钒钼黄分光光度法测定有机肥料磷含量

任兴源，胥学辉，林成兵，郭雁苹，张镜飞，刘婉文，刘洁容

（佛山住商肥料有限公司，广东 佛山 528100）

有机肥料是农业种植中的重要肥料，来源途径多样，组成复杂，功能全面，既能供给作物营养，又能补充土壤有机质，改良土壤，提高土壤总体肥力水平［1］。目前有机肥料执行的是农业农村部标准NY/T 525—2020，磷含量测定使用的是钒钼黄分光光度法，有机肥料经消化处理，样品中磷全部以正磷酸盐的形式转入溶液中，吸取少许待测液，在一定酸度下，磷酸根离子与钒钼酸铵形成稳定的磷钼钒杂多酸（P2O5· V2O5· 22MoO2·nH2O）［2］，呈黄色溶液，在一定的浓度范围内，其颜色深浅与磷含量呈线性关系。笔者对测定过程样品消化、波长选择、pH 控制、显色条件选择等进行探讨，为有机肥料磷含量的测定提供参考。

1 实验部分

1.1 试剂与材料

硫酸、硝酸、过氧化氢（w（H2O2）30%），分析纯（AR），广东广试试剂科技有限公司；钼酸铵、偏钒酸铵，AR，国药集团化学试剂有限公司；磷酸氢二铵，光谱纯（SP），上海麦克林生化科技有限公司；2，4-二硝基酚，AR，旭化成化学株式会社；2，4-二硝基酚指示剂，称取2，4-二硝基酚0.1 g溶于50 mL水中，不完全溶解也无妨。

钒钼酸铵显色剂：A液，称取钼酸铵25 g溶于400 mL水中；B液，称取偏钒酸铵1.25 g溶于300 mL沸水中，冷却后加硝酸250 mL，冷却。在搅拌下将A 液缓缓注入B 液中，用水稀释至1 L，混匀，贮于棕色瓶中［3］。

磷标准储备溶液（1 000 μg/mL）：称取经过105 ℃烘干2 h的磷酸氢二铵（光谱纯）4.264 1 g于100 mL 烧杯中，用水溶解后转移至1 000 mL 容量瓶中，加入盐酸10 mL，冷却后用水定容至刻度。

磷标准溶液（50 μg/mL）：吸取磷标准储备溶液5 mL，置于100 mL 容量瓶中，用水定容至刻度，现用现配。

实验用水符合GB/T 6682—2008中三级水的规定。

1.2 仪器和设备

分光光度计，尤尼柯UV-4800；电子天平，赛多利斯BSA224S，最小分度值0.1 mg；PB-10 赛多利斯pH计。

1.3 实验步骤

1.3.1 试液制备与处理

称取风干、磨细过1 mm 筛的试样0.5 ～ 1.0 g（精确至0.1 mg），置于250 mL锥形瓶底部，加几滴纯水润湿样品；然后加5 mL 硫酸和1.5 mL 过氧化氢，摇匀，瓶口放一弯颈漏斗，静置12 h以上。置于电炉上缓慢加热至硫酸冒烟，取下稍冷后慢慢逐滴加入15 滴过氧化氢，摇动锥形瓶；继续加热至微沸，取下稍放冷后加入5～10滴过氧化氢，并分次消煮，直至溶液呈现无色或轻微黄色后，提高温度继续加热10 min，除尽剩余的过氧化氢。取下冷却后，小心加水至30 mL，摇动锥形瓶，用少量水冲洗弯颈漏斗和瓶口。将消煮液转移至100 mL 容量瓶中，冷却至室温，加水定容，用无磷滤纸干过滤到具塞三角瓶中，作为待测液。

取与消化样品同样的硫酸和过氧化氢，按照同样操作制备空白溶液。

1.3.2 测定

准确吸取5 mL试样溶液于50 mL容量瓶中，加水约30 mL和2，4-二硝基酚指示剂2滴，用质量分数10%的氢氧化钠溶液或质量分数5%的硫酸溶液调节至溶液黄色刚好消失，加入钒钼酸铵显色剂10 mL，摇匀，加水定容。在室温下放置15 min，在分光光度计以波长450 nm 和1 cm 光径的比色皿进行比色测定，以空白溶液为参比，读取吸光度，根据标准曲线建立的回归方程计算磷含量。

2 结果与讨论

2.1 样品消化

试样溶液的制备是采用硫酸-过氧化氢对样品进行消煮［3］。样品消煮前，提前加入硫酸和过氧化氢，放置12 h以上，进行样品预消解，防止反应过于激烈而产生喷溅现象。在电炉上先低温消煮，待大量泡沫消完后，适当提高温度继续消煮5 ～ 8 min，冷却后再加入一定量过氧化氢，继续消煮5～8 min，如此反复操作（加入过氧化氢的量应逐渐减少）。当消煮溶液为无色溶液或是浅色时，样品消化完成，此时升高炉温，继续消煮5 min，以排尽残留的过氧化氢。通过对比实验，在消煮溶液黄色较深的情况下（试样溶液消化不完全），样品磷检测结果绝对偏差达到0.2%～0.4%（见表1）。

