一種快速分離并測(cè)定聚磷酸銨中不同形態(tài)磷酸鹽的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種離子交換法分離聚磷酸銨中不同形態(tài)磷酸鹽的方法，該方法通過改進(jìn)GB/T9984.3-2004工業(yè)三聚磷酸鈉離子交換柱色譜法分離測(cè)定不同形式的磷酸鹽的方法，用不同濃度的氯化鉀做淋洗劑，保持pH在4.2-5.0，淋洗速度為3.6mL/min-4.4mL/min，梯度淋洗，從聚磷酸銨中成功分離了正磷酸鹽，焦磷酸鹽，三聚磷酸鹽，四聚磷酸鹽。本發(fā)明方法能快速有效的分離出聚磷酸銨中不同形態(tài)的磷酸鹽，使用試劑廉價(jià)易得，無毒無害；實(shí)施本發(fā)明所需的分離裝置運(yùn)行成本低、技術(shù)要求低、簡(jiǎn)單易用；分離結(jié)果精確度高，穩(wěn)定性好，適合肥料生產(chǎn)企業(yè)使用。
【專利說明】一種快速分離并測(cè)定聚磷酸銨中不同形態(tài)磷酸鹽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于肥料分析領(lǐng)域，具體涉及一種快速分離并測(cè)定聚磷酸銨中不同形態(tài)磷酸鹽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚磷酸銨(Ammonium polyphosphate,簡(jiǎn)稱APP)是一種含氮和磷的聚磷酸鹽,化學(xué)式(NH4PO3) 2，分子通式為(NH4) (n+2) Pn0(3n+ D，當(dāng)η為10-20時(shí)，為水溶性，稱為短鏈APP或水溶性聚銨。當(dāng)η大于20時(shí)，為難溶性，稱為長(zhǎng)鏈APP或水不溶性聚銨。長(zhǎng)鏈APP由于其聚合度高、難于水溶性，用作塑料和涂料的阻燃劑。短鏈APP具有易溶解，氮、磷養(yǎng)分含量高，能螯合金屬離子等優(yōu)點(diǎn)，目前已開始越來越多的進(jìn)入化肥使用領(lǐng)域，特別是大量用作配制高濃度液體復(fù)合 肥料的基礎(chǔ)磷肥。聚磷酸銨中各種磷酸鹽含量與聚磷酸銨的螯合能力和肥料的緩釋性有很大的關(guān)系。因此快速分離水溶性聚磷酸銨中的各種磷酸鹽含量具有非常重要的意義。
[0003]目前測(cè)定不同形式磷酸鹽含量的方法最主要有端基滴定法、核磁共振法、凝膠色譜法、離子色譜法、紙層析法等方法。化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T2770-2008工業(yè)聚磷酸銨中，規(guī)定的測(cè)試方法是端基滴定法和核磁共振法，但端基滴定法中樣品需要前處理，檢測(cè)結(jié)果受水解、殘余銨離子和磷酸鹽雜質(zhì)等因素的影響，核磁共振法對(duì)設(shè)備要求高，難以普遍使用。離子交換色譜法，必須要有已知聚合度的聚磷酸銨作參照且儀器價(jià)格昂貴，給實(shí)際生產(chǎn)中檢測(cè)帶來了不便。紙層析法操作復(fù)雜，所用的有機(jī)試劑有一定的毒性，長(zhǎng)期接觸對(duì)身體有害。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9984.3-2004工業(yè)三聚磷酸鈉中用離子交換色譜法分離測(cè)定不同形式的磷酸鹽，其樹脂PH值為4.5-5.0，淋洗速度為5.5 mL/min-6.0 mL/min,淋洗液氯化鉀的濃度和用量依次為 0.15 mol/L 70 mL,0.25 mo 1/L 90 mL,0.5 mol/L 90 mL,0.75 mol/L 70mL。用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9984.3-2004對(duì)聚磷酸銨中不同形態(tài)磷酸鹽進(jìn)行分離，出現(xiàn)洗脫峰分不開、洗脫峰拖尾、淋洗不完全等現(xiàn)象。故國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9984.3-2004不能直接用于聚磷酸銨中不同形態(tài)磷酸鹽的分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)分離聚磷酸銨中不同形態(tài)磷酸鹽的技術(shù)難題，提供一種離子交換法分離聚磷酸銨中不同形態(tài)的磷酸鹽的方法，實(shí)現(xiàn)各種形態(tài)的磷酸鹽簡(jiǎn)單、快速、精確的分離。
[0005]本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種離子交換法分離聚磷酸銨中不同形態(tài)磷酸鹽的方法，包括以下步驟:
51.填裝離子交換柱，根據(jù)本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)填裝，可參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9984.3-2004裝柱；
52.離子交換柱子采用酸活化并調(diào)節(jié)pH值至4.2^5.0，備用；
