铋磷钼蓝分光光度法检测五氧化二钒中磷含量的方法研究

杜梦军 李洪明

肃北蒙古族自治县西矿钒科技公司

摘 要：随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对产品质量的要求越来越高。在一些行业中，微量杂质的存在也会对产品的性能产生很大的影响，准确监测产品中这些微量成分的含量变得越来越重要。然而，跟踪成分甚至跟踪成分的检测常常受到常数成分或基本成分的干扰。因此，为了准确地测定这些痕量组分甚至痕量组分，有必要系统地研究这些干扰问题，并采用各种方法消除或减少这些干扰。

关键词：铋磷钼蓝分光光度法 五氧化二钒 磷含量检测

一．铋磷钼蓝分光光度法检测五氧化二钒中磷含量概述

2008年，中国首次超过南非成为世界上最大的钒生产国，五氧化二钒和 Panzhihua 钢铁是中国最大的两家钒生产商，两家公司的产能超过20万五氧化二钒; 目前，中国五氧化二钒的产量已达到41kt，几乎是2002年产量的6倍，随着钒在各个领域的使用越来越广泛，产量必将继续上升。五氧化二钒的消耗量现在是25kt 左右，比2005年的15kt 增长了60% 。国际上通常用钒消耗强度来表征钒在钢铁工业中的应用水平。钒的消耗强度以每生产1000吨钢所消耗的钒公斤数表示。20世纪80年代以来，发达国家钒的消费强度从30上升到80，目前我国钒的消费强度仅为20ー25，与发达国家在钒的使用范围和规模上存在明显差距。因此，随着对高强度轻质钢需求的增加，我国钒的消费强度将进一步提高。

由于钒矿种类繁多，生产五氧化二钒的原则和方法也不尽相同,在碱法工艺当中，钒渣与纯碱混合，焙烧成偏钒酸钠，然后与硫酸反应生成五氧化二钒。该工艺适用于从钢渣等五价矿物中提取钒，对于钒主要存在于三价钒矿石中的情况，本文提出了一种新的分析方法。

2. 铋磷钼蓝分光光度法的反应机理探究

2.1 铋磷钼蓝反应的研究

随着有机磷化学的发展，有机磷的定量分析变得越来越重要。虽然现代分析仪器具有简单、快速的优点，但成本高也是一个实际问题。通用的化学微量分析方法也能满足准确而快速分析的要求，特别是在样品数量少的情况下，有必要使用微量分析工具，而“工业味精”称为表面活性剂，在化学分析显色反应中，也是为了提高分析的效率和准确性。

在石煤提钒过程中，钒酸钠溶液中的磷与铵、钒(杂多酸)形成络合物，当达到一定量时，会影响V₂O₅的质量，导致磷的含量超标，但如果V₂O₅中含有微量磷，则会严重影响 V₂O₅的催化活性。目前磷钼蓝法主要用于磷的测定，大量钒的存在严重影响了该方法的准确度。在目前的国家标准分析方法中，采用铍盐共沉淀萃取钼蓝光度法测定 V₂O₅产品中的磷含量，用磷硅钼蓝法测定磷含量，原理是用铍盐浓缩溶液中的磷，使磷与钒、铁等干扰元素分离，然后加入有机溶剂从铍盐中提取磷。最后采用磷硅钼蓝法测定了磷含量，但该方法使用了有毒试剂铍盐，分析流程长，操作复杂，限制了该方法的实际应用。其他文献也对干扰的消除进行了讨论，如溶剂提取分离后钼蓝光度法、铁盐分离后钼蓝光度法、酸碱滴定法、磷钒钼黄光度法等，提取铁盐分离钒的方法与标准方法相似，使分析过程复杂化，提高了分析成本。特别是，跟踪检测几乎是不可能检测到的。还有利用标准加入矩阵消除干扰和数学消光法检测磷。此外，在上述方法当中，硫酸铍沉淀效果好，但由于铍盐有毒，从环境角度来看最好不要选择。低磷含量通常用铋磷钼蓝光谱仪测定。

用标准加入基体消除干扰，虽然可以消除干扰，但钒产品中V₂O₅的含量不是一定值，因此基体效应不能完全消除。综上所述，考虑到本实验的目的是测定高纯度V₂O₅中的微量磷，结合各种测定方法的特点，本实验采用钒溶液为基液，在相同条件下进行操作，消除钒对磷测定的干扰，然后用光谱仪进行测定。该方法避免了有毒有害试剂的使用，具有操作简单、灵敏度高、仪器简单、适用范围广等优点。适用于高纯度 V₂O₅中微量磷的快速测定。分光光度法测定V₂O₅中的微量磷时存在基体效应。通过数学校正消除了基体干扰。