表1 同一样品消煮后溶液颜色对检测结果的影响 %

2.2 吸收波长的选择

选择测试波长的原则是根据试样的吸收光谱，选择被测定物质的最大吸收波长作为测试波长［5］。但如果在最大吸收波长处有其他吸收物质时，应该选取干扰小的入射波长。取磷标准溶液5 mL 于50 mL 容量瓶中，其他操作同1.3.2 节，在波长330 ～550 nm范围内测定待测溶液吸光度和显色剂的吸光度（见图1）。结果显示，待测溶液和显色剂分别在波长348 nm和357 nm 处有最大吸收；在波长超过430 nm 后，显色剂基本无吸收。为了避免干扰，选择440～450 nm作为测试波长是合适的，虽然测定灵敏度有所降低，但显色剂吸光度很小，可以忽略，不会干扰测定结果的准确性。本实验选择测试波长为450 nm。

图1 待测溶液与显色剂测试波长与吸光度的关系

2.3 酸度的影响

取磷标准溶液5 mL于50 mL容量瓶中，用质量分数10%的氢氧化钠溶液或质量分数5%的硫酸溶液调节pH 分别为2.5、3.0、3.5、4.0，加入钒钼酸铵显色剂10 mL，其他操作同1.3.2 节，测定吸光度，结果见表2。

表2 待测溶液pH与吸光度关系

由表2可知，待测溶液pH处于2.5～4.0时，加入显色剂后溶液吸光度随着pH增加没有明显变化。故在加入2，4-二硝基酚指示剂（变色范围pH 2.4～4.0［6］）后，观察待测液颜色情况，如为黄色则加质量分数5%的硫酸溶液调至黄色刚退；如试液为无色，则用质量分数10%的氢氧化钠溶液调节至黄色，然后用质量分数5%的硫酸溶液调至黄色刚退，使之达到所需酸度范围。

2.4 显色剂加入量

取磷标准溶液5 mL于50 mL容量瓶中，分别加入6～14 mL钒钼酸铵试剂（显色剂），其他操作同1.3.2节，测定吸光度，结果见表3。

表3 显色剂加入量与吸光度关系

由表3可知，吸光度随着钒钼酸铵试剂用量的增大而增加，当其用量为10 mL时，吸光度数据趋于稳定。本实验选择显色剂用量为10 mL。

2.5 显色时间

取磷标准溶液5 mL于50 mL容量瓶中，其他操作同1.3.2 节，分别于不同显色时间下测定吸光度，结果见表4。由表4 可知，显色时间对吸光度影响不大，室温条件静置15 min之后，溶液吸光度趋于平稳。本实验选择显色时间为15 min。

表4 不同显色时间测得的吸光度

2.6 工作曲线绘制

准确吸取磷标准溶液0、1.0、2.5、5.0、7.5、10、15 mL 分别置于7 个50 mL 容量瓶中，定容至刻度，此标准系列溶液分别含磷0、50、125、250、375、500、750 μg，其他操作同1.3.2 节，测定吸光度。以0 μg 的标准溶液调零，读取吸光度。以标准系列中磷质量为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线（见图2）。摩尔吸光系数ε=1.0×103L/（mol·cm）。

图2 标准曲线

2.7 样品分析

对不同样品磷含量进行测定，结果见表5，其中样品1测定结果为1.07%，同一份样品送第三方检测机构检测结果为0.97%，样品检测结果符合NY/T 525—2020中平行测定结果的绝对差值≤0.1%、不同实验室质检的绝对差值≤0.2%［7］的要求。

表5 样品磷（P2O5）含量测定结果 %

2.8 回收率实验

准确称取样品0.5 g，置于250 mL 锥形瓶中，然后加入磷标准溶液（1 mg/mL）1 mL，其他参考样品检测方法，测定方法的回收率，结果见表6。由表6 可知，磷的回收率为97.2%～101.0%，准确度高。

表6 样品加标回收率测定结果

3 结论

为保证有机肥料中磷含量检测结果准确，样品消化完成的颜色应为无色或轻微黄色；加入2，4-二硝基酚指示剂后，用稀酸或稀碱调整待测液黄色刚刚消退，以保证溶液在酸碱度范围内；显色剂的加入量为10 mL，常温下显色时间大于10 min，溶液吸光度可达稳定状态；入射波长为440～450 nm。