抗坏血酸还原法测定工作场所空气中的磷酸含量

侯霞，赵雁冰，张文超，麻兵继

（1.唐山出入境检验检疫局，河北唐山063000；2.河南农业大学，河南郑州450002）

抗坏血酸还原法测定工作场所空气中的磷酸含量

侯霞1，赵雁冰1，张文超1，麻兵继2

（1.唐山出入境检验检疫局，河北唐山063000；2.河南农业大学，河南郑州450002）

为了建立工作场所空气中磷酸含量的测定方法，利用磷酸与钼酸铵生成磷钼酸铵，抗坏血酸再将磷钼酸铵还原生成蓝色络合物的性质，对抗坏血酸还原法进行了优化。结果表明：空气样品中加入4.5 mol/L硫酸溶液4.0 mL、40 g/L钼酸铵溶液1.0 mL、17 g/L抗坏血酸溶液1.5 mL，沸水浴显色反应25 min，最后在815 nm波长处进行检测，磷酸检出限为0.016 μg/mL，最低检出浓度为0.011 μg/mL（以采集75 L空气样品计），测定范围2～200 μg，回收率98.0%～101.7%。该方法简单快捷、灵敏度高、试剂用量少，适合工作场所空气中的磷酸含量测定。

空气；检测；磷酸；抗坏血酸还原法

磷酸是一种重要的无机酸，在磷酸盐制造、医药、印刷、冶金等行业中广泛应用。磷酸蒸汽或雾对眼睛、鼻、喉、上呼吸道具有刺激性作用，误服磷酸液体会引起恶心、呕吐、腹痛、血便或休克，直接接触皮肤或眼睛可导致灼伤、鼻粘膜萎缩、鼻中隔穿孔。目前，常用的空气中磷酸含量测定方法有分光光度法[1～7]和离子色谱法[8～12]。综合比较后发现这2种方法均存在一些不足，其中，分光光度法线性关系好、检出限低，但还原剂复杂[3]；离子色谱法灵敏度低、选择性好，但成本较高[9]。根据磷酸在强酸性条件下与钼酸铵反应生成磷钼酸铵，再被抗坏血酸还原生成蓝色络合物的性质，建立了工作场所空气中磷酸含量的分光光度测定方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用水为超纯水。试剂除磷酸二氢钾为优级纯外，其他均为分析纯。分别将钼酸铵、抗坏血酸和硫酸配制成浓度为40 g/L、17 g/L和4.5 mol/L的水溶液。

1.2 试验方法

1.2.1 磷酸标准溶液的配制准确称取干燥过的磷酸二氢钾0.138 9 g，溶于水后定量转移入100 mL容量瓶中，定容至刻度，配制成浓度为1.0 mg/mL的磷酸标准储备液。使用的磷酸标准溶液浓度为20 μg/mL，现用现稀释。

1.2.2 标准曲线的绘制取6支50 mL具塞的比色管，分别加入0.3、0.5、0.7、1.0、1.5、2.0 mL磷酸标准溶液，配制成相当于0.12、0.20、0.28、0.40、0.60、0.80 μg/mL磷酸的标准系列溶液。依次加入硫酸溶液4.0 mL、钼酸铵溶液1.0 mL、抗坏血酸溶液1.5 mL，定容，摇匀后沸水浴加热25 min，在冷水中冷却至室温后，用DK-S26型分光光度仪（日本）测定815 nm波长处的吸光值，绘制磷酸标准曲线（图1）。

图1 磷酸标准曲线Fig.1 Phosphoric acid standard curve

1.2.3 测定方法的优化在700~900 nm波长范围内进行扫描，选择吸光值最大处的波长为最佳吸收波长；硫酸标准溶液用量设1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL计6个处理；显色剂钼酸铵溶液用量设0.3、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 mL计6个处理；还原剂抗坏血酸溶液用量设0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL计6个处理；显色温度设50℃、70℃和沸水浴3个处理，分别加热5、10、15、20、25和30 min。然后按照“1.2.2”的方法，其他因素保持不变，以确定最佳显色波长、硫酸溶液用量、显色剂用量、还原剂用量、显色温度和时间。

1.2.4 样品处理用微孔滤膜采集某钢厂周围空气中的磷酸雾，然后将滤膜放入小烧杯中，并添加超纯水10 mL浸泡10 min；取样液4 mL于50 mL具塞的比色管中，按照优化的测定方法，测定815 nm波长处的吸光值。

1.2.5 优化测定方法的线性范围、检出限和定量限以纯水代替试样，加入其他试剂，对12个空白溶液进行测定。根据公式，计算检出限；以吸光值为0.02所对应的浓度为定量限，确定最低检出浓度。

式中，LOD为检出限；A为815 nm波长处的吸光值；k为斜率。

2 结果与分析

2.1 测定方法的优化

2.1.1 显色波长磷酸标准溶液在700～900 nm波长范围内的吸收曲线（图2）表明，磷钼蓝化合物在815～820 nm波长处有最大吸光值。因此，确定最佳吸收波长为815 nm。

