تشخیص فسفر کل (TP) در آب

فسفر کل یک شاخص مهم کیفیت آب است که تأثیر زیادی بر محیط زیست محیطی بدنه‌های آبی و سلامت انسان دارد. فسفر کل یکی از مواد مغذی لازم برای رشد گیاهان و جلبک ها است، اما اگر کل فسفر موجود در آب بیش از حد بالا باشد، منجر به اوتروفیکاسیون بدنه آبی، تسریع تولید مثل جلبک ها و باکتری ها، شکوفایی جلبک ها می شود. و به طور جدی بر محیط زیست محیطی بدنه آبی تأثیر می گذارد. و در برخی موارد، مانند آب آشامیدنی و آب استخر، سطوح بالای فسفر کل ممکن است به سلامت انسان، به ویژه برای نوزادان و زنان باردار آسیب برساند.
منابع کل فسفر در آب
(1) آلودگی کشاورزی
آلودگی کشاورزی عمدتاً به دلیل استفاده گسترده از کودهای شیمیایی است و فسفر موجود در کودهای شیمیایی از طریق آب باران یا آبیاری کشاورزی به بدنه های آبی سرازیر می شود. به طور معمول فقط 25-10 درصد کود توسط گیاهان قابل استفاده است و 90-75 درصد باقی مانده در خاک باقی می ماند. طبق نتایج تحقیقات قبلی، 24 تا 71 درصد فسفر آب از کوددهی کشاورزی حاصل می شود، بنابراین آلودگی فسفر آب عمدتاً به دلیل مهاجرت فسفر در خاک به آب است. طبق آمار، میزان مصرف کود فسفاته به طور کلی تنها 10 تا 20 درصد است. استفاده بیش از حد از کود فسفاته نه تنها باعث هدر رفتن منابع می شود، بلکه باعث آلودگی بیش از حد کود فسفاته از طریق رواناب های سطحی می شود.

(2) فاضلاب خانگی
فاضلاب خانگی شامل فاضلاب ساختمان های عمومی، فاضلاب خانگی مسکونی و فاضلاب صنعتی است که به فاضلاب تخلیه می شود. منبع اصلی فسفر در فاضلاب خانگی استفاده از مواد شوینده حاوی فسفر، فضولات انسانی و زباله های خانگی است. محصولات شستشو عمدتا از فسفات سدیم و پلی سدیم فسفات استفاده می کنند و فسفر موجود در مواد شوینده همراه با فاضلاب به داخل بدنه آب سرازیر می شود.

(3) فاضلاب صنعتی
فاضلاب صنعتی یکی از عوامل اصلی ایجاد فسفر اضافی در بدنه های آبی است. پساب های صنعتی دارای ویژگی های غلظت آلاینده بالا، انواع آلاینده ها، تجزیه سخت و اجزای پیچیده هستند. اگر فاضلاب صنعتی به طور مستقیم و بدون تصفیه تخلیه شود، تأثیر زیادی بر بدنه آبی خواهد داشت. اثرات نامطلوب بر محیط زیست و سلامت ساکنان.

روش حذف فسفر فاضلاب
(1) الکترولیز
از طریق اصل الکترولیز، مواد مضر موجود در فاضلاب به ترتیب در قطب منفی و مثبت تحت یک واکنش کاهش و یک واکنش اکسیداسیون قرار می گیرند و مواد مضر برای رسیدن به هدف تصفیه آب به مواد بی ضرر تبدیل می شوند. فرآیند الکترولیز دارای مزایای راندمان بالا، تجهیزات ساده، عملیات آسان، راندمان حذف بالا و صنعتی شدن تجهیزات است. نیازی به افزودن منعقد کننده ها، مواد پاک کننده و سایر مواد شیمیایی نیست، از تاثیر بر محیط طبیعی جلوگیری می کند و در عین حال هزینه ها را کاهش می دهد. مقدار کمی لجن تولید خواهد شد. با این حال، روش الکترولیز نیاز به مصرف انرژی الکتریکی و مواد فولادی دارد، هزینه عملیاتی بالا است، نگهداری و مدیریت پیچیده است و مشکل استفاده جامع از رسوب نیاز به تحقیق و راه حل بیشتری دارد.

