磷酸酯类阻垢剂基质中磷酸根含量的固相萃取-离子色谱测定及干扰消除研究

磷酸酯类阻垢剂复杂基质中磷酸根含量的固相萃取-离子色谱测定及干扰消除研究  

一、引言  

磷酸酯类阻垢剂因具有优异的螯合与分散性能，广泛应用于循环冷却水系统。其水解产生的磷酸根（PO₄³⁻）含量直接反映产品稳定性，过高会导致磷酸钙垢沉积，影响阻垢效果。传统钼酸铵分光光度法受有机膦（如HEDP、ATMP）干扰严重，相对偏差＞5%。本研究针对阻垢剂中高浓度有机膦、表面活性剂等复杂基质，建立固相萃取（SPE）净化-离子色谱（IC）测定方法，系统优化前处理和色谱条件，实现磷酸根的精准定量。  

二、实验部分  

1.仪器与试剂优化  

色谱柱筛选：对比DionexIonPacAS11-HC（4×250mm）和AS19（4×250mm），AS11-HC对PO₄³⁻保留时间7.2分钟，与SO₄²⁻分离度达3.5（AS19仅2.8），选为分析柱  

固相萃取柱选择：SAX（强阴离子交换）柱对有机膦吸附率＞95%，优于NH₂柱（78%）  

2.样品前处理详细流程  

活化：SAX柱依次用5mL甲醇、5mL超纯水以3mL/min流速活化  

上样：取5mL样品提取液（2.000g样品超声提取定容至50mL）上样，重力流下  

淋洗：5mL水→5mL5%甲醇水溶液淋洗，去除Cl⁻、NO₃⁻等干扰阴离子  

洗脱：5mL0.1mol/L硝酸洗脱磷酸根，收集洗脱液定容至100mL，过0.22μm滤膜  

3.色谱条件优化  

淋洗液浓度：3.5mmol/LNa₂CO₃+1.0mmol/LNaHCO₃（实验表明3.0mmol/L分离度不足，4.0mmol/L保留时间过短）  

流速：1.0mL/min（柱压12MPa），柱温30℃，进样量20μL  

三、结果与讨论  

1.干扰消除效果  

Cl⁻干扰：当样品中Cl⁻浓度≤500mg/L时，与PO₄³⁻保留时间差2.3分钟，分离度＞2.5，无干扰  

SO₄²⁻干扰：浓度≤200mg/L时，分离度4.5，峰面积偏差＜0.5%  

焦磷酸根干扰：通过淋洗液浓度调节，与PO₄³⁻保留时间差1.8分钟，分离度2.8  

2.方法性能参数  

线性范围：0.1-100mg/L，回归方程y=0.052x+0.019（R²=0.9998）  

检出限：0.02mg/L（S/N=3），定量限0.06mg/L  

精密度：6次平行测定RSD=1.2%（10mg/LPO₄³⁻标样）  

加标回收率：96.5%-103.2%（n=6，加标水平5mg/L、20mg/L、50mg/L）  

3.实际样品分析  

样品PS-01：标称磷酸酯含量30%，实测磷酸根18.2%（理论水解值18.5%），水解率0.15%/月  

样品PS-02：40℃加速储存30天，磷酸根从15.0%升至15.5%，水解率3.5%/月  

样品PS-03：含焦磷酸根杂质（50mg/L），经固相萃取后干扰消除，测定偏差＜0.3%  

四、结论  

本研究建立的固相萃取-离子色谱法可有效消除磷酸酯阻垢剂中有机膦和高盐基质干扰，磷酸根测定结果准确可靠。方法适用于工业循环水处理剂的质量控制，为阻垢剂储存条件优化和水解速率评估提供技术支撑。  

关键词：磷酸酯阻垢剂；磷酸根；离子色谱；固相萃取；干扰消除  

参考文献  

[1]HG/T4510-2013水处理剂磷酸酯[S].  

[2]张明,等.离子色谱法测定阻垢剂中磷酸根的研究进展[J].分析测试学报,2024,43(3):456-463.