4500-P Phương pháp phân tích Phospho 4500-P A. Giới thiệu 1. Dạng tồn tại Photpho (P) tồn tại trong nước tự nhiên và nước thải hầu hết tồn tại ở dụng photphat (PO43-). Được chia lại thành các dạng photphat đơn, photphat kép (pyro-, meta-, và dạng polyphotphat) và dạng liên kết trong các hợp chất hữu cơ. Chúng tồn tại trong dung dịch, trong phân tử hoặc đất đá hoặc trong cơ thể vi sinh vật trong nước. Các dạng photphat phát sinh từ các nguồn khác nhau. Một lượng nhỏ photphat đơn hoặc photphat kép hình thành trong một số quá trình xử lý nước cấp. Một lượng lớn của những hợp chất này có thể đã được thêm vào khi nước được sử dụng trong giặt hoặc làm sạch, vì các chất này là thành phần chính trong trong quá trình sản xuất chất tẩy rửa thông thường. 2. Một số định nghĩa và thuật ngữ Phân tích P bao gồm 2 bước: (a) chuyển hóa P từ các dạng về dạng tan của photphat đơn, và (b) phân tích hàm dạng tan này dựa vào phương pháp so màu. Việc chia P theo các dạng khác nhau được xác định tùy theo mục đính phân tích. Lọc qua giấy lọc kích thước mao quản 0,45 µm để tách riêng 2 dạng tan và dạng huyền phù, lơ lửng của P. Không có khẳng định nào chắc chắn việc lọc qua giấy lọc 0,45 µm tách loại được hoàn toàn 2 dạng của P; đó chỉ đơn thuần là phương pháp thuận tiện được sử dụng rộng rãi trong các kĩ thuật phân tích. Dạng photphat xác định được bằng phương pháp so màu mà chưa cần sử dụng đến các kĩ thuật phá mẫu được gọi là “ P hoạt động”. P hoạt động thường là các photphat đơn và một phần nhỏ của bất kỳ dạng photphat cô đặc thường hình thành trong các quá trình thủy phân không mong muốn. P hoạt động tồn tại trong cả dạng tan và dạng huyền phù. Việc thủy phân bằng axit ở nhiệt độ sôi giúp chuyển dạng photphat tan và dạng photphat cô đặc về dạng photphat đơn, tan. Sự thủy phân không mong muốn giải phóng một số hợp chất photphat hữu cơ, nhưng điều này có thể giảm thiểu tới tối đa bằng việc lựa chọn loại axit, thời gian thủy phân và nhiệt độ thích hợp. Thuật ngữ “axit thủy phân photpho” được ưa thích hơn “photphat cô đặc” cho mục phần này. P tồn tại trong các hợp chất hữu cơ hoặc trong các liên kết hữu cơ chỉ được chuyển về dạng photphat đơn bằng phương pháp phân hủy sử dụng chất ôxi hóa. Có một số phương pháp oxi hóa được sử dụng để chuyển hóa tuy nhiên còn tùy thuộc vào dạng tồn tại của P và lượng P trong hợp chất hữu cơ. Giống như dạng P hoạt động và
axit-thủy phân P, P hữu cơ cũng tồn tại trong cả 2 dạng tan và dạng huyền phù, không tan. Tổng P cũng như dạng tan, dạng P huyền phù lơ lửng. Trong đó tùy theo phương pháp phân tích có 3 dạng chính : dạng P hoạt động, axit-thủy phân và dạng hữu cơ. Hình 4500-P:1 miêu tả các bước để phân tích mẫu Photpho thông thường. Để đối chiếu làm đồng thời 2 mẫu: mẫu có lọc và không lọc. Phần huyền phù, lơ lửng thường được xác định bằng cách khác, tuy nhiên có thể xác định trực tiếp bằng cách phân hủy mẫu còn lại trên màng lọc thủy tinh.
