洗衣粉中磷含量的測(cè)定

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1前言 3\o"CurrentDocument"1.1概述 3\o"CurrentDocument"1.2洗衣粉中的磷是引起水體污染的原理 4\o"CurrentDocument"1.3禁磷原因 4\o"CurrentDocument"1.4國(guó)、內(nèi)外禁磷現(xiàn)況 5\o"CurrentDocument"2實(shí)驗(yàn)部分 5\o"CurrentDocument"2.1實(shí)驗(yàn)原理 5\o"CurrentDocument"2.2主要儀器與試劑 6\o"CurrentDocument"2.3實(shí)驗(yàn)方法 62.3.1相關(guān)試劑的配制： 62.3.2配制標(biāo)準(zhǔn)溶液 62.3.4測(cè)定最大吸收波長(zhǎng) 62.3.5繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線 62.3.6測(cè)定洗衣粉試樣 6\o"CurrentDocument"3結(jié)果與討論 7\o"CurrentDocument"3.1原始數(shù)據(jù)整理，粗測(cè)最大吸收波長(zhǎng) 7\o"CurrentDocument"3.2繪制吸收曲線 7\o"CurrentDocument"3.3.求出洗衣粉式樣中的磷含量 7\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 8\o"CurrentDocument"致謝 9洗衣粉中磷含量的測(cè)定摘要近年來，各個(gè)地區(qū)為了防止水體富營(yíng)養(yǎng)化，都相繼實(shí)施禁磷措施。這其中，洗衣粉是磷——這一水體污染源的主要來源。本文采用分光光度法，先通過配制一系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定其吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后測(cè)定經(jīng)過處理的洗衣粉試樣的吸光度，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，得出其磷含量為592.5mg/L。關(guān)鍵詞：磷含量分光光度計(jì)法洗衣粉Abstract:Inrecentyears,eachregioninordertopreventwatereutrophication,andphosphorusinimplementingmeasuresoneafteranother.Thedetergentisphosphorus-themainsourceofthewaterpollution.Basedonthespectrophotometricmethod,firstbyconfectingconcentrationrangeofstandardsolution,determinationoftheabsorbance,drawstandardcurve.Andthendeterminetheabsorbanceofwashingpowdersamplesareprocessed,controlstandardcurveequation,obtainthephosphoruscontentis592.5mg/L.Keywords:Phosphoruscontent;Spectrophotometermethod;Washingpowder1前言據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署等機(jī)構(gòu)對(duì)全球水質(zhì)監(jiān)測(cè)的報(bào)告，目前全世界約有30%-40%的湖泊水庫(kù)出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化的現(xiàn)象。在我國(guó)，長(zhǎng)江、淮河、太湖、巢湖等很多江河湖泊都不同程度地存在富營(yíng)養(yǎng)化問題。據(jù)專家對(duì)巢湖水污染的調(diào)查，水中的磷含易超過標(biāo)準(zhǔn)的3.4倍。而含磷量的增加皆源于含磷的洗衣粉。南京玄武湖水中的磷70.8%來自生活污水。太湖藍(lán)藻爆發(fā)主要原因之一也因?yàn)橄匆路鄣呐湃?、使水中含磷量劇增。洗衣粉本是清潔之物，如今卻成了污染的元兇。