离子色谱法等度淋洗测定聚磷酸铵聚合率.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：离子色谱法等度淋洗测定聚磷酸铵聚合率陈秀娟（云南天安化工有限公司，云南安宁 ）摘要：聚合率是衡量聚磷酸铵产品质量的重要指标，根据 标准方法，利用离子色谱法梯度淋洗检测聚磷酸铵中正磷酸盐的含量，从而间接计算出聚合率。实验中根据万通离子色谱 型特性，利用梯度淋洗和等度淋洗进行方法摸索，梯度淋洗容易受压力波动、流动相比例、试剂纯度影响，使基线漂移大。而等度淋洗对仪器试剂要求不高，分析条件稳定单一、简单易于操作，测定样品相对标准偏差为 、加标回收率为 ，满足分析检验要求。关键词：聚合率；聚磷酸铵；离子色谱；等度淋洗中图分类号：；文献标识码：文章编号：（）（，）：，：；前言近年来，聚磷酸铵逐渐进入肥料生产领域，并在欧美等发达国家广泛应用。聚磷酸铵是一种含 和 的聚磷酸盐，按其聚合度可分为低聚、中聚以及高聚种，其聚合度越高水溶性越小，反之则水溶性越大。是兼具速溶性与缓释性的长效肥料，磷利用率较高。可以作为 、的升级换代产品，是一种性能优良的特肥或特肥原料。聚磷酸铵除用作各种肥料的配料外，还用作扑灭森林和山林火灾的重要化学品，以及木材的防火浸渍剂。云南天安化工有限公司是云南云天化股份有限公司第一大高浓度磷复肥生产基地。拥有年产高浓度磷复肥 万 、湿法磷酸 万 、硫酸 万 、合成氨 万 的生产装置，公司围绕磷复肥产品结构调整和市场需求，根据现有条件发展聚磷酸铵及特种微粒肥有一定优势。基于上述背景，产品转型升级研发创新平台的建设，不仅可以依托于公司的原料优势，开发新型聚磷酸铵肥料及其连续法生产工艺，同时有利于实现传统基础肥的升级，对于实现公司肥料产品结构调整，增强新技术、新产品的产业化技术转化，支撑公司肥料产业发展具有重要意义。目前公司已研发出水溶性聚磷酸铵和农用型聚磷酸铵，聚磷酸铵应用到肥料领域中除了分析有效磷和总氮外，还要分析聚合率，采用离子色谱法检测，可一次分析多批样品，提高工作效率、降低劳动强度。所以探寻能够准确测聚合率的方法十分重要。实验部分 仪器设备离子色谱：瑞士万通 型离子色谱，阴离子色谱柱；水性滤膜：带针头过滤器，过滤样品；全玻璃微孔滤膜过滤器：过滤淋洗液。仪器原理及工作条件参考 肥料级聚磷酸铵 检验标准，产品中各种正磷酸盐对色谱柱的亲和力不同导致的吸附保留时间差异，采用梯度淋洗或等度淋洗，使产品中的正磷酸盐及聚合态磷酸盐按顺序洗脱，利用色谱峰面积与正磷酸盐浓度的正相关性得到正磷酸盐含量，样品中有效磷与正磷酸盐含量的差值同有效磷含量的比 年 月云南化工 第 卷第 期 ，值即为产品聚合率。仪器工作参数见表。表 仪器工作参数序号工作参数设定条件进样体积 样品环 柱温 流速 电子噪音 基线噪音 蠕动泵转动速率 蠕动泵转动方向逆时针淋洗程序线性 压力 仪器用主要试剂根据 利用离子色谱法检测聚磷酸铵中正磷酸盐的含量，实验中梯度淋洗 通道采用 淋洗液、通道采用 淋洗液，等度淋洗采用淋洗液，配置表 所示一系列氢氧化钠溶液作为淋洗液，常用再生液为 。表 仪器所需试剂序号试剂名称浓度（）淋洗液 淋洗液 淋洗液 再生液 分析 中 所 用 的 水 为 高 纯 水，电 阻 率 不 小 于 。优级纯试剂：磷酸二氢钾（）、氢氧化钠、硫酸。表 中淋洗液用全玻璃微孔滤膜过滤器过滤方可使用。标准曲线溶液的配制正磷酸盐标准溶液以（）计：。称取 在 干燥至恒重的优级纯磷酸二氢钾至 烧杯中，加入 水，搅拌溶解，溶解后转移至 容量瓶中，定容。分别移取不同体积的正磷酸盐标准溶液，配制质量浓 度 为 、的正磷酸盐（以 计）标准工作曲线序列溶液。实验方法称取 试样，置于 烧杯中，加水润湿，转移至 容量瓶中，加水到刻度，定容，用滤纸干过滤后用 带针头过滤器过滤在样品管中。溶液待离子色谱测定。实验结果处理 正磷酸盐含量正磷酸盐含量，以五氧化二磷的质量分数计，按下面公式计算：（）式中：为样品称样量，单位为 ；为由标准曲线计算出来的正磷酸盐质量浓度，；为空白溶液中正磷酸盐质量浓度，；为稀释倍数（水溶性聚磷酸铵 ）。