Hình 4500-P:1 3. Lựa chọn phương pháp 1. Phương pháp phân hủy mẫu
Vì phopho có thể tồn tại trong các liên kết của chất hữu cơ, phương pháp oxi hóa phân hủy mẫu để xác định photpho tổng cần phải phân hủy một cách hiệu quả nhất để chuyển hóa photpho về dạng photphat đơn. Có 3 phương pháp được miêu tả trong phần 4500-P.B.3, 4500-P.B.4 và 4500-P.B.5. Phương pháp sử dụng axit perchloric là phương pháp mạnh và tốn thời gian nhất, được khuyến cáo chỉ sử dụng cho các mẫu đặc biệt khó khăn như các mẫu trầm tích. Phương pháp sử dụng axit nitric-sulfuric được đề xuất sử dụng cho hầu hết các mẫu. Bởi đến nay phương pháp đơn giản nhất là kỹ thuật oxi hóa bằng persulfate. Oxy hóa sử dụng persulfate kết hợp với ánh sáng cực tím cho hiệu quả cao trong hệ thống phân hủy mẫu tự động / xác định bằng phân tích dòng chảy phun (4500-PI). Tuy nhiên phương pháp này được khuyến cáo được kiểm tra lại với một hoặc nhiều trong những kỹ thuật phá mẫu mạnh hơn và được thông qua nếu cho kết quả giống nhau. Sau khi phá mẫu, xác định photphat đơn giải phóng bằng Phương pháp C, D, E, F, G, hoặc H. Phương pháp so màu được sử dụng nhiều hơn vì giới hạn phát hiện thấp và loại bỏ được các yếu tố gây ảnh hưởng. b. Phương pháp so màu: Có 3 phương pháp để xác định photphat đơn đã được miêu tả, việc lựa chọn phương pháp nào tùy thuộc vào khoảng nồng độ PO43-. Phương pháp vanadomolybdophosphoric (C) là phương pháp hữu ích nhất, thường để xác định nồng độ PO43- từ 1-20 mg P/L. Phương pháp clorua thiếc (D) hoặc phương pháp axit Ascrobic (E) phù hợp với phạm vi từ 0.01 – 6 mg P/L. Sử dụng phương pháp chiết được khuyên trong việc phân tích ở khoảng nồng độ thấp, và khi loại bỏ các yếu tố cản trở. Các phiên bản tự động của phương pháp ascorbic cũng được giới thiệu trong phần F, G và H. Cần chú ý đến những quy trình giúp áp dụng phương pháp này cho các nồng độ rất thấp của photpho, ví dụ như để xác định nồng độ P trong nước sạch. Phương pháp sắc ký ion (phần 4110) và phương pháp độ dẫn điện ion (phần 4140) hữu ích trong việc xác định photphat đơn trong mẫu không cần phân hủy (không phá mẫu). 4. Độ chính xác và sai số Để hỗ trợ lựa chọn phương pháp phân tích, bảng 4500-P:I đưa ra một số kết quả, kết hợp một số phương pháp phá mẫu, thủy phân, và kỹ thuật so màu cho 3 mẫu nhân tạo được chuẩn bị theo công thức dưới đây: Mẫu 1: 100 µg photphat đơn (PO43- P/L), 80 µg muối photphat P/L (sodium hexametaphosphate), 30 µg P hữu cơ P/L (adenylic acid), 1,5 mg NH3-N/L, 0,5 mg NO3-N/L, và 400 mg Cl-/L. Mẫu 2: 600 µg PO43- P/L, 300 µg muối photphat đặc P/L (sodium hexametaphosphate), 90 µg Photpho hữu cơ/L (adenylic acid), 0,8 mg NH3-N/L, 5.0 mg NO3—N/L, và 400 µg Cl-/L.
Mẫu 3: 7.00 mg PO43—P/L, 3.00 mg muối photphat đặc P/L (sodium hexametaphosphate), 0.23 mg Photpho hữu cơ/L (adenylic acid), 0,2 mg NH3-N/L, 0.05 mg NO3—N/L, và 400 µg Cl-/L. Bảng 4500-P:I Độ chính xác và sai số của một số phương pháp phân tích P Phương pháp
Vanadomolybdop hotphoric
Thiếc clorua
Ascorbic axit
Nồng độ P (µg/L) Photphat đơn Photphat Tổng kép
No. of Độ laboratorie lệch s chuẩ n%
Relativ e Error
100
45
75.5
21.6
600
43
19.6
10.8
7000
44
8.6
5.4
100
45
25.5
28.7
600
44
14.2
8.0
7000
45
7.6
4.3
100
3
9.1
10
600
3
4.0
4.4
7000
3
5.2
4.9
%
Thủy phân axit + vanadomolybdoph otphoric
80
37
106.8 7.4
300
38
66.5
14.0
3000
37
36.1
23.5
Thủy phân axit + thiếc clorua
80
39
60.1
12.5
300
36
47.6
21.7
3000
38
37.4
22.8
Persulfate + vanadomolybdoph otphoric
210
32
55.8
1.6
990
32
23.9
2.3
10 230
31
6.5
0.3
Sulfuric-nitric axit + vanadomolybdo
210
23
65.6
20.9
990
22
47.3
0.6
10 230
20
7.0
0.4
210
4
33.5
45.2
990
5
20.3
2.6
10 230
6
11.7
2.2
Percloric axit + vanadomolybdo
Persulfate + thiếc clorua
Sulfuric-nitric axit + thiếc clorua
210
29
28.1
9.2
990
30
14.9
12.3
10 230
29
11.5
4.3
210
20
20.8
1.2
990
17
8.8
3.2
10 230
19
7.5
0.4
5. Lấy mẫu và bảo quản Nếu các dạng P tan được làm riêng biệt, thì ngay sau khi thu mẫu phải lọc ngay. Bảo quản bằng đông lạnh hoặc dưới -10oC. Trong một số trường hợp khác, 40 mg HgCl2/L có thể được thêm vào mẫu, đặc biệt khi mẫu phải bảo quản lâu để phân tích. CHÚ Ý: HgCl2 là chất nguy hại, cần phải có những biện pháp phòng ngừa thích hợp, việc sử dụng nó không được khuyến khích. Không thêm bất cứ axit nào hoặc CHCl3 khi chưa phân tích các dạng P. Nếu chỉ phân tích tổng P, thêm H 2SO4 hoặc HCl đến pH<2 sau đó giữ ở <4oC hoặc đông lạnh mà không cần thêm bất cứ điều kiện nào. Nếu nồng độ P trong mẫu thấp không được bảo quản mẫu trong chai, lọ bằng nhựa trừ khi được đông lạnh vì photphat có thể được hấp thu lên trên thành bình. Tất cả các dụng cụ thủy tinh dùng phân tích P, được rửa bằng dung dịch HCl loãng, nóng sau đó rửa lại bằng nước cất. Không bao giờ được rửa bằng các hóa chất tẩy rửa thương mại có chưa photphat dễ gây sai số phân tích.
