Ο ολικός φώσφορος είναι ένας σημαντικός δείκτης ποιότητας του νερού, ο οποίος έχει μεγάλη επίδραση στο οικολογικό περιβάλλον των υδάτινων σωμάτων και στην ανθρώπινη υγεία. Ο ολικός φώσφορος είναι ένα από τα θρεπτικά συστατικά που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών και των φυκιών, αλλά εάν ο συνολικός φώσφορος στο νερό είναι πολύ υψηλός, θα οδηγήσει σε ευτροφισμό του υδατικού συστήματος, θα επιταχύνει την αναπαραγωγή φυκιών και βακτηρίων, θα προκαλέσει άνθηση φυκιών, και επηρεάζουν σοβαρά το οικολογικό περιβάλλον του υδατικού συστήματος. Και σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως το πόσιμο νερό και το νερό της πισίνας, τα υψηλά επίπεδα ολικού φωσφόρου μπορεί να βλάψουν την ανθρώπινη υγεία, ειδικά σε βρέφη και έγκυες γυναίκες.
Πηγές ολικού φωσφόρου στο νερό
(1) Γεωργική ρύπανση
Η γεωργική ρύπανση οφείλεται κυρίως στην εκτεταμένη χρήση χημικών λιπασμάτων και ο φώσφορος στα χημικά λιπάσματα ρέει στα υδατικά συστήματα μέσω του βρόχινου νερού ή της γεωργικής άρδευσης. Κανονικά, μόνο το 10%-25% του λιπάσματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τα φυτά και το υπόλοιπο 75%-90% παραμένει στο έδαφος. Σύμφωνα με προηγούμενα αποτελέσματα ερευνών, το 24%-71% του φωσφόρου στο νερό προέρχεται από γεωργική λίπανση, επομένως η ρύπανση του νερού από φώσφορο οφείλεται κυρίως στη μετανάστευση του φωσφόρου στο έδαφος στο νερό. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, το ποσοστό χρήσης του φωσφορικού λιπάσματος είναι γενικά μόνο 10%-20%. Η υπερβολική χρήση φωσφορικών λιπασμάτων όχι μόνο προκαλεί σπατάλη πόρων, αλλά επίσης προκαλεί την περίσσεια φωσφορικών λιπασμάτων να μολύνει τις πηγές νερού μέσω της επιφανειακής απορροής.
(2) οικιακά λύματα
Τα οικιακά λύματα περιλαμβάνουν λύματα δημόσιων κτιρίων, οικιακά λύματα και βιομηχανικά λύματα που απορρίπτονται σε υπονόμους. Η κύρια πηγή φωσφόρου στα οικιακά λύματα είναι η χρήση προϊόντων πλύσης που περιέχουν φώσφορο, ανθρώπινων περιττωμάτων και οικιακών απορριμμάτων. Τα προϊόντα πλύσης χρησιμοποιούν κυρίως φωσφορικό νάτριο και φωσφορικό πολυνάτριο και ο φώσφορος στο απορρυπαντικό ρέει στο υδάτινο σώμα με τα λύματα.
(3) Βιομηχανικά λύματα
Τα βιομηχανικά λύματα είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που προκαλούν περίσσεια φωσφόρου στα υδατικά συστήματα. Τα βιομηχανικά λύματα έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής συγκέντρωσης ρύπων, πολλών τύπων ρύπων, δύσκολα αποικοδομούνται και πολύπλοκων συστατικών. Εάν τα βιομηχανικά λύματα απορρίπτονται απευθείας χωρίς επεξεργασία, θα έχουν τεράστιο αντίκτυπο στο υδάτινο σώμα. Δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον και την υγεία των κατοίκων.
Μέθοδος αφαίρεσης φωσφόρου λυμάτων
(1) Ηλεκτρόλυση
Μέσω της αρχής της ηλεκτρόλυσης, οι επιβλαβείς ουσίες στα λύματα υφίστανται μια αντίδραση αναγωγής και μια αντίδραση οξείδωσης στον αρνητικό και θετικό πόλο αντίστοιχα, και οι επιβλαβείς ουσίες μετατρέπονται σε αβλαβείς ουσίες για να επιτευχθεί ο σκοπός του καθαρισμού του νερού. Η διαδικασία ηλεκτρόλυσης έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης, του απλού εξοπλισμού, της εύκολης λειτουργίας, της υψηλής απόδοσης αφαίρεσης και της βιομηχανοποίησης του εξοπλισμού. δεν χρειάζεται να προσθέσει πηκτικά, καθαριστικά και άλλα χημικά, αποφεύγει τις επιπτώσεις στο φυσικό περιβάλλον και μειώνει ταυτόχρονα το κόστος. Θα παραχθεί μικρή ποσότητα λάσπης. Ωστόσο, η μέθοδος ηλεκτρόλυσης χρειάζεται να καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια και υλικά χάλυβα, το κόστος λειτουργίας είναι υψηλό, η συντήρηση και η διαχείριση είναι περίπλοκες και το πρόβλημα της συνολικής χρήσης του ιζήματος χρειάζεται περαιτέρω έρευνα και λύση.
