在微乳介质中结晶紫-磷钒钼杂多酸分光光度法测定钢样中的磷
2021-07-23张莹琪唐雁飞
张莹琪，唐雁飞
（太原工业学院，太原030008）
做为钢中五大元素之一的磷，它来源于矿石和生铁等炼钢原料[1]。磷能提高钢的强度，但使钢的可塑性及韧性降低，特别是在低温下使钢变脆严重，一般被认为磷是钢中的有害元素[2]。然而在有些钢种中磷可以发挥有益作用，如在低碳钢中含有较高的硫和磷，能改善钢的可切削加工性。此外还可以利用磷增加钢的抗大气腐蚀能力，提高磁性，减少热轧薄板的粘结等[3～5]。因此对钢中磷含量的严格控制极其重要。微乳液的用途极其广泛，在分析测试、材料制备、化学合成、清洁能源、催化、电化学等领域备受关注[6～9]。在光度分析中微乳液作为反应介质,能改变体系的水溶性、增加测定的灵敏度[10～12]。本文建立了在微乳液存在下，结晶紫-磷钒钼杂多酸分光光度法测定微量磷的方法，并用于多种钢样的测定，得到了较好的分析结果。
1 实验部分
1.1 主要仪器及试剂
722 型分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；
4μg/mL磷标准液：由KH2PO4配制。
钼钒混合液:将26 mL 4%钼酸铵与14 mL 0.2%的偏钒酸铵溶液混匀，用水稀至1000mL[13,14]。
0.05 %结晶紫溶液；OP∶正戊醇∶正庚烷∶水=3.2∶2.3∶0.5∶94（体积比）。
1.2 实验方法
在25mL容量瓶中分别加入4μg磷标液，2mol/L硫酸液1.3mL，钼钒混合液9.0mL，2.0mL微乳液及2.0mL结晶紫，摇匀，加水定容，放置20min后，在545nm波长处，以试剂空白作参比，测定吸光度值。
2 结果与讨论
2.1 缔合物最大吸收波长的确定
按实验方法在波长500～650nm范围，以试剂空白为参比测定吸光度值，由所测数据可知，离子缔合物溶液的最大吸收波长为545nm，与参考文献一致[13,14]。
2.2 稳定时间的确定
按照实验方法测定显色体系不同时间段的吸光度值。结果表明显色10min后体系的吸光度值开始稳定，之后至少可稳定1h,本实验选取显色时间为20min。
2.3 溶液酸度的确定
其它试剂不变，改变2mol/L硫酸加入量，按照实验方法显色，实验表明当体系酸加入量1.1～1.6mL时，吸光度值稳定，本实验选定酸加入量为1.3mL。
2.4 钼钒混合液的确定
按照实验方法，改变钼钒混合液加入量，结果表明当钼钒混合液的加入量为8.0～10.0mL时，体系吸光度值稳定且最大，故本实验选定钼钒混合液加入量为9.0mL。
2.5 微乳液加入量的确定
改变微乳液加入量，由实验数据可知当微乳液加入量为1.0～3.0mL时，体系吸光度值稳定且最大，故本实验选定微乳液加入量为2.0mL。
2.6 结晶紫加入量的确定
按照实验方法，改变结晶紫加入量，由实验数据可知当结晶紫加入量为1.9～2.1mL时，体系吸光度值稳定且相对大,故本实验选定结晶紫加入量为2.0mL。
2.7 工作曲线
按实验方法于25mL容量瓶中分别加入不同量的磷标液，测定吸光度值，得到标准工作曲线的回归方程为y=0.138 4x+0.0004,相关系数为0.9970，磷含量在0～6.5μg/25mL范围内符合朗伯-比尔定律，表观物质的量吸光系数为1.1×105L·mol·cm-1。
2.8 共存离子的影响
分别考察了多种离子对4μg/25mL磷显色液的影响。实验结果表明，当相对误差小于±5%时，下列倍量离子对测定不干扰：100倍量的Si（IV)；1000倍量的Cu2+；500倍量的NO3-；1000倍量的(K+，Ca2+，Mg2+）；100倍量的（Mn2+、Zn2+）；50倍量的Fe3+；10倍量的Ni；100倍量的Cl-。
2.9 试样分析
2.9.1 样品前处理[1]
准确称取0.200 0 g标准钢样，置于小烧杯中，加10.0mLHNO3(2+3)，在通风橱中加热溶解。煮沸15～20s，加热驱尽氮的氧化物。滴加KMnO4，加热至有棕色沉淀析出，微沸30s，缓慢滴加NaNO2至褐色消失，微沸1min，待试样全部溶解后冷却、定容于250 mL的容量瓶中。
2.9.2 样品测定
取上述处理后的钢样溶液1～3mL，按实验方法加入其它试剂，显色20min，测定吸光度值，得到实验结果如表1。
表1 钢样测定结果（n=5）
3 结论
用722型分光光度计研究了OP/正戊醇/正庚烷/水非离子型微乳液体系中结晶紫与磷钒钼杂多酸的显色反应，确定了反应的最大吸收波长，稳定时间，酸度，钼钒混合液用量，结晶紫用量和微乳液用量等反应条件，测得磷标准曲线的回归方程为：y=0.1384x+0.0004，计算得到该反应的摩尔吸光系数为：1.1×105L·mol·cm-1，磷的线性范围为：0～6.5μg/25mL，相关系数为0.9970，该法用于3种标准钢样中磷的测定结果良好。
