Общий фосфор является важным показателем качества воды, оказывающим большое влияние на экологическую среду водоемов и здоровье человека. Общий фосфор является одним из питательных веществ, необходимых для роста растений и водорослей, но если общий фосфор в воде слишком высок, это приведет к эвтрофикации водоема, ускорит размножение водорослей и бактерий, вызовет цветение водорослей, и серьезно влияют на экологическую среду водоема. А в некоторых случаях, например, в питьевой воде и воде плавательного бассейна, высокий уровень общего фосфора может нанести вред здоровью человека, особенно младенцев и беременных женщин.
Источники общего фосфора в воде
(1) Сельскохозяйственное загрязнение
Сельскохозяйственное загрязнение происходит главным образом из-за широкого использования химических удобрений, а фосфор, содержащийся в химических удобрениях, попадает в водоемы через дождевую воду или сельскохозяйственное орошение. Обычно только 10–25 % удобрений могут быть использованы растениями, а остальные 75–90 % остаются в почве. Согласно результатам предыдущих исследований, 24–71% фосфора в воде поступает в результате сельскохозяйственных удобрений, поэтому загрязнение воды фосфором происходит в основном из-за миграции фосфора из почвы в воду. По статистике, коэффициент использования фосфорных удобрений обычно составляет всего 10-20%. Чрезмерное использование фосфорных удобрений не только приводит к расточительству ресурсов, но и приводит к тому, что избыток фосфорных удобрений загрязняет источники воды через поверхностные стоки.
(2) бытовые сточные воды
Бытовые сточные воды включают сточные воды общественных зданий, бытовые сточные воды жилых домов и промышленные сточные воды, сбрасываемые в канализацию. Основным источником фосфора в бытовых сточных водах является использование фосфорсодержащих моющих средств, человеческих экскрементов и бытового мусора. В моющих средствах в основном используются фосфат натрия и полифосфат натрия, а фосфор в моющем средстве попадает в водоем со сточными водами.
(3) Промышленные сточные воды
Промышленные сточные воды являются одним из основных факторов, вызывающих избыток фосфора в водоемах. Промышленные сточные воды характеризуются высокой концентрацией загрязняющих веществ, содержат множество типов загрязняющих веществ, трудно поддающихся разложению, и содержат сложные компоненты. Если промышленные сточные воды сбрасываются напрямую, без очистки, это окажет огромное воздействие на водный объект. Негативное воздействие на окружающую среду и здоровье жителей.
Метод удаления фосфора из сточных вод
(1) Электролиз
Благодаря принципу электролиза вредные вещества в сточных водах подвергаются реакциям восстановления и реакции окисления на отрицательном и положительном полюсах соответственно, а вредные вещества преобразуются в безвредные вещества для достижения цели очистки воды. Процесс электролиза имеет преимущества высокой эффективности, простоты оборудования, простоты эксплуатации, высокой эффективности удаления и индустриализации оборудования; нет необходимости добавлять коагулянты, чистящие средства и другие химикаты, что позволяет избежать воздействия на окружающую среду и одновременно снизить затраты. Образуется небольшое количество осадка. Однако метод электролиза требует потребления электроэнергии и стальных материалов, эксплуатационные расходы высоки, обслуживание и управление сложны, а проблема комплексной утилизации осадков требует дальнейших исследований и решения.
(2) Электродиализ
В методе электродиализа под действием внешнего электрического поля анионы и катионы в водном растворе перемещаются к аноду и катоду соответственно, так что концентрация ионов в середине электрода значительно снижается, а концентрация ионов вблизи электрода увеличивается. Если в середину электрода добавить ионообменную мембрану, можно добиться разделения и концентрации. цель. Разница между электродиализом и электролизом заключается в том, что, хотя напряжение электродиализа высокое, ток небольшой, что не может поддерживать необходимую непрерывную окислительно-восстановительную реакцию, тогда как при электролизе все происходит наоборот. Преимущества технологии электродиализа заключаются в отсутствии необходимости использования каких-либо химикатов, простоте оборудования и процесса сборки, а также в удобном использовании. Однако имеются и некоторые недостатки, ограничивающие его широкое применение, такие как высокое энергопотребление, высокие требования к предварительной очистке сырой воды и плохая стабильность очистки.
(3) Метод адсорбции
Адсорбционный метод – это метод, при котором определенные загрязняющие вещества в воде адсорбируются и фиксируются пористыми твердыми веществами (адсорбентами) для удаления загрязняющих веществ из воды. Обычно метод адсорбции делится на три этапа. Во-первых, адсорбент полностью контактирует со сточными водами, благодаря чему загрязняющие вещества адсорбируются; во-вторых, разделение адсорбента и сточных вод; в-третьих, регенерация или обновление адсорбента. Помимо широко используемого активированного угля в качестве адсорбента, для адсорбции воды также широко используется синтетическая макропористая адсорбционная смола. Преимущества метода адсорбции заключаются в простоте эксплуатации, хорошем эффекте лечения и быстром лечении. Однако стоимость высока, и эффект насыщения адсорбции снизится. Если используется адсорбция смолой, анализ требуется после насыщения адсорбции, и с отходами анализа трудно справиться.