53.將待測(cè)聚磷酸銨試樣溶液加入離子交換柱中，然后依次采用濃度為0.15 mol/L、0.25 mol/L、0.4 mol/L和0.5 mol/L的氯化鉀溶液梯度淋洗，所述濃度為0.15 mol/L、0.25mol/L、0.4 mol/L和0.5 mol/L的氯化鉀溶液的體積分別是聚磷酸銨試樣溶液體積的12倍、15倍、15倍和11倍；四種不同濃度的氯化鉀溶液分別洗脫分離正磷酸鹽，焦磷酸鹽，三聚磷酸鹽和四聚磷酸鹽四種不同形態(tài)磷酸鹽； S4.收集相應(yīng)洗脫液、測(cè)定各洗脫液磷含量并繪制洗脫曲線。
[0006]所述酸活化可先采用50mL濃度為2 mol/L的鹽酸淋洗，再用水先慢速淋洗，再以
3.6 mL/min-4.4 mL/min 的速度淋洗。
[0007]本發(fā)明的洗脫淋洗速度可采用本領(lǐng)域常規(guī)淋洗速度，如參照國(guó)標(biāo)GB/T9984.3-2004方法的淋洗速度，作為一種優(yōu)選方案，步驟S3中所述洗脫的淋洗速度為3.6mL/min^.4 mL/min,在這個(gè)淋洗速度范圍內(nèi)，分離效果較佳。
[0008]優(yōu)選地，所述各濃度氯化鉀溶液中含有0.5-2%的緩沖溶液。
[0009]作為最優(yōu)選方案，所述各濃度氯化鉀溶液中含有1%的緩沖溶液 優(yōu)選地，所述聚磷酸銨試樣溶液中聚磷酸銨的質(zhì)量濃度為0.2%。
[0010]優(yōu)選地，所述聚磷酸銨試樣溶液中還含有2%的緩沖溶液。
[0011]本發(fā)明為了有效的洗脫分離正磷酸鹽，焦磷酸鹽，三聚磷酸鹽和四聚磷酸鹽四種不同形態(tài)磷酸鹽，在整個(gè)分離過程中均通過緩沖溶液保證各種溶液和離子交換柱的PH值范圍保持在4.2^5.0之間。
[0012]更有選的，所述緩沖溶液為ρΗ=4.0-4.6的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液。
[0013]作為最優(yōu)選方案，所述緩沖溶液為pH=4.3的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液。
[0014]優(yōu)選地,步驟SI中所述離子交換柱的樹脂床高為30 cm。
[0015]優(yōu)選地，步驟SI中所述離子交換柱的樹脂顆粒大小為0.125~0.075mm。
[0016]更優(yōu)選地，所述聚磷酸銨試樣的配置方法如下:準(zhǔn)確稱取0.5 g聚磷酸銨(精確到
0.0002 g)，溶于水中，在加入5 mL pH=4.3的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，最后定容至250 mL。
[0017]優(yōu)選地，步驟S4中采用鑰藍(lán)比色法測(cè)定洗脫液磷含量。
[0018]優(yōu)選地，所述離子交換柱為內(nèi)徑10 mm,長(zhǎng)400 mm。
[0019]作為一種優(yōu)選方案，步驟SI填裝離子交換柱的具體步驟為將樹脂倒入離子交換柱內(nèi)，靜置20-30分鐘使樹脂床高為30 cm，倒轉(zhuǎn)幾次使樹脂松動(dòng)，排出空氣泡，再用2 mol/L的鹽酸浸沒備用。
[0020]本發(fā)明在實(shí)施過程中，需保證離子交換柱樹脂床中不產(chǎn)生氣泡。且每次分離完畢，樹脂必須再生，在再生樹脂和分離樣品的全過程中要保持柱中液面高出樹脂層約I Cm，不能流干。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明公開一種離子交換法分離聚磷酸銨中不同形態(tài)磷酸鹽的方法，能快速有效的分離并測(cè)定聚磷酸銨中不同形態(tài)的磷酸鹽，使用試劑廉價(jià)易得，無毒無害；實(shí)施本發(fā)明的所需要的分離裝置運(yùn)行成本低、技術(shù)要求低、簡(jiǎn)單易用；分離結(jié)果精確度高，穩(wěn)定性好，適合一般肥料廠家用于分析聚磷酸銨中不同形態(tài)的磷酸鹽。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為實(shí)施本發(fā)明的分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為各組洗脫液中磷酸鹽的洗脫曲線圖；
圖3為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9984.3-2004方法測(cè)定聚磷酸銨中不同形式磷酸鹽的洗脫結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說明，但具體實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明作任何限定。除非特別說明，實(shí)施例中所涉及的試劑、方法均為本領(lǐng)域常用的試劑和方法。
[0024]采用附圖1所示的分離裝置實(shí)施本發(fā)明的方法。附圖1中，1-1為加壓接口，1-2為125 mL的分液漏斗，1-3為橡膠軟管，1-4為鐵架臺(tái)，1_5為離子交換柱，1-6為三角瓶，1-7為活塞。
[0025]實(shí)施例1-4
一、分離步驟
(I)將離子交換柱(1-5)固定在鐵架臺(tái)(1-4)上，關(guān)閉活塞，在柱子底部填I(lǐng) cm厚的玻璃棉，倒入約IOmL水浸潤(rùn)玻璃棉。將樹脂倒入離子交換柱內(nèi)(1-5)，靜置數(shù)分鐘使樹脂床高為30 cm，倒轉(zhuǎn)幾次使樹脂松動(dòng)，排出空氣泡，再用2 mol/L的鹽酸浸沒備用。分液漏斗(1-2)與離子交換柱內(nèi)(1-5)之間通過橡膠軟管(1-3)相連。