2.2 铋磷钼蓝分光光度法的反应机理探究

分光光度法可用于许多技术，如确定样品的最佳波长吸收，确定样品吸收的最佳 pH 值，确定未知样品的浓度，以及确定各种样品的 pKa。分光光度法对蛋白质的纯化也很有帮助，也可以用作化合物的光学分析方法。分光光度数据还可以与 Beer-Lambert 方程结合使用，以确定透光率与浓度、吸光度与浓度之间的各种关系。因为光谱仪通过颜色测量化合物的波长，所以可以加入染料结合物，使其发生颜色变化并进行测量。利用每一组分的标准溶液的吸收光谱可以知道两组分混合物的浓度。要做到这一点，必须知道这种混合物在两个波长处的消光系数和含有两个组分的已知权重的溶液的消光系数。分光光度计经过几十年的发展和改进，在化学家中得到了广泛的应用。此外，分光光度计是专门测量紫外线或可见光波长吸收值。它被认为是一种高度精确的仪器，而且非常灵敏，因此极其精确，尤其是在测定颜色变化方面。这种方法也便于在实验室进行实验，因为它是一种费用低廉而且相对简单的方法。

三．实验流程

3.1 试剂准备

在试料的选择过程中，通过选择合适的试验材料，可以保证分析数据的准确性和样品的代表性。由于钒氮合金中磷的质量分数在0.005% ー0.100% 之间，磷的最大含量是最小含量的20倍，同时一些试剂的用量也需要根据磷的含量水平进行调整，操作起来很不方便。因此，有必要根据磷的含量选择合适的试验材料。经分析确定最佳样品量为: p 质量分数≥0.005% ~ 0.02% ，p 质量分数 > 0.02% ~ 0.100% ，p 质量分数 > 0.02% ~ 0.100% ，p 质量分数0.150 g，p 质量分数精确到0.1 mg。

之后对实验用的试样进行分解，由于磷主要以溶于酸或水的磷酸盐或氧化物的形式存在，因此样品可分解为酸溶性的。将4个0.2000g v-n 合金样品放入4个300ml 烧杯中，分别用硝酸、硝酸(1 + 1)、盐酸 + 硝酸和硫酸分解。结果表明，硝酸与钒氮合金的强烈反应产生大量的棕色和黄色二氧化氮气体，样品分解反应过于剧烈，容易溅起，而硝酸(1 + 1)能在很短的时间内完全分解样品，反应速度适中; 盐酸 + 硝酸能完全分解样品，反应剧烈，如果盐酸带来的氯离子不去除，将影响磷的测定; 硫酸分解样品的反应速度缓慢，在硫酸存在下样品不能完全分解。因此，试样用硝酸(1 + 1)溶解，分解时间短，试样分解完全。

对于实验中所需的硝酸铋用量的控制，在实验过程中选择抗坏血酸作为还原剂，磷钼酸盐的杂多酸可以还原成磷钼蓝，但还原能力较弱，必须在沸水浴中加热5ー10min。在铋盐存在下，可以形成磷-铋-钼三元杂多酸。在常温下，加入抗坏血酸后，还原反应可以快速完成。在这种方法中，硝酸铋可以作为催化剂的反应，和硝酸铋的用量决定了反应速度。将6个样品分别加入1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL、6.0 mL 硝酸铋溶液中。结果表明，当硝酸铋溶液用量≥3ml 时，显色反应在20min 内完成，吸光度测定稳定一致。

3.2 实验步骤

取出测试溶液，放入100毫升容量瓶。分别加入15 ML 水，5 ML 盐酸(1 + 1) ，7 ML 亚硫酸钠，少许水冲洗容量瓶颈，摇匀，然后在65 ° c 下加热5分钟，然后自然冷却至室温，加入5 ML 铋盐溶液，加入5 ML 磷显色液，摇匀10分钟，加入2 ML 硝酸，加入5 ML VC，加水至定容，摇匀20分钟，以720 mm 水为基准测量吸光度。

将20.06克钼酸酐溶于505毫升中制得还原剂。将25ml的硫酸加热，溶液冷却，稀释至500毫升。将这种溶液的一半与0.89克钼一起煮沸15分钟，冷却，稀释到250毫升。该溶液与高锰酸钾标准化后与原溶液混合，最终溶液为0.1 n 作为还原剂。它被储存在一个棕色的玻璃瓶中，在使用前被稀释10倍。在50毫升的磷酸盐溶液中。烧瓶中加入5毫升。0.1 n 硫酸和5毫升。亚硫酸氢钠，然后将溶液稀释至约35毫升。为了减少砷和铁的含量，这种物质可以放置一整夜或在100度的高温下放置一个小时。然后加入5毫升。用钼酸盐试剂溶解，在100℃温度下加热30分钟。在冷却和稀释到标记后，测定颜色。全色在25分钟内在100英寸高温下形成，持续高温一小时效果不明显。酸度的控制必须相当谨慎，因为较高的酸度会降低颜色的饱和度。通常是5毫升。加入硫酸防止钼酸的形成，如果有二氧化硅存在，钼酸的形成会产生很高的效果。只要加入足够量的钼酸盐与磷过量反应，效果很小。少量的亚硫酸氢盐影响不大，但大量的亚硫酸氢盐可能通过提高 pH 值和使未结合的钼酸盐还原而增加颜色的深度。

