基于连续标准加入法自动检测干粉灭火剂中的磷酸盐含量

doi:10.7503/cjcu20260215

摘要/Abstract

摘要：

针对传统标准曲线法和流动注射分析法需要人工配制系列标准溶液而导致的操作繁琐、易引入人为误差和试剂消耗大等问题，提出了一种基于连续标准加入（Successive addition spectral analysis， SASA）的自动定量分析系统，实现了标准溶液自动配制、光谱自动采集及标准曲线自动建立. 在SASA系统中，储备液被连续且定量地泵入反应容器中获得系列标准溶液，或通过化学反应生成具有光学响应的化合物，并获得浓度已知的标准溶液，随后系统自动采集溶液的光谱数据. 此外，还建立了一套包含标准曲线拟合与未知样品浓度计算的定量分析方法. 将该SASA方法应用于干粉灭火剂中磷酸二氢铵（NH₄H₂PO₄）的定量检测，结果表明，在1.093~6.965 μg/mL浓度范围内，磷酸二氢铵的浓度与吸光度呈现良好的线性关系，相关系数的平方 R²=0.9999，方法检出限为0.0134 μg/mL. 与仲裁法的检测结果相比，该方法检测结果的一致性极高，检测误差仅在0.5%~0.9%之间. 研究结果表明，该方法准确度高、重复性好且灵敏度高，在各类定量分析领域具有广阔的应用前景.

关键词: 连续标准加入法, 自动检测, 磷酸二氢铵, 定量分析

Abstract:

Traditional standard curve method and flow injection analysis method need to prepare series of standard solutions that generate problems of tedious manual preparation， easy to introduce manual error and large amount reagent consumption. To overcome these problems， a successive addition spectral analysis（SASA） system was developed for automated preparation of standard solutions， automated spectral acquisition， and automatic construction of calibration curves. In the SASA system， a stock solution is continuously and quantitatively pumped into a reaction vessel to prepare a series of standard solutions through successive dilution or to react with reagents to produce optically responsive compounds and obtain solutions with known concentrations. After that， the spectra of the solutions are automatically collected. In addition， a quantitative analysis method incorporating calibration curve fitting and concentration calculation for unknown samples was established. The SASA system was applied to the quantitative determination of ammonium dihydrogen phosphate（NH₄H₂PO₄） in dry chemical fire extinguishing agents. The results showed a good linear relationship between concentration and absorbance over the concentration range of 1.093—6.965 μg/mL， with a coefficient of determination（R²） of 0.9999 and a limit of detection of 0.0134 μg/mL. The results obtained by the proposed method were highly consistent with those obtained by the arbitration method， with detection errors ranging from 0.5% to 0.9%. These results demonstrate that the proposed method provides high accuracy， good repeatability， and high sensitivity， indicating its considerable potential for a wide range of quantitative analysis applications.

Key words: Successive addition spectral analysis（SASA）, Automation, NH₄H₂PO₄, Quantitative analysis

中图分类号:

O657.32

TrendMD:

林志安, 苏梦, 叶菲, 杜一平. 基于连续标准加入法自动检测干粉灭火剂中的磷酸盐含量. 高等学校化学学报, 2026, 47(11): 20260215.

LIN Zhian, SU Meng, YE Fei, DU Yiping. Automatic Detection of Phosphates in Dry Powder Fire Extinguishing Agents with Successive Addition Spectral Analysis. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(11): 20260215.

