Fosfor całkowity jest ważnym wskaźnikiem jakości wody, który ma ogromny wpływ na środowisko ekologiczne zbiorników wodnych i zdrowie ludzi. Fosfor całkowity jest jednym ze składników odżywczych niezbędnych do wzrostu roślin i glonów, jednak zbyt duża zawartość fosforu ogólnego w wodzie doprowadzi do eutrofizacji zbiornika wodnego, przyspieszy rozmnażanie się glonów i bakterii, spowoduje zakwity glonów, i poważnie wpływają na środowisko ekologiczne jednolitej części wód. W niektórych przypadkach, takich jak woda pitna i woda w basenie, wysoki poziom fosforu całkowitego może być szkodliwy dla zdrowia ludzkiego, zwłaszcza niemowląt i kobiet w ciąży.
Źródła fosforu ogólnego w wodzie
(1) Zanieczyszczenia rolnicze
Zanieczyszczenia w rolnictwie wynikają głównie z szerokiego stosowania nawozów chemicznych, a fosfor zawarty w nawozach chemicznych przedostaje się do zbiorników wodnych poprzez wodę deszczową lub nawadnianie rolnicze. Zwykle rośliny wykorzystują jedynie 10–25% nawozu, a pozostałe 75–90% pozostaje w glebie. Z dotychczasowych wyników badań wynika, że 24–71% fosforu w wodzie pochodzi z nawozów rolniczych, zatem zanieczyszczenie wody fosforem wynika głównie z migracji fosforu z gleby do wody. Według statystyk stopień wykorzystania nawozów fosforowych wynosi na ogół tylko 10–20%. Nadmierne stosowanie nawozów fosforowych nie tylko powoduje marnowanie zasobów, ale także powoduje, że nadmiar nawozów fosforowych zanieczyszcza źródła wody poprzez spływ powierzchniowy.
(2) ścieki bytowe
Do ścieków bytowych zalicza się ścieki z budynków użyteczności publicznej, ścieki bytowe z gospodarstw domowych oraz ścieki przemysłowe odprowadzane do kanałów ściekowych. Głównym źródłem fosforu w ściekach bytowych jest stosowanie środków piorących zawierających fosfor, odchodów ludzkich i śmieci domowych. W środkach piorących wykorzystuje się głównie fosforan sodu i polifosforan sodu, a fosfor zawarty w detergencie przedostaje się do zbiorników wodnych wraz ze ściekami.
(3) Ścieki przemysłowe
Ścieki przemysłowe są jednym z głównych czynników powodujących nadmiar fosforu w zbiornikach wodnych. Ścieki przemysłowe charakteryzują się wysokim stężeniem substancji zanieczyszczających, występowaniem wielu rodzajów substancji zanieczyszczających, trudnymi do rozkładu i złożonymi składnikami. Jeżeli ścieki przemysłowe będą odprowadzane bezpośrednio, bez oczyszczenia, będzie to miało ogromny wpływ na zbiornik wodny. Niekorzystny wpływ na środowisko i zdrowie mieszkańców.
Metoda usuwania fosforu ze ścieków
(1) Elektroliza
Zgodnie z zasadą elektrolizy szkodliwe substancje w ściekach przechodzą reakcję redukcji i reakcję utleniania odpowiednio na biegunie ujemnym i dodatnim, a substancje szkodliwe przekształcają się w substancje nieszkodliwe, aby osiągnąć cel oczyszczania wody. Proces elektrolizy ma zalety wysokiej wydajności, prostego sprzętu, łatwej obsługi, wysokiej wydajności usuwania i industrializacji sprzętu; nie wymaga dodawania koagulantów, środków czyszczących i innych chemikaliów, pozwala uniknąć wpływu na środowisko naturalne, a jednocześnie zmniejsza koszty. Wytworzy się niewielka ilość osadu. Jednakże metoda elektrolizy wymaga zużycia energii elektrycznej i materiałów stalowych, koszty operacyjne są wysokie, konserwacja i zarządzanie są skomplikowane, a problem kompleksowej utylizacji osadów wymaga dalszych badań i rozwiązania.