4500-P B. Chuẩn bị mẫu 1. Lọc sơ bộ Lọc mẫu để xác định dạng tan của phopho hoạt động, dạng P có thể tan trong axit, và tất cả dạng tan P có thể lọc qua màng 0,45 µm. Màng lọc thủy tinh có thể được sử dụng để lọc sơ bộ với những mẫu khó lọc. Ngâm màng lọc trong nước cất trước khi sử dụng để loại bỏ lượng vết P có thể bám trên màng. Sử dụng một trong 2 kỹ thuật rửa sau: (a) Ngâm 50 bộ lọc trong 2L nước cất trong 24h; (b) ngâm 50 bộ lọc trong 2L nước cất trong 1h, thay nước cất và ngâm tiếp trong 3h. Màng lọc cũng có thể được rửa bằng cách cho chạy nhiều lần từng phần nước cất 100ml qua màng. Quy trình này cần thường xuyên đánh giá với mẫu trắng để chắc chắn rằng tính thống nhất của phương pháp rửa và của các bộ lọc khác nhau. 2. Thủy phân axit sơ bộ Dạng P có thể bị thủy phân bằng axit được đinh nghĩa là phần P ở giữa dạng P hoạt động được xác định trong mẫu chưa xử lý và lượng photphat được xác định trong mẫu đã được thủy phân bằng axit trung bình. Thông thường, nó bao gồm các dạng photphat đặc như: pyro-, tripoly-, và dạng có khối lượng phân tử lớn như hexametaphosphate. Ngoài ra, một số nguồn nước trong tự nhiên có chứa các hợp chất P hữu cơ, chúng có thể được thủy phân về dạng photphat đơn dưới các điều kiện kiểm tra. Poly photphat thông thường không được ghi nhận là dạng photpho hoạt động, nhưng nó có thể được thủy phân về dạng photphat đơn bằng cách đun sôi với axit. Sau khi thủy phân, xác định dạng photpho hoạt động bằng các phương pháp so màu (C, D, hoặc E). Các yếu tố cản trở, độ chính xác, sai số và độ nhạy tùy thuộc vào phương pháp sử dụng. a) Thiết bị Autoclave hoặc thiết bị đun chịu áp suất, có khả năng làm việc từ 98 – 137 kPa. b) Hóa chất 1) Dung dịch chỉ thị Phenolphthalein 2) Dung dịch axit mạnh: Nhỏ giọt rất chậm 300 mL H2SO4 đặc vào 600 mL nước cất, để lạnh, thêm 4.0 mL HNO3 đặc rồi định mức 1L. 3) NaOH 6M c. Quy trình:
100 mL mẫu hoặc 100 mL mẫu đã pha loãng, thêm 0.05 mL (1 giọt) Phenolphthalein. Nếu có màu đỏ, nhỏ từng giọt dung dịch axit mạnh tới khi mất màu thì thêm tiếp 1mL axit mạnh vào. Đung sôi nhẹ ít nhất 90 phút, thêm nước cất để giữ thể tích mẫu ở khoảng từ 25 – 50 mL. Một cách khác là làm nóng trong autoclave ở áp suất từ 98 – 137 kPa, trong 30’. Để lạnh, trung hòa bằng dung dịch NaOH 6M tới khi xuất hiện màu hồng nhạt, sau đó dùng nước cất định mức thành 100 mL. Chuẩn bị các cuvet chuẩn P bằng cách sử dụng một số chất chuẩn PO 43- (xem các phần C, D hoặc E) thông qua bước thủy phân. Không sử dụng mẫu PO 43- chuẩn khi chưa thủy phân, vì một số muối khi thủy phân có thể tăng cường độ màu. Xác định P hoạt động trong các mẫu đã xử lý, sử dụng phương pháp C, D hoặc E. Cho kết quả P tổng của cả photphat đơn và