(2) الکترودیالیز
در روش الکترودیالیز، از طریق عمل میدان الکتریکی خارجی، آنیون ها و کاتیون های موجود در محلول آبی به ترتیب به سمت آند و کاتد حرکت می کنند، به طوری که غلظت یون در وسط الکترود بسیار کاهش می یابد و غلظت یون ها کاهش می یابد. نزدیک الکترود افزایش یافته است. اگر یک غشای تبادل یونی در وسط الکترود اضافه شود، می توان به جداسازی و غلظت رسید. هدف از. تفاوت بین الکترودیالیز و الکترولیز در این است که اگرچه ولتاژ الکترودیالیز زیاد است، جریان زیاد نیست، که نمی تواند واکنش ردوکس مداوم مورد نیاز را حفظ کند، در حالی که الکترولیز درست برعکس است. فناوری الکترودیالیز دارای مزایای عدم نیاز به مواد شیمیایی، تجهیزات ساده و فرآیند مونتاژ و عملکرد راحت است. با این حال، برخی از معایب نیز وجود دارد که کاربرد گسترده آن را محدود می کند، مانند مصرف انرژی بالا، نیازهای بالا برای پیش تصفیه آب خام و پایداری ضعیف تصفیه.

(3) روش جذب
روش جذب روشی است که در آن برخی از آلاینده های موجود در آب توسط مواد جامد متخلخل (جاذب) جذب و تثبیت می شوند تا آلاینده های موجود در آب حذف شوند. به طور کلی روش جذب به سه مرحله تقسیم می شود. ابتدا جاذب در تماس کامل با فاضلاب است تا آلاینده ها جذب شوند. دوم، جداسازی جاذب و فاضلاب. سوم، بازسازی یا تجدید جاذب. علاوه بر کربن فعال پرکاربرد به عنوان جاذب، رزین جذب ماکرو متخلخل مصنوعی نیز به طور گسترده در جذب تصفیه آب استفاده می شود. روش جذب دارای مزایای عملیات ساده، اثر درمان خوب و درمان سریع است. با این حال، هزینه بالا است و اثر اشباع جذب کاهش خواهد یافت. اگر از جذب رزین استفاده شود، تجزیه و تحلیل پس از اشباع جذب مورد نیاز است، و مقابله با مایع زباله تجزیه و تحلیل دشوار است.

(4) روش تبادل یونی
روش تبادل یونی تحت عمل تبادل یونی است، یون های موجود در آب با فسفر در ماده جامد مبادله می شوند و فسفر توسط رزین تبادل آنیونی حذف می شود که می تواند به سرعت فسفر را حذف کند و راندمان حذف فسفر بالایی دارد. با این حال، رزین تبادلی دارای معایب مسمومیت آسان و بازسازی دشوار است.

(5) روش تبلور
حذف فسفر با کریستالیزاسیون عبارت است از افزودن ماده ای شبیه به سطح و ساختار فسفات نامحلول به فاضلاب، از بین بردن حالت شبه پایدار یون های موجود در فاضلاب و رسوب کریستال های فسفات بر روی سطح عامل تبلور به عنوان هسته بلوری و سپس فسفر را جدا کرده و خارج کنید. مواد معدنی حاوی کلسیم را می توان به عنوان عامل تبلور استفاده کرد، مانند سنگ فسفات، زغال استخوان، سرباره و غیره که در این میان سنگ فسفات و زغال استخوان موثرتر هستند. فضای کف را صرفه جویی می کند و کنترل آن آسان است، اما نیاز به pH بالا و غلظت یون کلسیم مشخصی دارد.

(6) تالاب مصنوعی
حذف فسفر تالاب ساخته شده مزایای حذف بیولوژیکی فسفر، حذف فسفر رسوب شیمیایی و حذف فسفر جذبی را ترکیب می کند. محتوای فسفر را از طریق جذب و جذب بیولوژیکی و جذب سوبسترا کاهش می دهد. حذف فسفر عمدتاً از طریق جذب سوبسترای فسفر انجام می شود.