1.1概述洗衣粉是由多種化學(xué)成分組成的混合物，起主要做用的是表面活性劑：烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇聚氯乙烯醚、環(huán)乙烷和環(huán)氯丙烷等。這些表面活性劑可直接用來作為洗滌劑使用。但去污效果并不十分理想，而且成本高。因此，配制洗衣粉時(shí)還要加入一些助劑和輔助劑，使洗衣粉的性能更加完善，貯存和使用更加方便。洗衣粉通用的助劑分為無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽兩大類，按洗衣粉是否含有磷，又分為含磷洗衣粉和無(wú)磷洗衣粉。含磷洗衣粉中應(yīng)用較為普遍的是三聚磷酸鈉、三聚磷酸鈉中陰離子具有較強(qiáng)的鏊合能力、并對(duì)微細(xì)的無(wú)機(jī)離子或脂肪微滴具有分散、乳化、膠溶做用，大大提高了洗衣粉的洗凈作用。但三聚磷酸鈉和硅酸鈉對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的刺激作用。磷是所有生物生命所必須的元素，它的作用不能被任何其他養(yǎng)分所代替，但磷也與環(huán)境退化有關(guān)，這主要是含磷污水被排放到河流、湖泊中，造成水體中生物富營(yíng)養(yǎng)化。水體富營(yíng)養(yǎng)化是指在人類活動(dòng)的影響下，生物所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。在自然條件下，湖泊也會(huì)從貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，不過這種自然過程非常緩慢。而人為排放含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化則可以在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)。水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象時(shí)，浮游藻類大量繁殖，形成水華。因占優(yōu)勢(shì)的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在海洋中則叫做赤潮或紅潮。1.2洗衣粉中的磷是引起水體污染的原理洗衣粉中的？進(jìn)入湖泊后其中一部分轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽，如PO43-、HPO42-、H2PO4-，其中大部分與懸浮顆粒結(jié)合存在，可作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被藻類吸收。但這些鹽溶解度小，在水中的濃度也較低。另一部分則仍以聚合物的形式存在于水體中如P2O74-、P3O105-、HP3O92-、CaP2072-,也可為藻類吸收。洗衣粉中的？進(jìn)入湖泊后，便參加生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，構(gòu)成水生物個(gè)體和生物群落，并經(jīng)由自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物等所組成的營(yíng)養(yǎng)級(jí)依次轉(zhuǎn)化遷移。然而總磷中有相當(dāng)一部分磷的形態(tài)是生物不能吸收利用的，這部分磷對(duì)水質(zhì)沒有什么直接影響。水體中生物可利用磷代表可被藻類吸收生長(zhǎng)所潛在利用的磷，包括溶解態(tài)磷和顆粒態(tài)生物可利用磷兩部分。溶解態(tài)磷是指能通過0.45um濾膜的無(wú)機(jī)磷酸鹽，是生物可直接利用的磷形態(tài)，稱為溶解態(tài)反應(yīng)磷。據(jù)有關(guān)人員對(duì)我國(guó)三個(gè)湖泊(玄武湖、太湖、五里湖)中的藻類對(duì)磷吸收快慢的研究表明，溶解反應(yīng)磷的利用效率都是在一天以內(nèi)達(dá)到最大值，其次是總?cè)芙饬?，僅稍慢于溶解反應(yīng)磷達(dá)到最大利用率，表明湖水中溶解的磷形態(tài)尤其是正磷酸鹽類是最先被藻類利用的。但是水體中可溶性P很有限，它們很容易與Ca2+、Fe2+、A13+等生成難溶性沉淀物，沉積于底部，作為受納水體藻類及其它水生植物生長(zhǎng)的長(zhǎng)期磷源。聚積于底泥中的P的存在形式和數(shù)量，決定于水中的P與底泥中的磷的交換情況。水中的P經(jīng)無(wú)機(jī)P生物吸收和有機(jī)P沉淀而除去。沉淀物中顆粒態(tài)P通過懸浮作用與湍流擴(kuò)散作用而釋放到上層水中。