[0026](2)用50 mL 2 mol/L鹽酸加入分液漏斗(1-2)，將加壓裝置與加壓接口( 1-1)連通,使2 mol/L鹽酸流過柱子,再用清水先慢速洗樹脂,然后以3.6 mL/min-4.4 mL/min流速洗至流出液的pH值為4.2?5.0。維持液面高于樹脂層I cm，關(guān)閉加壓接口和交換柱的活塞(1-7)，備用。
[0027](3)準(zhǔn)確吸取10 mL試樣溶液于交換柱上端的分液漏斗中，打開加壓接口和交換柱的活塞(1-7)，使試液流入樹脂床，用0.15 mol/L氯化鉀溶液10 mL沖洗分液漏斗(1_2)，再加0.15 mo 1/L氯化鉀溶液110 mL淋洗分離正磷酸鹽組分；用0.25 mo 1/L氯化鉀溶液150 mL淋洗分離焦磷酸鹽組分；用0.4 mol/L氯化鉀溶液150 mL淋洗分離三聚磷酸鹽組分；用0.5 mol/L氯化鉀溶液110 mL淋洗分離四聚磷酸鹽組分，上述淋洗均控制流速3.6mL/min?4.4 mL/min,。
[0028](4)通過三角瓶(1-6)接取淋洗分離液樣品，每次的接樣體積定為5mL。
[0029](5)用鑰藍(lán)比色法測(cè)定分離液接樣中的磷含量。
[0030]二、標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作:
準(zhǔn)確吸取標(biāo)準(zhǔn)五氧化二磷溶液0，2，4，6，8，10，15，20，25 mL，分別移入25 mL三角瓶中，加20 mL水，加入鑰酸銨-硫酸溶液10 mL，抗壞血酸溶液2 mL，在三角瓶上蓋上小漏斗，放在沸水浴中加熱至少30 min,保證水解完全。冷卻至室溫,分別移入100 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。用分光光度計(jì)在650 nm處，以2 cm比色池用蒸餾水作參比測(cè)定系列溶液的吸光度。以各溶液的吸光度減去空白溶液的吸光度得到的凈吸光度為橫坐標(biāo)，五氧化二磷含量為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
[0031]三、洗脫液中磷含量的測(cè)定:
準(zhǔn)確吸取洗脫液5 mL于50 mL三角瓶中，加水20 mL，加入7.2 g/L鑰酸銨-硫酸溶液10 mL，其后步驟同標(biāo)曲。樣品中各形式磷酸鹽含量按下式計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種離子交換法分離聚磷酸銨中不同形態(tài)磷酸鹽的方法，其特征在于，包括以下步驟: S1.填裝離子交換柱； S2.離子交換柱子采用酸活化并調(diào)節(jié)pH值至4.2^5.0 ；S3.將待測(cè)聚磷酸銨試樣溶液加入離子交換柱中，然后依次采用濃度為0.15 mol/L、.0.25 mol/L、0.4 mol/L和0.5 mol/L的氯化鉀溶液梯度淋洗，所述濃度為0.15 mol/L、0.25mol/L、0.4 mol/L和0.5 mol/L的氯化鉀溶液的體積分別是聚磷酸銨試樣溶液體積的12倍、15倍、15倍和11倍； 54.收集相應(yīng)洗脫液、測(cè)定各洗脫液磷含量并繪制洗脫曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟S3中所述洗脫的淋洗速度為3.6 mL/min~4.4 mL/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述各濃度氯化鉀溶液中含有0.5-2%的緩沖溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述各濃度氯化鉀溶液中含有1%的緩沖溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述聚磷酸銨試樣溶液中聚磷酸銨的質(zhì)量濃度為0.2%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述聚磷酸銨試樣溶液中還含有2%的緩沖溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4或6所述方法，其特征在于，所述緩沖溶液為pH=4.3的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟SI中所述離子交換柱的樹脂床高為30cm，所述離子交換柱的樹脂顆粒大小為0.125~0.075mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟S4中采用鑰藍(lán)比色法測(cè)定洗脫液磷含量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述離子交換柱為內(nèi)徑10mm，長(zhǎng)400 mm。
【文檔編號(hào)】G01N30/88GK103698448SQ201310645686
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】張承林, 鄧蘭生, 王蕾, 涂攀峰, 龔林 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)