(2) Elektrodializa
W metodzie elektrodializy pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego aniony i kationy w roztworze wodnym przemieszczają się odpowiednio do anody i katody, dzięki czemu stężenie jonów w środku elektrody znacznie się zmniejsza, a stężenie jonów w pobliżu elektrody wzrasta. Jeśli na środku elektrody zostanie dodana membrana jonowymienna, można osiągnąć separację i zagęszczenie. cel. Różnica między elektrodializą a elektrolizą polega na tym, że chociaż napięcie elektrodializy jest wysokie, prąd nie jest duży, co nie jest w stanie utrzymać wymaganej ciągłej reakcji redoks, podczas gdy elektroliza jest wręcz odwrotna. Technologia elektrodializy ma tę zaletę, że nie wymaga stosowania żadnych środków chemicznych, jest prostym sprzętem i procesem montażu oraz wygodną obsługą. Jednakże istnieją również pewne wady ograniczające jego szerokie zastosowanie, takie jak wysokie zużycie energii, wysokie wymagania dotyczące wstępnej obróbki wody surowej i słaba stabilność uzdatniania.
(3) Metoda adsorpcji
Metoda adsorpcji to metoda, w której określone zanieczyszczenia w wodzie są adsorbowane i wiązane przez porowate ciała stałe (adsorbenty) w celu usunięcia zanieczyszczeń z wody. Ogólnie metoda adsorpcji jest podzielona na trzy etapy. Po pierwsze, adsorbent ma pełny kontakt ze ściekami, dzięki czemu zanieczyszczenia są adsorbowane; po drugie, oddzielenie adsorbentu i ścieków; po trzecie, regeneracja lub odnowienie adsorbentu. Oprócz szeroko stosowanego węgla aktywnego jako adsorbentu, syntetyczna makroporowata żywica adsorpcyjna jest również szeroko stosowana w adsorpcji uzdatniania wody. Metoda adsorpcji ma zalety prostej obsługi, dobrego efektu leczenia i szybkiego leczenia. Jednak koszt jest wysoki, a efekt nasycenia adsorpcji zmniejszy się. Jeśli stosowana jest adsorpcja żywicy, analiza jest wymagana po nasyceniu adsorpcji, a ciecz odpadowa z analizy jest trudna do przetworzenia.
(4) Metoda wymiany jonowej
Metoda wymiany jonowej polega na wymianie jonowej, jony w wodzie są wymieniane na fosfor w substancji stałej, a fosfor jest usuwany przez żywicę anionowymienną, która może szybko usunąć fosfor i ma wysoką skuteczność usuwania fosforu. Żywica wymienna ma jednak wadę polegającą na łatwym zatruciu i trudnej regeneracji.
(5) Metoda krystalizacji
Usuwanie fosforu metodą krystalizacji polega na dodaniu do ścieków substancji podobnej do powierzchni i struktury nierozpuszczalnego fosforanu, zniszczeniu metastabilnego stanu jonów w ściekach i wytrąceniu kryształów fosforanu na powierzchni czynnika krystalizującego w postaci jądra krystalizacji, a następnie oddzielić i usunąć fosfor. Jako środki krystalizujące można stosować materiały mineralne zawierające wapń, takie jak fosforyt, zwęgiel kostny, żużel itp., wśród których bardziej skuteczne są fosforyty i zwęglenie kostne. Oszczędza miejsce na podłodze i jest łatwy do kontrolowania, ale ma wysokie wymagania dotyczące pH i określonego stężenia jonów wapnia.
(6) Sztuczne tereny podmokłe
Zbudowane usuwanie fosforu z terenów podmokłych łączy w sobie zalety usuwania fosforu biologicznego, chemicznego usuwania fosforu metodą strącania i usuwania fosforu metodą adsorpcyjną. Zmniejsza zawartość fosforu poprzez biologiczną absorpcję i asymilację oraz adsorpcję substratu. Usuwanie fosforu odbywa się głównie poprzez adsorpcję fosforu na podłożu.