就可溶性P而言，當(dāng)沉積物空隙水中溶解的無(wú)機(jī)磷的濃度超過上覆水中P的濃度時(shí)，溶解性無(wú)機(jī)P才能被釋放至表層水中。湖泊中P的循環(huán)大體可以看作是一個(gè)動(dòng)態(tài)的穩(wěn)態(tài)體系。在湖泊底質(zhì)中的P起著營(yíng)養(yǎng)庫(kù)的作用。底質(zhì)P的釋放是上層水中可溶性P的主要來源之一，它的釋放速度受諸多因素的影響。武漢東湖底泥釋磷狀況的探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，環(huán)境因素，如溫度、PH值、溶解氧、攪動(dòng)等，和底泥磷形態(tài)都能影響底泥磷的釋放，升高水溫和攪動(dòng)上覆水均能加速磷釋放，上覆水中性時(shí)(PH=7.4)，底泥釋磷量最低，在較高或較低PH值時(shí)，底泥釋磷量倍增，厭氧條件下底泥釋磷量是好氧條件下的30倍。底泥中不同形態(tài)的磷與底泥磷釋放量有不同程度的相關(guān)性，其中可溶性磷和鐵磷對(duì)底泥釋磷貢獻(xiàn)尤為重要。1.3禁磷原因世界上許多海洋國(guó)家都不同程度地遭受過赤潮的危害。如日本瀨戶內(nèi)海在1976年發(fā)生赤潮326次［2］。1967—1991年間，這一海域共發(fā)生4448次赤潮，造成漁業(yè)生產(chǎn)危害大421次，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千億日元。目前，水體的富營(yíng)養(yǎng)化已經(jīng)成為我國(guó)一個(gè)較為突出的環(huán)境問題。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，1989年8月至10月，渤海沿岸發(fā)生一次大面積赤潮，致使1989年渤海海域天然對(duì)蝦的捕撈量比1988年同期減少51%，僅此一項(xiàng)，經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)2400萬(wàn)元⑶；1990年沿海共記錄到34次赤潮；1998年3月中旬爆發(fā)的赤潮，造成深圳市、珠江海市、惠東縣等地海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖死魚3000多噸，直接經(jīng)濟(jì)損失超過4000萬(wàn)人民幣；1998年下半年發(fā)生在渤海灣的赤潮，為我國(guó)有史以來面積最大，持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，損失最嚴(yán)重的一次赤潮，給沿海水產(chǎn)業(yè)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為5億多元⑷。許多大型湖泊，如巢湖、太湖、鄱陽(yáng)湖、滇池等，都已經(jīng)處于富營(yíng)養(yǎng)或重營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，而且一些河流在部分河段也出現(xiàn)了富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象嘰如黃浦江流域，珠江廣州河段等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)主要湖？自處于因氮、磷污染而導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的占統(tǒng)計(jì)湖泊的56%。藻類是富營(yíng)養(yǎng)化的主體，它的生長(zhǎng)速度直接影響水質(zhì)的狀態(tài)。在合適的光照、溫度、PH值和充分具備營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的條件下，藻類光合作用的總反應(yīng)式為:106CO+16N0一+HP02一+122H0+18H++能量+微量元素2 3 4 2C106H263O110N16P（藻類原生質(zhì)）+1380根據(jù)Leibig最小定理，植物的生長(zhǎng)取決于外界供給它們的養(yǎng)分中最少的一種。從藻類原生質(zhì)C106H263O110N16P可以看出，生產(chǎn)1kg藻類，需要消耗碳358g，氧496g，氮63g，磷9g，磷是最小限制因素，因而就是導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的決定因素，即1g磷就可使藻類生長(zhǎng)約100只。