明 650000）

0 引言

氟硅酸为湿法磷酸生产中释放出的四氟化硅经水吸收的副产品，是制备氟硅酸盐和冰晶石的主要原料。目前，工业氟硅酸行业标准HG/T 2832—2008质量指标要求优等品、一等品w（P2O5）≤0.10%，合格品w（P2O5）≤0.15%［1］，检验方法采用磷钼蓝分光光度法，但操作过程较烦琐，耗时较长，无法满足生产过程控制的分析要求。笔者采用磷酸根分析仪测定氟硅酸中的磷含量，简化了操作步骤，缩短了分析时间，分析结果准确，精密度高，对氟硅酸中磷含量分析有较强的实用性和推广应用前景。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：磷酸根分析仪，HK-208 型实验室磷表（量程0 ～50 mg/L）；BT223S 电子精密天平；塑料烧杯、容量瓶、刻度吸管或移液管。

试剂：除盐水，25 ℃时电导率小于0.2 μS/cm；硼酸饱和溶液；钒钼酸铵溶液，称取钼酸铵50.0 g和偏钒酸铵2.5 g溶于400 mL除盐水中得溶液a，量取浓硫酸195 mL 在不断搅拌下缓缓加入250 mL 除盐水中，冷却至室温，得溶液b，将溶液b倒入溶液a中，用除盐水稀释至1 L；磷标准溶液（ρ（PO43-）1 mg/mL），称取在105 ℃下烘干至恒质量的KH2PO41.439 g 溶于少量除盐水中，移入1 000 mL 容量瓶中，稀释至刻度。

1.2 实验原理

试样以硼酸络合氟，在酸性条件下，磷酸盐与钒钼酸铵反应，生成稳定的黄色磷钒钼酸配合物［2-3］。磷酸根分析仪利用光电比色原理测定溶液中磷酸盐（PO43-）质量浓度。

1.3 实验方法

1.3.1 磷酸根分析仪空白校准

在主菜单中选择“空白校准”菜单，然后向分析仪中倒入2 ～3次除盐水，数值稳定后存储。

1.3.2 曲线校准

分别吸取1 mg/mL 的磷标准溶液0、1、2、3、4 mL 于100 mL 容量瓶中，加除盐水稀释至刻度，摇匀。将容量瓶中100 mL 溶液全部转移至塑料烧杯中，加入钒钼酸铵溶液10 mL，混匀后放置3 min。

在主菜单中，选择“曲线校准”菜单，以除盐水进行空白水样校验，倒入零点（ρ（PO43-）0.00 mg/L）显色液进行初始零点校准，按光标自动跳转进行“标一（ρ（PO43-）10.00 mg/L）、标二（ρ（PO43-）20.00 mg/L）、标三（ρ（PO43-）30.00 mg/L）、标四（ρ（PO43-）40.00 mg/L）”校准，标准显色液显示的电压值稳定后，按“存储”键保存，依次完成测量曲线校准。初次使用、更换化学试剂及长时间停用后均需要进行曲线校准。

1.3.3 样品测定

称取试样1 g （精确至0.000 2 g） 于250 mL聚四氟乙烯烧杯中，加入硼酸饱和溶液10 mL，于水浴中加热至溶液澄清（5 ～6 min），冷却，转移至100 mL容量瓶中，用除盐水稀释至刻度，摇匀。将容量瓶中100 mL溶液全部转移至原烧杯中，加入钒钼酸铵溶液10 mL，混匀后放置3 min。

磷酸根分析仪进行空白校准后，在仪器处于测量画面状态下，分2次倒入显色后的待测样品，待仪器显示数值稳定后，读取器显示当前测量样品的磷酸盐（PO43-）质量浓度，分析结果以第二次显示数值为准。

1.4 结果计算

试样P2O5质量分数按下式计算：

式中 ρ——磷酸根分析仪测定试样磷酸盐（PO43-）质量浓度，mg/L；

V——试样液体积，mL；

m——样品质量，g；

2 结果和讨论

2.1 样品处理

硼酸在水中的溶解度很小，20 ℃下100 g 水中仅能溶解硼酸5 g。根据HG/T 2832—2008，0.5 g试样中加入硼酸1 g，于水浴中加热，硼酸溶解不完全，因试样中的水分蒸发而呈现糊状，无法使溶液清亮。故笔者在样品中加入室温下的硼酸饱和溶液，通过加热使硼酸的溶解度增大，使试样变清亮，既能络和氟硅酸中的氟，又可防止试样因过饱和生成凝胶状沉淀，导致分光光度法检测结果偏高。

2.2 显色剂的配制和加入量

严格按钒钼酸铵溶液的配制要求配制显色剂，把控硫酸加入量、混合比例和稀释体积，此关键环节的误差会妨碍磷酸根的正常显色。氟硅酸中含有大量的硅酸根，严格把控显色剂的配制和加入量，可防止硅酸根形成黄色络合物。

2.3 量程选择

由于生产工艺中氟吸收用水的来源不同，试样中P2O5含量范围波动较大，进行样品测定时，为保证测量结果的准确性，应保证测量结果在0 ～50 mg/L 范围内，如果超出此范围，应对试样进行稀释。

2.4 显色时间和温度

显色温度以20 ～40 ℃为宜，一般3 min 左右可显色完全。

2.5 曲线校准

如更换试剂，必须重新进行曲线校准，零点标准空白ρ（PO43-）读数相差0.4 mg/L 以上须重建曲线；测量过程中数值若有异常，须用已知质量浓度的磷标准溶液进行校验，若读数偏离较大（0.4 mg/L以上），须重建曲线。

曲线校准：按磷酸根分析仪设定的标准点测量不同浓度磷标准显色液的电压值，进行曲线校准。当磷标准显色液对应的电压值在合理范围内，电压值自动存储依次跳转至下一个校准点进行校准；超出合理范围将停留在此校准点，不能跳转下一步操作，也不能对此校准点进行存储。所有设置校准点完成校准后，选择保存功能，曲线校准成功。

曲线校准后，对已知质量浓度的标准样进行检验，验证新曲线，结果见表1。

表1 磷酸根分析仪新曲线校准与验证

由表1可以看出，经校验，磷酸根分析仪测量结果在误差范围内。

2.6 方法对比

分别采用本方法和标准方法测定6个氟硅酸样品中P2O5含量，测定结果见表2。由表2 数据可以看出，本方法与标准方法测定结果基本吻合，说明本方法准确度高。

表2 方法对比实验结果

2.7 精密度实验

采用本方法分别对2个氟硅酸样品进行精密度实验，结果见表3。由表3 可知，磷酸根分析仪测定氟硅酸中的磷，结果重现性好，相对标准偏差均小于1.0%，该方法精密度好。

表3 精密度实验结果

2.8 回收率实验

采用本方法选择2个不同氟硅酸样品进行回收率测定，结果见表4。由表4 可知，该方法回收率在96%以上，准确度较高。

表4 回收率实验结果 %

3 结论

磷酸根分析仪测定氟硅酸中磷酸盐含量，加标回收率在96%以上，方法准确可靠，分析过程中，不用频繁的进行曲线校准，单个样品测试过程简单方便，仅需20 ～30 min即可完成测定，批量分析效率高，灵活性强，能满足工业氟硅酸生产控制分析的需要，具有很强的实用性。