Skupni fosfor je pomemben pokazatelj kakovosti vode, ki ima velik vpliv na ekološko okolje vodnih teles in zdravje ljudi. Skupni fosfor je eno od hranil, potrebnih za rast rastlin in alg, če pa je skupni fosfor v vodi previsok, bo to povzročilo evtrofikacijo vodnega telesa, pospešilo razmnoževanje alg in bakterij, povzročilo cvetenje alg, in resno vpliva na ekološko okolje vodnega telesa. In v nekaterih primerih, kot je pitna voda in voda v bazenu, lahko visoke ravni celotnega fosforja škodujejo zdravju ljudi, zlasti dojenčkov in nosečnic.
Viri skupnega fosforja v vodi
(1) Onesnaževanje iz kmetijstva
Onesnaževanje iz kmetijstva je predvsem posledica obsežne uporabe kemičnih gnojil, fosfor v kemičnih gnojilih pa teče v vodna telesa z deževnico ali kmetijskim namakanjem. Običajno lahko rastline porabijo le 10–25 % gnojila, preostalih 75–90 % pa ostane v tleh. Po prejšnjih rezultatih raziskav 24%-71% fosforja v vodi izvira iz kmetijskega gnojenja, zato je onesnaženje vode s fosforjem predvsem posledica migracije fosforja iz zemlje v vodo. Po statističnih podatkih je stopnja izkoriščenosti fosfatnega gnojila na splošno le 10–20 %. Prekomerna uporaba fosfatnih gnojil ne povzroča le tratenja virov, ampak povzroči tudi, da presežek fosfatnih gnojil s površinskim odtokom onesnažuje vodne vire.
(2) gospodinjske odplake
Gospodinjske odplake vključujejo odplake javnih zgradb, stanovanjske gospodinjske odplake in industrijske odplake, ki se izpuščajo v kanalizacijo. Glavni vir fosforja v gospodinjskih odplakah je uporaba izdelkov za pranje, ki vsebujejo fosfor, človeški iztrebki in gospodinjske odpadke. Pralni izdelki večinoma uporabljajo natrijev fosfat in polistrijev fosfat, fosfor v detergentu pa teče v vodno telo z odplakami.
(3) Industrijska odpadna voda
Industrijska odpadna voda je eden glavnih dejavnikov, ki povzročajo presežek fosforja v vodnih telesih. Značilnosti industrijske odpadne vode so visoka koncentracija onesnaževal, veliko vrst onesnaževal, težko razgradljiva in kompleksne komponente. Če se industrijska odpadna voda izpušča neposredno brez čiščenja, bo to povzročilo velik vpliv na vodno telo. Škodljivi vplivi na okolje in zdravje stanovalcev.
Metoda odstranjevanja fosforja iz kanalizacije
(1) Elektroliza
Skozi načelo elektrolize so škodljive snovi v odpadni vodi podvržene reakciji redukcije in reakciji oksidacije na negativnem oziroma pozitivnem polu, škodljive snovi pa se pretvorijo v neškodljive snovi, da se doseže namen čiščenja vode. Proces elektrolize ima prednosti visoke učinkovitosti, enostavne opreme, enostavnega upravljanja, visoke učinkovitosti odstranjevanja in industrializacije opreme; ne potrebuje dodajanja koagulantov, čistil in drugih kemikalij, izogiba se vplivom na naravno okolje, hkrati pa zmanjšuje stroške. Nastala bo majhna količina blata. Vendar pa mora metoda elektrolize porabiti električno energijo in jeklene materiale, operativni stroški so visoki, vzdrževanje in upravljanje sta zapletena, problem celovitega izkoriščanja usedlin pa potrebuje nadaljnje raziskave in rešitve.
(2) Elektrodializa
Pri elektrodializni metodi se z delovanjem zunanjega električnega polja anioni in kationi v vodni raztopini premaknejo na anodo oziroma katodo, tako da se koncentracija ionov v sredini elektrode močno zmanjša, koncentracija ionov pa blizu elektrode se poveča. Če na sredino elektrode dodamo ionsko izmenjevalno membrano, lahko dosežemo ločevanje in koncentracijo. cilj. Razlika med elektrodializo in elektrolizo je v tem, da čeprav je napetost elektrodialize visoka, tok ni velik, kar ne more vzdrževati zahtevane neprekinjene redoks reakcije, medtem ko je elektroliza ravno nasprotno. Tehnologija elektrodialize ima prednosti odsotnosti nobenih kemikalij, preproste opreme in postopka sestavljanja ter priročnega delovanja. Vendar pa obstajajo tudi nekatere pomanjkljivosti, ki omejujejo njegovo široko uporabo, kot so visoka poraba energije, visoke zahteve za predobdelavo surove vode in slaba stabilnost obdelave.
(3) Adsorpcijska metoda
Adsorpcijska metoda je metoda, pri kateri se določena onesnaževala v vodi adsorbirajo in fiksirajo s poroznimi trdnimi snovmi (adsorbenti), da odstranijo onesnaževala v vodi. Na splošno je adsorpcijska metoda razdeljena na tri korake. Prvič, adsorbent je v popolnem stiku z odpadno vodo, tako da se onesnaževala adsorbirajo; drugič, ločevanje adsorbenta in odpadne vode; tretjič, regeneracija ali obnova adsorbenta. Poleg široko uporabljenega aktivnega oglja kot adsorbenta se sintetična makroporozna adsorpcijska smola pogosto uporablja tudi pri adsorpciji za čiščenje vode. Adsorpcijska metoda ima prednosti enostavnega delovanja, dobrega učinka zdravljenja in hitre obdelave. Vendar so stroški visoki in učinek adsorpcijske nasičenosti se bo zmanjšal. Če se uporablja adsorpcija smole, je potrebna analiza po nasičenju adsorpcije, zato je težko obravnavati odpadno tekočino analize.