我國(guó)目前合成洗滌劑的年銷售量為300萬(wàn)噸左右，如果按平均15%的含磷量計(jì)算，那么通過洗滌廢水就有大約45萬(wàn)噸磷被排放到地面水中，已大大超過了水體自身降解N.P的能力。據(jù)有關(guān)人員研究發(fā)現(xiàn)：太湖宜溧河流域內(nèi)總磷發(fā)生量為3540.98t/a,進(jìn)入太湖的總磷量為157.43t/a,流域內(nèi)總磷的入湖率為4.45%。流域內(nèi)洗衣粉排磷發(fā)生量為336.20t/a,洗衣粉排磷入湖量為27.71t/a，洗衣粉排磷量占入湖總量的比例為17.60%。因此，洗衣粉“禁磷”措施在全太湖流域的實(shí)施，可削減為17.6%的總?cè)牒琢?，這對(duì)減輕太湖富營(yíng)養(yǎng)化狀況，緩解藻花的暴發(fā)，改善太湖水環(huán)境起到一定的作用。1.4國(guó)、內(nèi)外禁磷現(xiàn)況除美國(guó)、西班牙和法國(guó)還生產(chǎn)低磷洗滌劑外，其它歐洲國(guó)家?guī)缀跞繉?shí)現(xiàn)了洗滌劑無(wú)磷化。日本在1988年，無(wú)磷洗衣粉的產(chǎn)量就以占到總量的97%，成為目前洗滌劑行業(yè)中無(wú)磷化程度最高的國(guó)家之一。我國(guó)江、河、湖、海水體？的數(shù)量，大大超出了我國(guó)環(huán)境保護(hù)法所規(guī)定的磷含量0.1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)，有的地區(qū)竟達(dá)到50mg/L，城市生活水中磷70%來自洗滌劑陷。為此自1998年以來，太湖、滇池和巢湖等湖？自水系及深圳、大連和杭州等城市，以地方法規(guī)或有關(guān)部門公告的方式宣布禁止使用，銷售洗滌劑。2000年3月1日起，山東實(shí)施全省禁磷，遼寧也于2000年7月1日就開始了全省禁磷。2實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)原理洗衣粉中的磷經(jīng)預(yù)處理會(huì)轉(zhuǎn)化成PO43-的形式存在，PO43-在酸性介質(zhì)下同鉬酸銨生成磷鉬雜多酸反應(yīng)式為：P043-+12Mo04-+24H++3NH4+—(NH4)3PO4-12MoO3+12H2O，生成磷鉬雜多酸立即被抗壞血酸還原，生成藍(lán)色的低價(jià)鉬的氧化物即鉬藍(lán)。實(shí)驗(yàn)過程中采用分光光度計(jì)來測(cè)定樣品中的磷含量，其原理是朗伯一比爾定律，闡述為：光被透明介質(zhì)吸收的比例與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)；在光程上每等厚層介質(zhì)吸收相同比例值的光。也就是光被吸收的量正比于光程中產(chǎn)生光吸收的分子數(shù)目，用式子表示為：log(Io/I)=Ebc,公式中Io和I分別為入射光及通過樣品后的透射光強(qiáng)度；log(Io/I)稱為吸光度^為樣品濃度；b為樣品池厚度E為光被吸收的比例系數(shù)。2.2主要儀器與試劑722型分光度計(jì)、50mL比色管(7個(gè))、250mL容量瓶、H2SO4溶液(1+1)、NaOH溶液(1mol/L)、抗壞血酸(100g/L)、鉬酸鹽、酚酞指示劑、磷標(biāo)準(zhǔn)操作溶液、洗衣粉式樣。2.3實(shí)驗(yàn)方法2.3.1相關(guān)試劑的配制：抗壞血酸溶液，溶解10g抗壞血酸于水中，稀釋至100mL，儲(chǔ)存于棕色試劑瓶中備用。鉬酸鹽溶液，分別溶解6.5g鉬酸銨、0.18g酒石酸銻鉀于50mL水中，不斷攪拌下將鉬酸銨溶液徐徐加到150mL(1+1)H2SO4溶液中，再加入酒石酸銻鉀溶液，混勻，儲(chǔ)存于棕色試劑瓶中備用。樣品預(yù)處理，將洗衣粉溶液超聲脫氣10min,移取10.00ml洗衣粉至250ml容量瓶中，加200ml水，加2滴酚酞，滴加1mol/LNaOH至溶液呈為紅色，再加(1+1)H2SO4至微紅色剛好褪色，定溶搖勻。2.3.2配制標(biāo)準(zhǔn)溶液準(zhǔn)確吸取0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液(50mg/L)于比色管中，移取5.00mL處理過的洗衣粉樣品于比色管中，分別用水稀釋至約50mL，在搖動(dòng)下向加入1mL抗壞血酸溶液，30s后加2mL酸性鉬酸鹽溶液，混勻，加熱20分鐘，冷卻。2.3.4測(cè)定最大吸收波長(zhǎng)選用含2.00mL磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液的比色管及洗衣粉試樣，以蒸餾水作參比，分別在600—900nm范圍內(nèi)，每隔20nm測(cè)定一次吸光度。