标准溶液浓度实测值-计算值曲线。
采用分光光度法检测ABC干粉灭火剂中磷酸二氢铵的含量,引用微波辅助加热,检测时间缩短至30min左右。试验结果表明,当待测样品的磷酸二氢铵含量为10%~48%时,分光光度法与国标法的测试结果符合性好。该方法为实现ABC干粉灭火剂的现场、快速检测提供了有力的支持。
磷酸二氢铵(NH4H2PO4)是ABC干粉灭火剂的主要组分,在灭火过程中不仅起到化学灭火剂的作用,又具有物理抑制剂的功能,NH4H2PO4含量直接影响了ABC干粉灭火剂的灭火效能,是评价灭火剂质量的重要参数。ABC干粉灭火剂的先行标准为GB 4066.2-2004,NH4H2PO4含量通过磷钼酸喹啉重量法进行测定,此方法需经过溶解、沉淀、洗涤、干燥等步骤,操作繁琐,耗时在2.5h以上,且需要大型恒温干燥箱,实现快速检测相当困难。而采用分光光度法可简单快速地测定NH4H2PO4的含量,为现场快速检测提供了有效途径。
实验部分
方法原理
在ABC干粉灭火剂水溶液中,磷酸根离子在酸性介质中与钼酸铵及偏钒酸铵反应,生成稳定的黄色配合物。分光光度法作为一种定量分析方法,以生成有色化合物的显色反应为基础。在一定的浓度范围内,有色溶液的吸光度A与样品浓度C成正比。通过测量一系列标准溶液的吸光度,绘制工作曲线,可根据待测样品的吸光度值计算待测样品含量。
仪器与试剂
分析天平(AL204,METTLER TOLEDO公司),便携式分光光度计(DR/890,HACH公司,选择P2O5为待测物质,测试λ=420nm),微波炉(D8023CTL-K4,佛山市顺德区格兰仕微波炉电器有限公司)。
磷酸二氢钾(工作基准试剂,100g,天津基准化学试剂有限公司);偏钒酸铵(分析纯,天津市大茂化学试剂厂);钼酸铵(分析纯,合肥工业大学化学试剂厂);硝酸(分析纯,重庆吉元化学有限公司);丙酮(分析纯,上海化学试剂总厂)。
试验方法
标准溶液的配制:称取在105℃干燥至恒重的磷酸二氢钾19.175 g,用少量水溶解,转移至1000 ml容量瓶中,加入2~3 ml硝酸,用三级水定容,此时溶液中P2O5的含量为10 mg/ml。用移液管量取此溶液10 ml,移入250ml容量瓶中,用三级水定容得浓度为0.4mg/ml的标准溶液C0;
显色试剂的配制:溶液a,称取 1.12?g偏钒酸铵溶于150 ml约50℃热水中,缓慢加入 150?ml浓硝酸,混匀;溶液b,称取 50 g钼酸铵溶于300 ml约50℃热水中;边搅拌溶液a,边缓慢加入溶液 b,再加水稀释至1000 ml,贮存在棕色瓶中,保存过程中如有沉淀则不再使用。
工作曲线的绘制:分别移取标准溶液0、1、2、3、4ml于400ml的烧杯中,加入4ml硝酸溶液(1:1)和50 ml水,微波加热80s,趁热加入20 ml显色剂,摇匀;冷却至室温后,将成色溶液转移至250ml的容量瓶中,并用三级水定容。将通过计算得出的P2O5浓度与便携式分光光度计测定的浓度,列于表1中,图1为绘制浓度实测值—计算值曲线。
根据曲线拟合出直线方程为:
Y=0.9350X+0.027(1)
样品测量:称取1.000g ABC干粉灭火剂,置于100 ml烧杯中,加入2 ml丙酮,并不断搅拌,待丙酮挥发完全后,加入少量沸蒸馏水溶解、过滤,洗涤,将混合液连同洗涤液体一并收入250 ml容量瓶中定容,干过滤,弃去最初滤液,得待测溶液。移取待测样品1ml于400ml烧杯中,按照标准溶液的测量方法测量其浓度。
NH4H2PO4含量计算公式如下:
(2)式中:W为ABC干粉灭火剂中磷酸二氢铵的含量,%;y为根据拟合方程(1)计算的P2O5质量浓度,mg/L;m为ABC干粉灭火剂取样量,g。
结果与方法评价
方法误差
用分光光度法对不同浓度范围的ABC干粉灭火剂样品进行测定,将待测样品含量的测定值,根据方程(1)、(2)的计算值、标准值(由国标法测得)列于表2中。
由以上数据结果可以看出,当NH4H2PO4含量低于10%和高于48%时,分光光度法的测试结果与标准值有较大的偏差,而在10% ~ 48%的浓度范围内,分光光度法与国标法的测试结果具有较高的一致性,绝对误差控制在3%以内。
快速检测方法重复性评价
为了评价NH4H2PO4含量快速检测方法,并考虑到重复性限与测试结果的大小有关,因此考查了与常规ABC灭火剂含量较为接近的8号试样的测试结果的重复性,列于表3中。
当ABC干粉灭火剂主要组分含量为48.16%时,采用分光光度法对其进行快速检测,通过对6次重复测量的结果进行分析,其标准偏差为1.4,相对标准偏差为3.1,即分光光度法检测结果的分散性高于国标法,在精度上略有降低。
检测时间
国标法中,采用预先配置好的显色剂,对待测样品的溶解、沉淀、洗涤、干燥、冷却过程,耗时在2.5?h左右,而且需要配置能达到180℃的高温烘箱。采用分光光度法,预先配置好显色剂、标准溶液,因为显色反应迅速,便携式分光光度计测试时间短,计算快捷,全程检测时间仅在30 min左右,大大节省了时间。
小结
当ABC 干粉灭火剂主要组分含量为10%~48%时,分光光度法与国标法的测试结果具有较好的一致性,绝对误差小于3%。分光光度法与国标法相比,虽然精度上有所降低,但是该方法操作简便,检测时间缩短至30?min左右。为实现ABC干粉灭火剂的现场、快速检测,提供了有力的支持,有很好的应用前景。
重庆市计量质量检测研究院 重庆市消防产品质量监督检验站 重庆市消防产品质量监督检验站
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何发
2020-05-27
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