photphat kép có trong mẫu. Để tính lượng P có thể thủy phân bằng axit, thì xác định P hoạt động trong mẫu khi chưa tiến hành thủy phân, sử dụng các phương pháp so màu tương tự để xử lý mẫu, sau đó trừ đi. 3. Phân hủy mẫu sử dụng Perchloric axit a. Dụng cụ 1. Bếp đun: kích thước 30 x 50 cm 2. Khay bảo vệ 3. Kính bảo vệ 4. Bình nón, 125 mL, rửa bằng axit và rửa lại bằng nước cất b. Hóa chất 1. HNO3 đặc 2. HClO4.2H2O, nồng độ 70 – 72 % HClO4.2H2O 3. NaOH 6M 4. Chỉ thị Methyl da cam 5. Chỉ thị Phenolphthalein c. Quy trình CHÚ Ý: Hỗn hợp HClO4 và tác nhân hữu cơ khi đung nóng có thể gây nổ dữ dội. Tránh ngay hiểm này bằng các biện pháp phòng ngừa sau đây: (a) Không được cho axit HClO4 vào dung dịch nóng chứa chất hữu cơ. (b) Phân hủy các mẫu chứa chất hữu cơ bằng HNO3 trước sau đó mới phân hủy hoàn toàn bằng hỗn hợp HNO3 và HClO4. (c) Không để HClO4 bay hơi trong tủ hút thông thường. Phải có các kết cấu
đặc biệt để bay hơi HClO4 hoặc có các thiết bị hạn chế bay hơi bằng thủy tinh kết nối với bơm nước. (d) Không để mẫu phân hủy bằng HClO4 bay hơi đến cạn khô. Chuyển mẫu có lượng lớn P (sẽ được phân tích theo phương pháp C, D hoặc E) vào bình nón 125 mL. Axit hóa bằng HNO3 chỉ thị methyl da cam, thì thêm tiếp 5 mL HNO3 đặc, bay hơi bằng hơi nóng hoặc đĩa nóng đến khi còn 15-20 mL. Thêm 10 mL mỗi axit đặc HNO3 và HClO4 vào bình nón 125 mL, làm lạnh bình giưa mỗi lần cho axit. Thêm một ít đá sôi, đung nóng trên đĩa nóng, bay hơi đến khi thấy khói trắng của HClO4 xuất hiện. Nếu dung dịch không trong, đậy bình bằng nắp kính đồng hồ và tiếp tục đun sôi dung dịch đến khi trong, nếu cần thiết thêm 10 mL HNO3 để tăng khả năng oxy hóa. Làm lạnh dung dịch phá mẫu, thêm 1 giọt phenolphthalein, thêm NaOH 6N đến khi dung dịch chuyển hồng. Nếu cần thiết, lọc dung dịch đã trung hòa và rửa bằng nước cất. Định mức tới 100 bằng nước cất. Xác định PO43- -P có trong mẫu bằng phương pháp C, D hoặc E. Chuẩn bị cuvet chuẩn có chứa một dãy nồng độ của PO43- đã qua bước phân hủy. Không sử dụng mẫu chuẩn photphat khi chưa xử lý mẫu. 4. Phân hủy mẫu bằng H2SO4-HNO3 a. Thiết bị - dụng cụ 1. Khay phá mẫu (Digestion rack): Trong các thiết bị phá mẫu bằng điện hoặc gas, khay phá mẫu giúp rút bớt hơi được khuyên dùng. Khay phá mẫu thường phù hợp cho bình Micro-Kendal. 2. Bình Micro-Kendal b. Hóa chất 1. H2SO4 đặc 2. HNO3 đặc 3. Chỉ thị phenolphthalein 4. NaOH 1N c. Quy trình Cho mẫu vào bình Micro-Kendal. Thêm 1 mL H2SO4 đặc và 5 mL HNO3 đặc. Phân hủy tới thể tích của 1 mL và tiếp tục đến khi dung dịch không màu để loại bỏ hết HNO3. Làm lạnh và thêm khoảng 20 mL nước cất, 0.05 mL (1 giọt) chỉ thị phenolphthalein, thêm dung dịch NaOH 1N đến khi dung dịch chuyển sang hồng nhạt.