图2 磷钼蓝吸收曲线Fig.2 Absorption curve of phosphomolybdate blue

2.1.2 硫酸溶液用量硫酸溶液加入量对显色效果影响较大（图3）。随着硫酸溶液加入量的增加，吸光值基本呈不断降低趋势，其中，硫酸溶液加入量＜3.0 mL时，吸光值较大，是由于在较低酸度溶液中，抗坏血酸直接还原钼酸铵生成较深的蓝色溶液，但是显色不稳定；硫酸溶液加入量为3.0～5.0 mL时，反应生成磷钼蓝复杂化合物，且吸光值比较稳定；硫酸溶液加入量＞5.0 mL时，吸光值下降，这是由于随着酸度的增大，抗坏血酸脱H能力降低，导致还原能力降低。因此，选择硫酸溶液的加入量为4.0 mL。

2.1.3 显色剂用量钼酸铵溶液加入量对显色效果影响较大（图4）。随着钼酸铵溶液加入量的增加，吸光值呈快速升高—缓慢升高—缓慢降低的变化趋势，其中，钼酸铵溶液加入量为0.8～1.2 mL时，吸光值变化不大，说明显色基本稳定；钼酸铵溶液加入量＞1.2 mL时，吸光值略有下降。为了使钼酸铵与磷酸反应充分，且显色稳定，选择钼酸铵溶液的适宜加入量为1.0 mL。

图4 .钼酸铵溶液用量对吸光值的影响Fig.4 Effect of amount of ammonium molybdate solution on the absorbance

2.1.4 还原剂用量抗坏血酸溶液加入量对显色效果影响较大（图5）。随着抗坏血酸溶液加入量的增加，吸光值不断增大，其中，抗坏血酸溶液加入量＞1 mL时，吸光值变化较小。为了使抗坏血酸与磷酸反应充分，且显色稳定，选择抗坏血酸溶液加入量为1.5 mL。

图5 抗坏血酸溶液用量对吸光值的影响Fig.5 Effect of amount of ascorbic acid solution on the absorbance

2.1.5 显色温度和时间显色稳定性试验结果（图6）显示，随着加热时间的延长，3种显色温度处理的吸光值均不断增大，其中，沸水浴处理的吸光值最大，且在加热20～30 min后显色基本稳定。因此，确定最佳显色温度与时间为沸水浴中加热25 min。

2.2 优化测定方法的线性范围、检出限和定量限

图6 不同显色温度与时间对吸光值的影响Fig.6 Effects of different tem peratures and times on absorption value

采用优化后的方法测定空气中的磷酸含量，其检出限为0.016 μg/mL，定量限为0.086 μg/mL，最低检出浓度为0.011 μg/mL（以采集75 L空气样品计）。该方法在2～200 μg磷酸含量范围内呈现良好的线性关系。

2.3 精密度与加标回收试验

测定结果（表1）显示，采用优化后的方法测定空气中的磷酸含量，回收率为98.0%～101.7%，相对偏差为1.4%。说明该方法回收率高，重现性好。

表1 加标回收率和精密度（n=6）Table 1 Recovery and precision of the method

3 结论与讨论

通过对测定方法的优化，最终确定工作场所空气中磷酸含量的测定方法为：样品中加入4.5mol/L硫酸溶液4.0mL、40 g/L钼酸铵溶液1.0 mL、17 g/L还原剂抗坏血酸溶液1.5 mL，沸水浴中显色反应25 min，最后在815 nm波长处进行检测。该方法操作简单、快速，检出限低，精密度高，重现性好，且还原剂抗坏血酸对环境及人体无毒害作用，对环境无污染，用于工作场所空气中磷酸含量的检测有实际应用价值。

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Determ ination of Phosphoric Acid Content in the Air of W orkplace using Ascorbic Acid Reduction M ethod

HOU Xia1，ZHAO Yan-bing1，ZHANG Wen-chao1，MA Bing-ji2
（1.The Entry and Exit Inspection and Quarantine Bureau of Tangshan，Tangshan 063000，China；2.He’nan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

To establish a method for the determination of phosphoric acid in the air of workplace，the ascorbic acid reduction method was optimized，under the acidic conditions，phosphoric acid reacts with ammonium molybdate to generate the ammonium phosphomolybdate.Ammonium phosphomolybdate then reacted with ascorbic acid to generate the blue complex.The results showed that the air samples with 4.0 mL of 4.5 mol/L sulphuric acid，1.0 mL 40 g/L ammonium molybdate solution，1.5 mL 17 g/L ascorbic acid solution，chromogenic reaction of 25 min in a boiling water bath，finally are tested under a wavelength of 815 nm，phosphoric acid detection limit is 0.016μg/mL，and the minimum detectable concentration is 0.011μg/mL（Collect 75 L air samples）. This method is simple，fast，high sensitive，and less reagents consumption.The determination range of 2-200μg，the recovery rate is 98%-101.7%.This method will provide a better choice for the phosphorylation determination in the workplace air.

Air；Detection；Phosphoric acid；Ascorbic acid reduction method

R134.4

：A

：1008-1631（2017）02-0105-04

2016-10-21

河南省基础与前沿技术研究计划项目（142300413208）

侯霞（1979-），女，河南周口人，工程师，硕士，主要从事食品安全分析工作。E-mail：houxia1213@sina.com。