(4) Метод ионного обмена
Метод ионного обмена основан на ионном обмене, ионы в воде заменяются на фосфор в твердом веществе, а фосфор удаляется анионообменной смолой, которая может быстро удалять фосфор и иметь высокую эффективность удаления фосфора. Однако обменная смола имеет такие недостатки, как легкое отравление и трудная регенерация.
(5) Метод кристаллизации
Удаление фосфора кристаллизацией заключается в добавлении в сточные воды вещества, аналогичного поверхности и структуре нерастворимого фосфата, разрушении метастабильного состояния ионов в сточных водах и осаждении кристаллов фосфата на поверхности кристаллизующего агента в качестве кристаллического ядра, а затем отделить и удалить фосфор. В качестве кристаллизационных агентов могут быть использованы кальцийсодержащие минеральные материалы, такие как фосфоритная руда, костный полукокс, шлак и т.п., среди которых более эффективными являются фосфоритная руда и костяной полукокс. Он экономит площадь и прост в управлении, но имеет высокие требования к pH и определенную концентрацию ионов кальция.
(6) Искусственные водно-болотные угодья
Искусственное удаление фосфора из водно-болотных угодий сочетает в себе преимущества биологического удаления фосфора, химического осаждения и адсорбционного удаления фосфора. Он снижает содержание фосфора за счет биологической абсорбции и ассимиляции, а также адсорбции субстрата. Удаление фосфора происходит главным образом за счет адсорбции фосфора субстратом.
Таким образом, вышеуказанные методы позволяют удобно и быстро удалять фосфор из сточных вод, но все они имеют определенные недостатки. Если один из методов используется отдельно, в реальном приложении могут возникнуть дополнительные проблемы. Вышеуказанные методы больше подходят для предварительной или продвинутой обработки удаления фосфора, а в сочетании с биологическим удалением фосфора можно достичь лучших результатов.
Метод определения общего фосфора
1. Молибден-сурьмяная антиспектрофотометрия. Принцип анализа и определения молибден-сурьмяной антиспектрофотометрии заключается в следующем: в кислых условиях фосфор в пробах воды может реагировать с молибденовой кислотой и сурьмяно-калийным тартратом в виде ионов с образованием кислого молибдена. комплексы. Поликислота, и это вещество может быть восстановлено восстановителем аскорбиновой кислотой с образованием синего комплекса, который мы называем молибденовым синим. При использовании этого метода для анализа проб воды следует применять разные методы разложения в зависимости от степени загрязнения воды. Разложение персульфата калия обычно направлено на пробы воды с низкой степенью загрязнения, а если проба воды сильно загрязнена, она обычно проявляется в виде низкого содержания кислорода, высокого содержания солей металлов и органических веществ. В это время нам необходимо использовать окислительный реагент Stronger. После постоянного совершенствования и совершенствования использование этого метода для определения содержания фосфора в пробах воды может не только сократить время мониторинга, но также иметь высокую точность, хорошую чувствительность и низкий предел обнаружения. Судя по всестороннему сравнению, это лучший метод обнаружения.
2. Метод восстановления хлорида железа: смешайте пробу воды с серной кислотой и нагрейте ее до кипения, затем добавьте хлорид железа и серную кислоту, чтобы восстановить общий фосфор до фосфат-иона. Затем используйте молибдат аммония для цветной реакции и используйте колориметрию или спектрофотометрию для измерения оптической плотности и расчета общей концентрации фосфора.
3. Высокотемпературное расщепление-спектрофотометрия. Разваривание пробы воды при высокой температуре для преобразования общего фосфора в неорганические ионы фосфора. Затем используйте кислый раствор дихромата калия, чтобы восстановить ион фосфата и дихромат калия в кислых условиях, чтобы получить Cr(III) и фосфат. Измеряли величину поглощения Cr(III) и рассчитывали содержание фосфора по стандартной кривой.
4. Метод атомной флуоресценции: общий фосфор в пробе воды сначала преобразуется в неорганическую форму фосфора, а затем анализируется атомно-флуоресцентным анализатором для определения его содержания.
5. Газовая хроматография. Общий фосфор в пробе воды отделяется и обнаруживается с помощью газовой хроматографии. Пробу воды сначала обрабатывали для извлечения фосфат-ионов, затем смесь ацетонитрил-вода (9:1) использовали в качестве растворителя для предколоночной дериватизации и, наконец, определяли общее содержание фосфора с помощью газовой хроматографии.
6. Изотермическая турбидиметрия: преобразовать общий фосфор в пробе воды в фосфат-ионы, затем добавить буфер и реагент молибдованадофосфорной кислоты (MVPA) для реакции с образованием желтого комплекса, измерить значение оптической плотности с помощью колориметра, а затем использовать калибровочную кривую. рассчитать общее содержание фосфора.
Время публикации: 06 июля 2023 г.