聚合率聚合率 按下列公式计算 式中：为试样中有效磷质量分数；为试样中正磷酸盐质量分数；计算结果保留到小数点后 位。结果与讨论 色谱柱的选择 是一种可通用的阴离子柱，具备中等容量及特殊选择性，可以处理浓度差别大的样品。压力波动、更换淋洗液、以及较大的样品通量，较长时间均不会影响该柱的分离效率 ，此色谱柱满足分析要求。淋洗液流速的选择通常淋洗液流速越大各离子的保留时间就越短，流速的增加受分离柱最大操作压力的限制，在满足分离效率的前提下适当增加流速可以缩短保留时间 。实验中保持其他条件不变，分别设定流速为 、进行实验，根据实验结果，综合考虑分离度和保留时间两者的影响，选择淋洗液流速为 。不同淋洗程序的确定正磷酸盐、聚合态磷酸盐在阴离子柱上强保留，并且保留时间很接近，采用梯度淋洗进行洗脱，洗脱程序见表 。表 梯度淋洗程序 （）（）：；：年 月云南化工 第 卷第 期 ，实验中，杂质和主成分极性相差很大，杂质能全部洗脱出来，正磷酸根峰形大，峰形尖，在进行梯度淋洗时，当用 进行洗脱，需要相应的高容量抑制器进行抑制背景电导。在每次运行样品之间，需设置平衡时间让系统中流动相的比例达到初始流动相比例。梯度淋洗容易受试剂纯度、压力影响波动，基线漂移大，见图 ，方法的开发和优化比较复杂。由于聚磷酸铵中杂质含量低，杂质与主峰、溶剂峰分离度好，通过实验用 等度淋洗，便于方法设置，采用优级纯试剂淋洗，基线稳定，见图 ，能满足分析要求。所以聚磷酸铵产品采用 等度淋洗分析聚磷酸聚合率。图 梯度淋洗基线图图 等度淋洗基线图 标准曲线制作将、的正磷酸盐（以 计）工作曲线序列标准溶液置于进样管中，按照离子色谱操作步骤进样，得到对应谱图。见图 。从图 看出正磷酸根保留时间 左右，以保留时间定性，以峰面积定量，绘制标准曲线，见图 。年 月云南化工 第 卷第 期 ，图 不同浓度 （以 计）标准溶液离子色谱图图 （以 计）溶液标准曲线图 精密度选用水溶性聚磷酸铵 、样品用离子色谱法进行精密度测定，重复测定 次，并计算测定值的相对标准偏差，结果见表 。从表 可以看出，离子色谱法分析正磷酸盐含量重复测定 次结果的相对标准偏差在 之间。测定结果精密度好、重现性好，能满足分析要求。表 正磷酸盐（以 计）分析结果精密度样品序号称样质量 平均值（）年 月云南化工 第 卷第 期 ，加标回收率在样品溶液中加入适量正磷酸盐标准溶液，上机测定，以保留时间定性，以峰面积定量，结果见表 。从表 可以看出，用离子色谱法采样等度淋洗后分析正磷酸盐含量，加标回收试验回收率在 之间，分析准确度好，完全能满足分析检验要求。表 聚磷酸铵样品加标回收实验样品编号称样质量 测定值（）加标值（）加标后测定值（）回收率 聚合率测定取 个水溶性聚磷酸铵样品按照 节方法对样品中正磷酸盐含量进行测量，按 节结果处理分析数据，并得出聚合率，结果见表 。从表 可以看出正磷酸盐含量的测定，经过两次独立测试，结果绝对差值不大于 ，重复性好，满足 肥料级聚磷酸铵标准要求。表 聚磷酸铵聚合率（以平均值计算聚合率）样品序号称样质量 测定值（）（正磷酸盐）平行绝对偏差 （正磷酸盐）（有效磷）聚合率 结论）采用等度淋洗测定聚磷酸铵中的正磷酸盐含量，降低了梯度淋洗容易受压力波动、流动相比例、试剂纯度、基线漂移大的影响。同时，正磷酸盐在多聚磷酸盐之前出峰，不受多聚磷酸盐的干扰，总的分析时间小于 。）采用等度淋洗测定聚磷酸铵中的正磷酸盐含量，再计算出聚磷酸铵聚合率。相对标准偏差为 、加标回收率为 ，分析方法准确。通过聚磷酸铵的检测有效指导了聚磷酸铵新工艺生产，为科研和生产提供了有力的技术支持。参考文献：中华人民共和国化工行业标准 肥料级聚磷酸铵：北京 化工行业出版社，瑞士万通 型离子色谱仪标准操作程序（）吴豫强，张莹莹 离子色谱等度、梯度淋洗在工业铝酸钠溶液分析中的应用 轻金属，（）：收稿日期：作者简介：陈秀娟（），女，云南宣威人，本科，主要从事化工分析工作。