Chuyển dung dịch trung hòa vào bình định mức 100 mL, có thể lọc nếu thấy dung dịch có cặn lơ lửng hoặc bị đục. Định mức đến 100 mL. Xác định P bằng phương pháp C, D hoặc E. 5. Phá mẫu bằng Persuldate a. Dụng cụ 1. Đĩa nóng (hot plate): kích thước 30 x 50 cm. 2. Autoclave: Autoclave hoặc thiết bị chịu áp suất làm việc từ 98 – 147 kPa, đều có thể làm việc trong đĩa nóng. 3. Muỗng thủy tinh: dùng để lấy tinh thể Persulfate b. Hóa chất 1. Chỉ thị phenolphthalein 2. Dung dịch H2SO4: thêm cẩn thận 300 mL H2SO4 đặc vào khoảng 600 mL nước, định mức 1L với nước cất. 3. Amoni persulfate, (NH4)2S2O8 rắn hoặc Kali persulfate, K2S2O8 rắn. 4. Dung dịch NaOH 1N. c. Quy trình: Sử dụng 50 mL hoặc một phần phù hợp của mẫu được trộn đều. Thêm 0.05 mL (1 giọt) chỉ thị phenolphthalein, nếu dung dịch chuyển màu đỏ, thêm từng giọt H2SO4 đến khi mất màu. Sau đó thêm 1 mL H2SO4 và 0,4 g (NH4)2S2O8 hoặc 0,5 g K2S2O8. Đun sôi nhẹ trên đĩa nóng từ 30 – 40 phút hoặc đến khi thể tích cuối cùng còn lại 10ml. Hợp chất P hữu cơ ví dụ như AMP có thể cần từ 1,5 – 2h để phân hủy hoàn toàn. Để lạnh, pha loãng đến 30 mL bằng nước cất, thêm 0.05 mL (1 giọt) chỉ thị phenolphthalein, và trung hòa dung dịch đến khi có màu hồng nhạt bằng naOH. Một cách khác, đun nóng 30’ trong autoclave hoặc nồi áp suất ở áp suất từ 98 – 137 kPa. Để lạnh, thêm 0.05 mL (1 giọt) chỉ thị phenolphthalein, trung hòa bằng NaOH đến khi có màu hồng nhạt. Định mức tới 100 mL bằng nước cất. Với một số mẫu có thể xuất hiện kết tủa trong bước này, nhưng không dược lọc. Mỗi lần pha loãng tiếp theo phải lắc đều. Kết tủa (có thể là Canxi photphat) được hòa tan lại ở môi trường axit khi phân tích P bằng phương pháp so màu. Xác định P bằng các phương pháp C, D, hoặc E. Chuẩn bị mẫu chuẩn bằng chất chuẩn và được tiến hành phân hủy mẫu theo quy trình persulfate.
4500-P C. Phương pháp so màu Axit Vanadomolybdophophoric 1. Tổng quan a. Nguyên tắc trong dung dịch orthophosphate, dưới điều kiện axit ammonium molybdate phản ứng tạo thành dạng axit herteropoly và molybdophotphoric axit. Khi có mặt vanadium tạo thành axit vanadomolybdophosphoric có màu vàng. Cường độ màu này tỷ lệ với nồng độ photphat trong dung dịch. b. Yếu tố ảnh hưởng: Silica và asenate chỉ ảnh hưởng nếu mẫu bị đun nóng. Các anion gây ảnh hưởng gồm: arsenate, fluoride, thorium, bishmuth, sulfide, thiosulfate, thiocyanate, hoặc nồng độ molybdate quá cao. Màu xanh tạo bởi sắt không ảnh hưởng tới kết quả nếu hàm lượng sắt nhỏ hơn 100mg/L. Sulfide gây ảnh hưởng nhưng có thể loại bỏ bằng cách cho oxy hóa với nước Brôm. Các ion sau không gây ảnh hưởng đến kết quả ngay cả khi nồng độ lên tới 1000 mg/L như là Al3+, Fe3+, Ca2+, Ba2+, Sr2+, Li2+, Na2+, K+, Cd2+, Mn2+, Pb2+, Hg+, Hg2+, Sn2+, Cu2+, Ni2+, Ag+, U4+, Zr4+, AsO3-, Br-, CO32-, ClO4-, CN-, IO-3, SiO44-, NO3-, NO2-, SO42-, SO2-3, pyrophosphate, molybdate, tetraborate, selenate, benzoate, citrate, oxalate, lacte, tartrate, formate, and salicylate. Nếu HNO3 được dùng trong phương pháp, Cl- ảnh hưởng ở 75 mg/L. C. Giới hạn phát hiện: giới hạn phát hiện nhỏ nhất của phương pháp là 0,2 mg P/L trong cuvet 1cm. 2. Dụng cụ a. Thiết bị đo màu: Yêu cầu một số thiết bị sau: 1) Dụng cụ đo quang, bước sóng từ 400 tới 490 nm 2) Lọc quang kế
Bước sóng khác nhau cho độ nhạy màu khác nhau, bởi vì độ nhạy thay đổi 10 lần với bước sóng 400 tới 490 nm. Sắt là nguyên nhân ảnh hưởng ở bước sóng thấp, cụ thể ở 400 nm. Do vậy bước 470 nm thường dùng. Khoảng nồng độ P tuyến tính của phương pháp ứng với các bước sóng khác nhau được miêu tả như bảng dưới:
Nồng độ P
Bước sóng
mg/L
nm
1.0 – 5.0
400
2.0 - 10
420
4.0 – 18
470
b. Dung dịch axit rửa dụng cụ thủy tinh (dd rửa): Dùng dd rửa khi nồng độ P cần xác định thấp. Các dụng cụ thường bị nhiễm bẩn P vì chúng thường hấp thụ trên bề mặt dụng cụ thủy tinh. Tránh dùng các sản phẩm tẩy rửa thương mại chứa phosphate. Làm sạch toàn bộ dụng cụ thuỷ tinh bằng dung dịch HCl nóng và tráng kỹ với nước cất. Tốt nhất nên dự trữ dụng cụ thuỷ tinh cho việc xác định Phosphate, và sau khi dùng, rửa và đổ đầy nước cho tới khi cần dùng. Nếu làm như vậy, xử lý axit chỉ đôi khi yêu cầu. c. Dụng cụ lọc và giấy lọc: Whatman No.42 hoặc tương đương 3. Hóa chất a. Chỉ thị Phenolphthalein b. Axít clohydric, HCL 1+1. H2SO4, hoặc HNO3 có thể thay thế cho HCl.