Podsumowując, powyższe metody umożliwiają wygodne i szybkie usuwanie fosforu ze ścieków, jednak wszystkie mają pewne wady. Jeśli jedna z metod zostanie zastosowana samodzielnie, rzeczywista aplikacja może napotkać więcej problemów. Powyższe metody są bardziej odpowiednie do wstępnej lub zaawansowanej obróbki usuwania fosforu, a w połączeniu z biologicznym usuwaniem fosforu mogą osiągnąć lepsze wyniki.
Metoda oznaczania fosforu całkowitego
1. Antyspektrofotometria molibdenu-antymonu: Zasada analizy i oznaczania antyspektrofotometrii molibdenu-antymonu jest następująca: w warunkach kwaśnych fosfor zawarty w próbkach wody może reagować z kwasem molibdenowym i winianem antymonowo-potasowym w postaci jonów, tworząc kwaśny molibden kompleksy. Polikwas, substancję tę można zredukować za pomocą środka redukującego, kwasu askorbinowego, tworząc niebieski kompleks, który nazywamy błękitem molibdenowym. Stosując tę metodę do analizy próbek wody, należy zastosować różne metody mineralizacji w zależności od stopnia zanieczyszczenia wody. Trawienie nadsiarczanu potasu jest na ogół ukierunkowane na próbki wody o niskim stopniu zanieczyszczenia, a jeśli próbka wody jest silnie zanieczyszczona, zazwyczaj będzie ona występowała w postaci niskiej zawartości tlenu, dużej zawartości soli metali i substancji organicznych. W tym momencie musimy zastosować silniejszy utleniający odczynnik trawienny. Po ciągłym doskonaleniu i doskonaleniu, zastosowanie tej metody do oznaczania zawartości fosforu w próbkach wody może nie tylko skrócić czas monitorowania, ale także zapewnić wysoką dokładność, dobrą czułość i niską granicę wykrywalności. Z kompleksowego porównania wynika, że jest to najlepsza metoda wykrywania.
2. Metoda redukcji chlorku żelazawego: Zmieszać próbkę wody z kwasem siarkowym i podgrzać do wrzenia, następnie dodać chlorek żelazawy i kwas siarkowy w celu zredukowania całkowitego fosforu do jonu fosforanowego. Następnie użyj molibdenianu amonu do reakcji barwnej i użyj kolorymetrii lub spektrofotometrii do pomiaru absorbancji w celu obliczenia całkowitego stężenia fosforu.
3. Spektrofotometria trawienia w wysokiej temperaturze: Roztwórz próbkę wody w wysokiej temperaturze, aby przekształcić fosfor całkowity w nieorganiczne jony fosforu. Następnie użyj kwaśnego roztworu dwuchromianu potasu, aby zredukować jon fosforanowy i dwuchromian potasu w warunkach kwaśnych, aby wytworzyć Cr(III) i fosforan. Zmierzono wartość absorpcji Cr(III) i obliczono zawartość fosforu z krzywej wzorcowej.
4. Metoda fluorescencji atomowej: całkowity fosfor w próbce wody jest najpierw przekształcany w nieorganiczną formę fosforu, a następnie analizowany za pomocą analizatora fluorescencji atomowej w celu określenia jego zawartości.
5. Chromatografia gazowa: Całkowity fosfor w próbce wody oddziela się i wykrywa za pomocą chromatografii gazowej. Próbkę wody poddano najpierw obróbce w celu ekstrakcji jonów fosforanowych, następnie mieszaninę acetonitryl-woda (9:1) zastosowano jako rozpuszczalnik do derywatyzacji przedkolumnowej, a na koniec oznaczono zawartość fosforu całkowitego metodą chromatografii gazowej.
6. Mętność izotermiczna: przekształcenie całkowitego fosforu w próbce wody na jony fosforanowe, następnie dodanie buforu i odczynnika w postaci kwasu molibdowanadofosforowego (MVPA) w celu uzyskania żółtego kompleksu, zmierzenie wartości absorbancji za pomocą kolorymetru, a następnie zastosowano krzywą kalibracyjną do obliczenia całkowitej zawartości fosforu.
Czas publikacji: 6 lipca 2023 r