3.3 实验结果分析

在本文中，残留的氢氟酸在样品溶解后与硼酸溶液络合，然后在低温下加热接近干燥，以提取出四氟化硅。结果表明，显色液中1mL 氢氟酸和10mL 硼酸的含量对磷的测定没有影响。当样品溶液蒸发到接近干燥时，残留的氢氟酸很少，残留的氢氟酸与硼酸完全络合。实验结果表明，200mg 以下的显色液中铝的加入量对磷的测定没有影响。因此，在实际样品测定中可以采用纯磷标准溶液制作工作曲线，使分析过程更加方便。

在显色测定的过程中，将制备好的溶液在100ml 容量瓶中转移至50ml，硝酸铋溶液10ml，钼酸铵溶液5ml，在75ー85 ℃水浴中加热60s，然后去除，硫代硫酸钠5ml，抗坏血酸-乙醇溶液20ml，以试剂空白为参考，测定吸光度，并在工作曲线上找出其含量。选择了生产范围内含磷量分别为0.022% 、0.049% 、0.058% 、0.066% 、0.113% 的磷标准样品。相应的吸光度值分别为: 0.125,0.255,0.300,0.335,0.556 。

3.4 不确定度检测

为了提高分析的准确与精密，当样品质量被测定时，可以通过调整吸光度 a 来调整浓度。在低浓度磷的测定中，采用3cm 试管，在高浓度磷的测定中，采用1cm 试管，相当于低浓度磷溶液浓度增加3倍，将溶液浓度调整到对光度计更为敏感的范围。本文对钼蓝光谱仪法测定生铁中磷的方法进行了改进和完善，确定了更适合生铁中磷的测定方法，以满足化学分析生产的需要。该方法的准确与精密非常好，达到了所要求的精度。

3.5 相关注意事项研究及总结

在进行磷着色剂的酸度及介质的选择过程中对于同一元素的光度测定，可以用不同的色度试剂来获得不同的灵敏度。例如，用亚硝基 r 盐光度法测定钻井液中的砂粒的摩尔吸收系数。美国莫耳吸光度57% 。美国莫耳吸光度57% 。= 113000; 灵敏度差接近20倍。这表明，如果我们找到一个新的，高度灵敏的显色剂，下限的测量组分可以移动下来。然而，如何找到高灵敏度的显影液，这是人们所关心的问题。一般来说，可以从以下几个方面找到高灵敏的显色剂: i，选择更有效的官能团，II，增加显色分子的共轭体系，iil，在显色分子中引入显色促进剂，IV，选择合适的显色剂立体配置。通过这些方法，可以找到高灵敏度的显色剂，提高光度分析的灵敏度，所以在本文的实验过程中，将50ml 试剂溶液转移到100ml 容量瓶中，加入试剂直接测定磷显色，测定磷的结果偏低，原因是磷铋钼蓝在盐酸介质中容易褪色，试剂中部分亚磷酸未被氧化成磷酸。因此，有必要去除50毫升试液，加入4毫升高氯酸加热蒸发，直至产生白烟。

消除共存干扰离子的选择：试验溶液中铁和硅干扰磷的测定，经典的酒石酸钾钠抑制硅的方法，铁用氟化钠络合消除，上述方法都不是很理想。在这种方法中，试验溶液中的硅酸脱水形成硅酸沉淀，同时在试验溶液中使用高氯酸发三氧化二磷。酒石酸钾钠抑制剂掩盖了试液中的少量硅酸，抗坏血酸还原剂掩盖了铁黄的干扰。

抗坏血酸的作用及其用量的选择: 试验表明，在实验方法的条件下，适当调节抗坏血酸的用量，可以消除铁的干扰。抗坏血酸的用量必须适量，不足以恢复颜色不完整，过多的钼酸铵也会被还原，8 ~ 12mL 的抗坏血酸溶液的吸光度值相同，方法选择加入10mL 抗坏血酸溶液。

铋钼蓝磷配合物的稳定性: 测定了显影液在不同时间的吸光度，结果表明，显影液在5ー10min 内吸光度稳定。

四．结束语

综上所述，由于冶金五氧化二钒产品中的五氧化二钒含量不是一个确定的值，基体效应不能完全消除，但只要五氧化二钒含量变化在一个小范围内，该方法是适用的。

参考文献：

[1]魏东,翟通德,李佗,刘厚勇. 萃取-分光光度法测定铪中磷量[J]. 四川有色金属,2019,(02):63-66.

[2]鲁瑞丽. 分光光度法测定食品中磷的不确定评估[J]. 现代食品,2019,(10):164-168+172.

[3]杨晓丽,姜慧灵,赵佳琪. 分光光度法测定工业甲醇中的痕量磷[J]. 当代化工研究,2019,(03):174-175.

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