(4) Metoda ionske izmenjave
Metoda ionske izmenjave je pod vplivom ionske izmenjave, ioni v vodi se zamenjajo za fosfor v trdni snovi, fosfor pa se odstrani z anionsko izmenjevalno smolo, ki lahko hitro odstrani fosfor in ima visoko učinkovitost odstranjevanja fosforja. Vendar pa ima izmenjevalna smola slabosti, da se zlahka zastrupi in se težko regenerira.
(5) Kristalizacijska metoda
Odstranjevanje fosforja s kristalizacijo je dodajanje snovi, ki je podobna površini in strukturi netopnega fosfata v odpadno vodo, uničenje metastabilnega stanja ionov v odpadni vodi in oborjenje fosfatnih kristalov na površini kristalizacijskega sredstva kot kristalnega jedra, nato pa ločite in odstranite fosfor. Mineralni materiali, ki vsebujejo kalcij, se lahko uporabljajo kot kristalizacijska sredstva, kot so fosfatne kamnine, kostni oglje, žlindra itd., Med katerimi sta bolj učinkovita fosfatna kamnina in kostni oglje. Prihrani prostor in ga je enostavno nadzorovati, vendar ima visoke zahteve glede pH in določeno koncentracijo kalcijevih ionov.
(6) Umetno mokrišče
Konstruirano odstranjevanje fosforja iz mokrišč združuje prednosti biološkega odstranjevanja fosforja, odstranjevanja fosforja s kemičnim obarjanjem in adsorpcijskega odstranjevanja fosforja. Zmanjšuje vsebnost fosforja z biološko absorpcijo in asimilacijo ter adsorpcijo substrata. Odstranjevanje fosforja poteka predvsem z adsorpcijo fosforja v substrat.
Če povzamemo, zgornje metode lahko priročno in hitro odstranijo fosfor v odpadni vodi, vendar imajo vse določene pomanjkljivosti. Če se ena od metod uporablja samostojno, se lahko dejanska aplikacija sooči z več težavami. Zgornje metode so primernejše za predhodno obdelavo ali napredno obdelavo za odstranjevanje fosforja in v kombinaciji z biološkim odstranjevanjem fosforja lahko dosežejo boljše rezultate.
Metoda za določanje skupnega fosforja
1. Molibden-antimonova antispektrofotometrija: Načelo analize in določanja molibden-antimonove antispektrofotometrije je: v kislih pogojih lahko fosfor v vzorcih vode reagira z molibdenovo kislino in antimonovim kalijevim tartratom v obliki ionov, da nastane kisli molibden kompleksi. Polikislina in to snov lahko reducira redukcijsko sredstvo askorbinska kislina, da nastane modri kompleks, ki ga imenujemo molibden modra. Pri uporabi te metode za analizo vzorcev vode je treba uporabiti različne metode razgradnje glede na stopnjo onesnaženosti vode. Prebava kalijevega persulfata je na splošno namenjena vzorcem vode z nizko stopnjo onesnaženosti, in če je vzorec vode močno onesnažen, se bo na splošno pojavil v obliki nizke vsebnosti kisika, visoke vsebnosti kovinskih soli in organskih snovi. V tem času moramo uporabiti oksidacijsko močnejšo razgradnjo reagenta. Po nenehnem izboljševanju in izpopolnjevanju lahko uporaba te metode za določanje vsebnosti fosforja v vzorcih vode ne le skrajša čas spremljanja, ampak ima tudi visoko natančnost, dobro občutljivost in nizko mejo zaznavanja. Iz celovite primerjave je to najboljša metoda odkrivanja.
2. Metoda redukcije železovega klorida: Vzorec vode zmešajte z žveplovo kislino in jo segrejte do vrenja, nato dodajte železov klorid in žveplovo kislino, da zmanjšate skupni fosfor v fosfatni ion. Nato uporabite amonijev molibdat za barvno reakcijo in uporabite kolorimetrijo ali spektrofotometrijo za merjenje absorbance za izračun celotne koncentracije fosforja.
3. Visokotemperaturna razgradnja – spektrofotometrija: Prebavite vzorec vode pri visoki temperaturi, da pretvorite skupni fosfor v anorganske fosforjeve ione. Nato uporabite kislo raztopino kalijevega dikromata za redukcijo fosfatnega iona in kalijevega dikromata v kislih pogojih, da ustvarite Cr(III) in fosfat. Izmerili smo absorpcijsko vrednost Cr(III), vsebnost fosforja pa izračunali po standardni krivulji.
4. Metoda atomske fluorescence: skupni fosfor v vzorcu vode se najprej pretvori v obliko anorganskega fosforja, nato pa se analizira z analizatorjem atomske fluorescence, da se določi njegova vsebnost.
5. Plinska kromatografija: skupni fosfor v vzorcu vode se loči in zazna s plinsko kromatografijo. Vzorec vode je bil najprej obdelan za ekstrakcijo fosfatnih ionov, nato pa je bila zmes acetonitril-voda (9:1) uporabljena kot topilo za predkolonsko derivatizacijo, na koncu pa je bila s plinsko kromatografijo določena vsebnost celotnega fosforja.
6. Izotermna turbidimetrija: pretvorite skupni fosfor v vzorcu vode v fosfatne ione, nato dodajte pufer in reagent molibdovanadofosforne kisline (MVPA), da reagirate, da nastane rumen kompleks, izmerite vrednost absorbance s kolorimetrom in nato uporabite umeritveno krivuljo za izračun skupne vsebnosti fosforja.
Čas objave: 6. julij 2023