Nồng độ axit trong phân tích không quy định nhưng nồng độ axit trong mẫu cuối cùng nên là 0,5N. c. Than hoạt tính, Darco G60 hoặc tương đương, loại bỏ bộ mịn bằng
cách rửa qua với nước cất. d. Thuốc thử Vanadate-molybdate: 1) Dung
dịch A: Hoà tan 25 g ammonium (NH4)6Mo7O24.4H2O, trong 300 mL nước cất.
molybdate,
2) Dung dịch B: Hoà tan 1,25 g ammonium metavanadate, NH4VO3
trong 300 mL nước cất, đung tới sôi. Làm lạnh và thêm 330 mL HCl đặc. 3) Làm lạnh dung dịch B về nhiệt độ phòng, rót từ từ dung dịch A và dung dịch B trộn đều và định mức tới 1L.
e. Dung dịch phosphate chuẩn: Hoà tan trong nước cất 219,5 mg
anhydrous KH2PO4 và định mức 1000 mL; 1.,00 mL = 50.0 µg PO43— P/L. 4. Quy trình a. Điều chỉnh pH của mẫu: Nếu pH của mẫu cao hơn 10, thêm 0,005 mL
(1 giọt) chất chỉ thị phenolphthalein vào 50,0 mL mẫu và làm mất mầu đỏ bằng dung dịch 1 + 1 HCl trước khi định mức tới 100 mL. b. Loại bỏ màu của mẫu: Loại bớt màu trong mẫu bằng cách lắc khoảng
50 mL với 200 mg than hoạt tính trong bình nón trong 5 phút và lọc loại bỏ than. Kiểm tra photphat trong từng lô than hoạt tính, bởi mỗi lô có độ tinh khiết khác nhau. c. Tạo màu cho mẫu: Lấy 35 mL mẫu hoặc nhỏ hơn, có chứa 0,05 tới 1,0
mg P, trong bình định mức 50 ml. Thêm 10 mL thuốc thử vanadatemolybdate và định mức tới vạch. Chuẩn bị một bình với 35 mL nước cất thay cho mẫu làm mẫu trắng. Sau 10 phút hoặc lâu hơn, đo độ hấp thụ quang của mẫu trắng ở tần bước sóng từ 400 đến 490 nm, tuỳ theo độ nhạy yêu cầu. Màu bền trong nhiều ngày và cường độ màu không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ phòng. d. Xây dựng đường chuẩn: Xây dựng đường chuẩn bẳng cách sử dụng
thể tích phù hợp của mẫu phosphate chuẩn và làm như như phần 4c. Khi lượng ion sắt thấp đủ để không gây ảnh hưởng, vẽ đồ thị liên hệ giữa độ hấp phụ quang và nồng độ P. Giới hạn cho phép tùy từng phương pháp. Phân tích ít nhất một mẫu chuẩn với mỗi đợt phân tích mẫu. 5. Tính toán
6. Sự chính xác và độ sai lệch Xem bảng 4500-P:I.
4500-P D. Phương pháp thiếc clorua 1. Tổng quan Nguyên tắc: axit molybdophosphoric được tạo thành và bị khử mạnh bởi thiếc clorua đến khi có màu xanh molybdenum. Phương pháp này nhạy hơn phương pháp C và giới hạn đo đến 7 µg P/L bằng cách tăng chiều dày cuvet. Khi nồng độ dưới 100 µg P/L sử dụng phương pháp chiết để tăng độ nhạy và giảm yếu tố ảnh hưởng. a.
b.
Sự ảnh hưởng: Xem phần 4500-P.C1b.
Nồng độ thấp nhất có thể phát hiện được: Nồng độ thấp nhất có thể phát hiện được khoảng 3 µg P/L. Độ nhạy tại 0,3010 và thay đổi ở 0,009. c.
2. Dụng cụ Giống dụng cụ yêu cầu ở Phương pháp C, ngoại trừ pipet bầu khi sử dụng có sử dụng phương pháp chiết. Sử dụng bước sóng ở 625 nm khi đo phần chiết benzene-isobutanol và ở 690 nm cho dung dịch. Nếu công cụ không đo được ở 690 nm, dùng bước sóng 650 nm cho dung dịch, đến mức độ nào đó giảm độ nhạy và sự chính xác. 3. Thuốc thử a.
Phenolphthalein
b.
Axit mạnh: Chuẩn bị chính xác ở phần 4500-P.B.2b2.
Ammonnium molydate I: Hoà tan 25 g (NH4)6Mo7O24.4H2O trong 175 mL nước cất. Tiếp theo, thêm 280 mL H2SO4 đặc tới 400 mL nước cất. Làm mát, thêm dung dịch molybdate, và thêm tới 1 L. c.