找出最大吸收波長(zhǎng)的大致范圍，然后在此范圍內(nèi)每隔5nm測(cè)定一次吸光度，繪制吸光度一吸收波長(zhǎng)關(guān)系曲線，找出最大吸收波長(zhǎng)。2.3.5繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線選擇測(cè)定的最大吸收波長(zhǎng)，以蒸餾水作參比，分別測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，作出標(biāo)準(zhǔn)操作溶液的吸光度一濃度關(guān)系曲線。2.3.6測(cè)定洗衣粉試樣以蒸餾水作參比，在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，求出其濃度。3結(jié)果與討論3.1原始數(shù)據(jù)整理如下，粗測(cè)最大吸收波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm)600620640660680700720740標(biāo)樣A0.2300.2440.2560.2710.2880.3000.2990.286試樣A0.2480.2600.2730.2920.3120.3300.3330.321波長(zhǎng)(nm)760780800820840860880900標(biāo)樣A0.3750.3680.3600.3250.2930.2710.2630.270試樣A0.3020.2910.2950.3140.3440.3750.3810.3893.2繪制吸收曲線據(jù)此判斷磷的最大吸收波長(zhǎng)在700nm左右，根據(jù)細(xì)測(cè)數(shù)據(jù)繪制標(biāo)準(zhǔn)溶液和洗衣粉試樣的A一

入關(guān)系曲線波長(zhǎng)(nm)690695700705710標(biāo)樣A0.2900.2950.3020.2970.291試樣A0.3190.3230.3280.3260.320■330.32■330.320.31<C.30.290.280.27.__ ?'―「一?洗衣粉試樣■■-標(biāo)準(zhǔn)溶液1 1 1 1 1390 695 700 705 710波長(zhǎng)(nm)3.3.求出洗衣粉式樣中的磷含量求出最大吸收波長(zhǎng)為700nm，在此吸收波長(zhǎng)下繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，相關(guān)數(shù)據(jù)如下所示空白對(duì)照1.00mL2.00mL3.00mL4.00mL5.00mL洗衣粉試樣0.0260.1600.2930.3430.5550.6670.324將洗衣粉樣品的吸光度代入上述關(guān)系式，計(jì)算其對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V=(0.324-0.0235)/0.1269=2.37mL，標(biāo)準(zhǔn)溶液的磷含量為50ug/mL，因此洗衣粉中的磷含量C=2.37X50/5X25=592.5mg/L說明:在測(cè)定吸光度時(shí)，如果以蒸餾水作參比，要扣除蒸餾水的吸光度，而空白溶液的吸光度會(huì)有一定的值，標(biāo)準(zhǔn)曲線不會(huì)經(jīng)過原點(diǎn)。如果采用空白溶液作參比，測(cè)定的時(shí)候需要扣除空白溶液的吸光度，其標(biāo)準(zhǔn)曲線是經(jīng)過原點(diǎn)的。在轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽的情況下，本實(shí)驗(yàn)還可以采用離子色譜法、羅丹明6G熒光分光光度法、氣相色譜法等來完成。在測(cè)定最大吸收波長(zhǎng)時(shí)，當(dāng)吸收波長(zhǎng)大于800nm后，吸光度值又會(huì)逐漸增大，造成這一結(jié)果的可能原因是啤酒中含有調(diào)色劑成分焦糖，它也能鉬鹽作用生成顯色成分，從而被測(cè)定。由于洗衣粉中磷的存在形式多種多樣，如果省略了樣品的預(yù)處理步驟，某些磷不會(huì)參與反應(yīng)，從而導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏小。參考文獻(xiàn)劉程，張萬(wàn)福，陳長(zhǎng)明.表面活性劑手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社.第二