به طور خلاصه، روش های فوق می توانند فسفر موجود در فاضلاب را به راحتی و به سرعت حذف کنند، اما همه آنها دارای معایب خاصی هستند. اگر یکی از روش ها به تنهایی استفاده شود، برنامه واقعی ممکن است با مشکلات بیشتری مواجه شود. روش های فوق برای پیش تصفیه یا درمان پیشرفته برای حذف فسفر مناسب تر هستند و همراه با حذف بیولوژیکی فسفر ممکن است به نتایج بهتری دست یابند.
روش تعیین کل فسفر
1. آنتی اسپکتروفوتومتری مولیبدن-آنتیموان: اصل آنالیز و تعیین آنتی اسپکتروفتومتری مولیبدن-آنتیموان به این صورت است: در شرایط اسیدی، فسفر موجود در نمونه های آب می تواند با اسید مولیبدن و تارتارات پتاسیم آنتیموان به شکل یون واکنش داده و مولیبدن را تشکیل دهد. مجتمع ها پلی اسید، و این ماده را می توان با عامل احیا کننده اسید اسکوربیک احیا کرد و یک کمپلکس آبی تشکیل داد که آن را آبی مولیبدن می نامیم. هنگام استفاده از این روش برای تجزیه و تحلیل نمونه های آب، باید از روش های مختلف هضم با توجه به میزان آلودگی آب استفاده کرد. هضم پرسولفات پتاسیم عموماً در نمونه های آبی با درجه آلودگی کم انجام می شود و اگر نمونه آب بسیار آلوده باشد، عموماً به صورت اکسیژن کم، نمک های فلزی بالا و مواد آلی ظاهر می شود. در این زمان باید از هضم معرف اکسید کننده قویتر استفاده کنیم. پس از بهبود مستمر و کمال، استفاده از این روش برای تعیین میزان فسفر در نمونه های آب نه تنها می تواند زمان پایش را کوتاه کند، بلکه دارای دقت بالا، حساسیت خوب و حد تشخیص کم است. از یک مقایسه جامع، این بهترین روش تشخیص است.
2. روش احیای کلرید آهن: نمونه آب را با اسید سولفوریک مخلوط کرده و حرارت دهید تا بجوشد، سپس کلرید آهن و اسید سولفوریک را اضافه کنید تا فسفر کل به یون فسفات تبدیل شود. سپس از مولیبدات آمونیوم برای واکنش رنگ استفاده کنید و از رنگ سنجی یا اسپکتروفتومتری برای اندازه گیری جذب برای محاسبه غلظت کل فسفر استفاده کنید.
3. هضم-اسپکتروفتومتری در دمای بالا: نمونه آب را در دمای بالا هضم کنید تا کل فسفر را به یون های فسفر معدنی تبدیل کنید. سپس از محلول دی کرومات پتاسیم اسیدی برای کاهش یون فسفات و دی کرومات پتاسیم در شرایط اسیدی برای تولید کروم (III) و فسفات استفاده کنید. مقدار جذب کروم (III) اندازه‌گیری شد و محتوای فسفر با منحنی استاندارد محاسبه شد.
4. روش فلورسانس اتمی: کل فسفر نمونه آب ابتدا به شکل فسفر معدنی تبدیل می شود و سپس برای تعیین محتوای آن توسط دستگاه فلورسانس اتمی آنالیز می شود.
5. کروماتوگرافی گازی: کل فسفر نمونه آب جدا شده و با کروماتوگرافی گازی تشخیص داده می شود. نمونه آب ابتدا برای استخراج یون‌های فسفات تیمار شد و سپس از مخلوط استونیتریل-آب (9:1) به عنوان حلال برای مشتق‌سازی پیش ستون استفاده شد و در نهایت میزان کل فسفر با کروماتوگرافی گازی تعیین شد.
6. کدورت سنجی ایزوترمال: کل فسفر نمونه آب را به یون های فسفات تبدیل کنید، سپس بافر و معرف مولیبدووانادوفسفریک اسید (MVPA) را اضافه کنید تا کمپلکس زرد تشکیل شود، مقدار جذب را با رنگ سنج اندازه گیری کنید و سپس از منحنی کالیبراسیون استفاده شد. برای محاسبه مقدار کل فسفر