Thuốc thử clorua thiếc I: Hoà tan 2,5 g SnCl2.2H2O tươi trong 100 mL glycerol. Đun cách thủy và khuấy bằng đũa thuỷ tinh đến khi hòa tan hoàn toàn. Thuốc thử bền không phụ thuộc vào phương pháp cũng không phụ thuộc vào nơi cất giữ. d.
Dung dịch photphat chuẩn: Chuẩn bị chính xác như Phần 4500-P.C.3e. e.
f.
Hóa chất chiết:
1) Dung môi benzen-isobuatanol: Trộng đều thể tích benzen và cồn
isobutyl (CHÚ Ý: Dễ cháy) 2) Thuốc
thử ammonium molybdate II: Hoà tan 40,1 g (NH4)6Mo7O24.4H2O trong khoảng 500 mL nước cất. Từ từ thêm 396 mLthuốc thử ammonium molybdate I. Làm mát và định mức đến 1 L.
3) Dung dịch Alcoholic sulfuric axit: Cẩn thận, thêm 20 mL H2SO4 đặc
vào 980 mL methyl alcohol, sau đó trộn đều. 4) Thuốc thử stannous chloride loãng II: Trộn 8 mL thuốc thử stannous
chloride I với 50 mL glycerol. Thuốc thử này ổn định ít nhất 6 tháng. 4. Quy trình Xỷ lý mẫu sơ bộ: 100 mL mẫu chứa không nhiều hơn 200 µ P và không có màu và đục, thêm 0,05 mL (1 giọt) chất chỉ thị phenolphthalein. Nếu mẫu chuyển sang màu hồng, thêm nhỏ giọt dung dịch axit mạnh đến mất màu. Nếu nhiều hơn 0,25 mL (5 giọt), lấy lượng mẫu ít hơn và định mức tới đủ 100 mL bằng nước cất sau khi đã làm mất màu hồng bằng axit. a.
Sự tạo màu: Thêm, trộn đều sau mỗi khi cho thuốc thử vào, 4,0 mL thuốc thử molybdate I và 0,5 mL (10 giọt) thuốc thử stannous chloride I. Tỉ lệ màu và cường độ màu phụ thuộc và nhiệt độ của dung dịch cuối cùng, tăng 1oC cường độ màu tăng khoảng 1% màu. Từ đó, giữ mẫu, chuẩn, và thuốc thử trong pham vi ± 2oC ở khoảng nhiệt độ từ 20 đến 30oC. b.
Đo màu: Sau 10 phút, nhưng trước 12 phút, dùng thời gian giữa các lần như nhau trong tất cả những lần xác định, đo màu tại 690 nm và so sánh với một Cuvet chuẩn, sử dụng nước cất làm mẫu chuẩn. Độ dầy cuvet phù hợp cho khoảng nồng độ như sau: c.
Khoảng nồng độ P
Độ dầy cuvet
mg/L
cm
0,3 – 2
0,5
0,1 – 1
2
0,007 – 0,2
10
Luôn luôn chạy mẫu trắng và thuốc thử với nước cất. Bởi vì đầu tiên màu tăng dần từng mức và sau đó mất dần, giữ cho thời gian bằng nhau giữa các lần cho mẫu và chuẩn. Chuẩn bị ít nhất một chuẩn với từng đợt mẫu hoặc mỗi ngày thực hiện phân tích. Mẫu Cuvet chuẩn có thể chệch khỏi đường thẳng với nồng độ cao hơn 0,3 ở nồng độ 2,0 mg/L Chiết: Khi cần tăng độ nhạy hoặc hoặc các yếu tố gây cản trở vượt quá tiêu chuẩn cần chiết photphat theo quy trình sau: Lấy 40 mL mẫu, hoặc một dung tích pha loãng vào phễu chiết 125 mL. Thêm 50,0 mL dung môi benzene-isobutanol và 15,0 mL thuốc thử molybdate II. Đóng phễu lại và lắc mạnh trong 15 s. Nếu có phophat đặc, cần chờ thời gian để chuyển thành orthophosphate. Mở nút và lấy 25,0 mL ra khỏi hỗn hợp bằng pipet bầu. Chuyển vào bình định mức 50 mL, thêm 15 – 16 ml dung dịch alcoholic H2SO4, lắc xoay, thêm 0,50 mL (10 giọt) thuốc thử thiếc clorua II, lắc tiếp và định mức tới vạch bằng alcoholic H2SO4. Trộn đều, sau 10 phút nhưng trước 30 phút tiến hành đọc kết quả hấp thụ quang ở bước sóng 625 nm. Dùng 40 mL nước cất làm mẫu trắng và cũng tiến hành các quy trình như trên. Xây dựng đường chuẩn từ các dung dịch chuẩn P và cũng tiến hành theo quy trình như trên. d.