图/表 7

参考文献 30

[1]	Yin C.， Huo F.， Yang P.， Anal. Bioanal. Chem.， 2006， 384， 774—779
[2]	Hansen E. H.， Ruzicka J.， J. Chem. Educ.， 1979， 56， 10， 677
[3]	Bulatov A.， Moskvin A. L.， Moskvin L. N.， Mozhuhin A. V.， J. Flow Inject. Anal.， 2010， 27， 13—19
[4]	Osborne B. G.， Tyson J. F.， Int. J. Food Sci. Tech.， 1988， 23（6）， 541—554
[5]	Skok A.， Bazel Y.， Trends Anal. Chem.， 2026， 199， 118813
[6]	Vargas Medina D. A.， Soares Maciel E. V.， Lanças F. M.， Trends Anal. Chem.， 2023， 166， 117171
[7]	Rocks B. F.， Riley C.， Clinical Physics an a Physiological Measurement， 1986， 7（1）， 1—29
[8]	Musil K.， Florianova V.， Buček P.， Dohnal V.， Kuča K.， Musílek K.， J. Pharmaceut. Biomed.， 2016， 117， 240—246
[9]	Vakh C.， Falkova M.， Timofeeva I.， Moskvin A.， Moskvin L.， Bulatov A.， Crit. Rev. Anal. Chem.， 2016， 46（5）， 374—388
[10]	Matsuura N.， Imai K.， Yamada T.， Hayashibe Y.， Kakehashi S.， Bunseki Kagaku， 2017， 66（11）， 847—852
[11]	Garn M.， Gisin M.， Thommen C.， Cevey P.， Biotechnol. Bioeng.， 1989， 34（4）， 423—428
[12]	Nascimento E. C. L.， Araújo M. C. U.， Galvao R. K. H.， J. Braz. Chem. Soc.， 2011， 22（6）， 1061—1067
[13]	Mohammed T.， Hadi H.， B. Chem. Soc. Ethiopia， 2024， 38（3）， 577—590
[14]	Zhang J. Z.， Anal. Sci.， 2006， 22（1）， 57—60
[15]	Rita F. F.， Fire Technol.， 2013， 49（3）， 643—655
[16]	Zhou W. Y.， Lv X. D.， Hu X. Z.， Wang Z. J.， Dong L. N.， Sui X. Z.， Fire. Tech. Prod. Inf.， 2016， 3， 14—20
	周文英，吕晓东，胡新赞，王子君，董丽娜，睢雪珍.消防技术与产品信息， 2016， 3， 14—20
[17]	Du D. X.， Shen X. H.， Feng L.， Hua M.， Pan X. H.， J. Loss Prev. Process Ind.， 2019， 57， 73—80
[18]	Shi Z. X.， Han W. P.， Hu L. C.， Sun P.， Fire. Tech. Prod. Inf.， 1998， 12， 8—9
	石秀芝，韩伟平，胡留长，孙平.消防技术与产品信息， 1998， 12， 8—9
[19]	Embden， Bio. Chem.， 2015， 113（1—6）， 138—145
[20]	Nayeem K. I.， Carl P. T.， Talanta， 2022， 238（2）， 123043
[21]	Song W. Q.， Xue G.， J. Near Infrared Spec.， 2015， 23（5）， 337—341
[22]	Wang T.， Lin Z.， Zhang W.， Qin Z.， J. Electron. Mater.， 2023， 52， 7590—7595
[23]	Sun W. Q.， Ma G. C.， Sun Y. J.， Liu Y.， Song N. H.， Xu Y. H.， Zheng H. L.， Can. J. Chem. Eng.， 2017， 95（8）， 1585—1593
[24]	Xie C.， Xu J.， Tang J.， Baig S. A.， Xu X.， Commun. Soil Sci. Plant Anal.， 2013， 44（17）， 2535—2545
[25]	Li W.， Yan X.， Chen H.， Qu H.， Chem. Intell. Lab. Syst.， 2018， 172， 159—166
[26]	Holman W. I. M.， Biochem. J.， 1943， 37（2）， 256—259
[27]	Debashis K. B.， Rashedul I.， Gautam K. D.， Ganguli S.， Chakraborty A. K.， Kabir M.， Sabur M. A.， Environ. Pollut.， 2024， 21（6）， 195—201
[28]	Broberg O.， Pettersson K.， Hydrobiologia， 1988， 170， 45—59
[29]	Standardization Administration of the People’s Republic of China， GB/T 11893—1989， Water Quality—Determination of Total Phosphorus—Ammonium Molybdate Spectrophotometric Method， Standards Press of China， Beijing， 1989
	中国国家标准化管理委员会. GB/T 11893—1989，水质—总磷的测定—钼酸铵分光光度法，北京：中国标准出版社， 1989
[30]	State Environmental Protection Administration of China， Monitoring and Analytical Methods for Water and Wastewater， China Environmental Science Press， Beijing， 2002， 246—248
	国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法，中国科学环境出版社，北京： 2002， 246—248

Theoretical volume/mL	True volume/mL	Absolute error/mL	Relative error（%）	RSD（%， n=3）
0.250	0.253	0.003	1.2	0.55
0.500	0.496	0.004	0.8	0.64
1.000	0.996	0.004	0.4	0.73
1.500	1.494	0.006	0.4	0.46

Theoretical volume/mL	True volume/mL	Absolute error/mL	Relative error（%）	RSD（%， n=3）
0.250	0.253	0.003	1.2	0.55
0.500	0.496	0.004	0.8	0.64
1.000	0.996	0.004	0.4	0.73
1.500	1.494	0.006	0.4	0.46

Sample	Concentration/（μg·mL^-1）	Detection concentration/（μg·mL^-1）	RSD（%， n=3）	Absolute error/（μg·mL^-1）	Relative error（%）
KH₂PO₄	50.00	51.04±0.39	0.76	1.04	2.08
	100.00	102.62±0.87	0.85	2.62	2.62
	150.00	148.10±1.02	0.69	1.90	1.27
K₂HPO₄	50.00	48.90±0.68	1.39	1.10	2.20
	100.00	101.86±0.76	0.75	1.86	1.86
	150.00	152.34±0.73	0.48	2.34	1.56
NaH₂PO₄	50.00	49.25±0.48	0.98	0.75	1.50
	100.00	98.70±0.56	0.57	1.30	1.30
	150.00	149.22±1.89	1.27	0.78	0.52

Sample	Concentration/（μg·mL^-1）	Detection concentration/（μg·mL^-1）	RSD（%， n=3）	Absolute error/（μg·mL^-1）	Relative error（%）
KH₂PO₄	50.00	51.04±0.39	0.76	1.04	2.08
	100.00	102.62±0.87	0.85	2.62	2.62
	150.00	148.10±1.02	0.69	1.90	1.27
K₂HPO₄	50.00	48.90±0.68	1.39	1.10	2.20
	100.00	101.86±0.76	0.75	1.86	1.86
	150.00	152.34±0.73	0.48	2.34	1.56
NaH₂PO₄	50.00	49.25±0.48	0.98	0.75	1.50
	100.00	98.70±0.56	0.57	1.30	1.30
	150.00	149.22±1.89	1.27	0.78	0.52

Interfering ion	Maximum allowable concentration	Interfering ion	Maximum allowable concentration
As（V）	≤2 mg/L	Fe³⁺	＜20 mg/L
S²⁻	≤2 mg/L	Cu²⁺	≤10 mg/L
Cr⁶⁺	≤50 mg/L	Si（Ⅳ）	≤50 mg/L
NO₂⁻	≤1 mg/L	Na⁺， K⁺， Ca²⁺， Mg²⁺	No impact
F⁻	＜70 mg/L