5. Tính toán a. Theo phương pháp trực tiếp
b. Theo phương pháp chiết
6. Độ chính xác và sai số Xem bảng 4500-P:I
4500-P E. Phương pháp Ascorbic Axit 1. Thảo luận chung a. Nguyên lý của phương pháp Amoni molybdate và kali antimon tartrate phản ứng với PO43- trong môi trường axit trung bình để tạo ra dạng heteropoly acid—phosphomolybdic acid. Axit này khử rất mạnh molybden tạo màu xanh bằng axit ascorbic. b. Yếu tố ảnh hưởng Arsenates (As V) phản ứng với molydate tạo màu xanh tương tự như màu xanh tạo với PO43-. Nồng độ 0.1 mg As/L đã gây ảnh hưởng tới phương pháp xác định PO 43-. Cr (VI) và NO2- ảnh hưởng tới khoảng 3% ở nồng độ thấp hơn 1 mg/L và ảnh hưởng khoảng 10-15% khi nồng độ ở 10 mg/L. Sulfide (Na2S) và silicate không gây ảnh hưởng khi nồng độ từ 1 – 10 mg/L. c. Giới hạn thấp nhất có thể xác định được: xấp xỉ 10 µg P/L. Giới hạn phát hiện được miêu tả chi tiết theo bảng sau: Khoảng giới hạn xác Chiều dày curvet (cm) định P (mg/L) 0,30 – 2,0
0.5
0.15-1.30
1.0
0.01-0.25
5.0
2. Dụng cụ a. Thiết bị đo quang (so màu) b. Dung dịch axit rửa dụng cụ thủy tinh: như phần 4500-P.C.2b. 3. Hóa chất a. H2SO4 5N: pha loãng 70 mL H2SO4 đặc tới 500 mL bằng nước cất b. Dung dịch Kali antimon tartrate: hòa tan 1,3715g K(SbO)C4H4O6.1/2H2O trong 400 mL nước cất tron bình định mức 500 mL, sau đó định mức tới vạch, Đựng trong bình thủy tinh kín. c. Dung dịch Amoni molybdat: hòa tan 20 g (NH4)6Mo7O24.4H2O trong 500 mL nước cất. Đựng trong bình thủy tinh kín. d. Acobic axit, 0,1M: hòa tan 1,76g Acobic axit trong 100 mL nước cất, dung dịch bền trong 1 tuần khi giữ ở 4oC.
e. Hỗn hợp thuốc thử: Trộn các chất trên theo tỉ lệ như sau ứng với 100 mL hỗn hợp thuôc thử: 50 mL 5N H2SO4, 5 mL dung dịch Kali antimon tartrate, 15 mL dung dịch amoni molybdat, và 30 mL dung dịch axit Acobic. Lắc đều dung dịch mỗi khi thêm 1 chất mới vào bình. Để các thuốc thử về đến nhiệt độ phòng trước khi trộn chúng theo công thức trên. Nếu thầy hỗn hợp bị đục, lắc và để yên trong vài phút đến khi dung dịch trong suốt trước khi sử dụng. Thuốc thử chỉ bền trong 4h. f. Dung dịch photphat (PO43-) gốc: xem phần 4500-P.C.3e g. Dung dịch photphat chuẩn: pha loãng 50 mL dung dịch photphat gốc trong 1000 mL nước cất; được dung dịch 1,00 mL = 2,5 µg P (2,5 ppm P/L). 4. Quy trình a. Xử lý mẫu lấy 50 mL mẫu vào ống nghiệm khô, sạch hoặc bình nón 125 mL. Thêm 0.0 5mL (1 giọt) chỉ thị phenolphthalein. Nếu có màu đỏ thì dùng H2SO4 5N thêm từng giọt đến khi hết màu. Thêm 8 mL hỗn hợp thuốc thử, lắc trộn đều. Sau 10 phút nhưng không quá 30 phút, đem đo kết quả ở bước sóng 880 nm. Mẫu trắng so sánh gồm nước cất và các thuốc thử như trên. b. Hiệu chỉnh nếu mẫu bị đục hoặc có màu ảnh hưởng Màu nước tự nhiên không gây ảnh hưởng ở bước sóng dài sử dụng. Để màu tốt hơn hoặc với nước đục, chuẩn bị mẫu trắng bằng cách thêm các thuốc thử ngoại trừ axit acobic và kali antimon tartrate trong mẫu. Trừ độ hấp thụ qua của mẫu trắng trong mỗi mẫu đo. c. Lập đường chuẩn Chuẩn bị 6 mẫu chuẩn theo khoảng nồng độ như phần 1c ở trên, và dùng nước cất được cho đầy đủ các thuốc thử như trên làm mẫu trắng. Ghi kết quả hấp thụ qua thu được, cùng với nồng độ P xây dựng đường thẳng qua gốc tọa độ. Kiểm tra ít nhất một mẫu photphat chuẩn với mỗi đợt phân tích mẫu. 5. Tính toán mg P/L 6. Độ chính xác và sai số Độ chính xác và sai số được đưa ra trong bảng 4500-P:I dành cho phương pháp cũ trong ấn bản thứ 13. Phương pháp hiện tại khác ở tỉ lệ thuốc thử, ngoài ra không có dung môi và điều kiện axit. Phương pháp này được đem đối chiếu độ chính xác và sai số với phương pháp cũ với cả 2 mẫu nước cất và nước sông biết nồng độ P là 228 µg P/L, kết quả như bảng 4500-P:II