(2) Ηλεκτροδιάλυση
Στη μέθοδο της ηλεκτροδιάλυσης, μέσω της δράσης ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου, τα ανιόντα και τα κατιόντα στο υδατικό διάλυμα μετακινούνται προς την άνοδο και την κάθοδο αντίστοιχα, έτσι ώστε η συγκέντρωση ιόντων στο μέσο του ηλεκτροδίου να μειώνεται σημαντικά και η συγκέντρωση ιόντων κοντά στο ηλεκτρόδιο αυξάνεται. Εάν προστεθεί μια μεμβράνη ανταλλαγής ιόντων στη μέση του ηλεκτροδίου, μπορεί να επιτευχθεί ο διαχωρισμός και η συγκέντρωση. ο στόχος του. Η διαφορά μεταξύ ηλεκτροδιάλυσης και ηλεκτρόλυσης είναι ότι αν και η τάση της ηλεκτροδιάλυσης είναι υψηλή, το ρεύμα δεν είναι μεγάλο, το οποίο δεν μπορεί να διατηρήσει τη συνεχή αντίδραση οξειδοαναγωγής που απαιτείται, ενώ η ηλεκτρόλυση είναι ακριβώς το αντίθετο. Η τεχνολογία ηλεκτροδιάλυσης έχει τα πλεονεκτήματα της μη ανάγκης χημικών, του απλού εξοπλισμού και της διαδικασίας συναρμολόγησης και της βολικής λειτουργίας. Ωστόσο, υπάρχουν επίσης ορισμένα μειονεκτήματα που περιορίζουν την ευρεία εφαρμογή του, όπως η υψηλή κατανάλωση ενέργειας, οι υψηλές απαιτήσεις για προεπεξεργασία ακατέργαστου νερού και η κακή σταθερότητα επεξεργασίας.
(3) Μέθοδος προσρόφησης
Η μέθοδος προσρόφησης είναι μια μέθοδος κατά την οποία ορισμένοι ρύποι στο νερό απορροφώνται και στερεώνονται με πορώδη στερεά (προσροφητικά) για την απομάκρυνση των ρύπων στο νερό. Γενικά, η μέθοδος προσρόφησης χωρίζεται σε τρία στάδια. Πρώτον, το προσροφητικό είναι σε πλήρη επαφή με τα λύματα έτσι ώστε οι ρύποι να προσροφηθούν. Δεύτερον, ο διαχωρισμός του προσροφητικού και των λυμάτων. Τρίτον, η αναγέννηση ή η ανανέωση του προσροφητικού. Εκτός από τον ευρέως χρησιμοποιούμενο ενεργό άνθρακα ως προσροφητικό, η συνθετική μακροπορώδης ρητίνη προσρόφησης χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στην προσρόφηση επεξεργασίας νερού. Η μέθοδος προσρόφησης έχει τα πλεονεκτήματα της απλής λειτουργίας, του καλού αποτελέσματος θεραπείας και της ταχείας επεξεργασίας. Ωστόσο, το κόστος είναι υψηλό και το αποτέλεσμα κορεσμού της προσρόφησης θα μειωθεί. Εάν χρησιμοποιείται προσρόφηση ρητίνης, απαιτείται ανάλυση μετά τον κορεσμό της προσρόφησης και το απόβλητο υγρό της ανάλυσης είναι δύσκολο να αντιμετωπιστεί.
(4) Μέθοδος ανταλλαγής ιόντων
Η μέθοδος ανταλλαγής ιόντων είναι υπό τη δράση ανταλλαγής ιόντων, τα ιόντα στο νερό ανταλλάσσονται με φώσφορο στη στερεά ύλη και ο φώσφορος αφαιρείται με ρητίνη ανταλλαγής ανιόντων, η οποία μπορεί να αφαιρέσει γρήγορα τον φώσφορο και έχει υψηλή απόδοση αφαίρεσης φωσφόρου. Ωστόσο, η ρητίνη ανταλλαγής έχει τα μειονεκτήματα της εύκολης δηλητηρίασης και της δύσκολης αναγέννησης.
(5) Μέθοδος κρυστάλλωσης
Η απομάκρυνση του φωσφόρου με κρυστάλλωση είναι η προσθήκη μιας ουσίας παρόμοιας με την επιφάνεια και τη δομή του αδιάλυτου φωσφορικού στα λύματα, η καταστροφή της μετασταθερής κατάστασης των ιόντων στα λύματα και η καθίζηση κρυστάλλων φωσφορικών στην επιφάνεια του παράγοντα κρυστάλλωσης ως ο κρυσταλλικός πυρήνας, και στη συνέχεια διαχωρίστε και αφαιρέστε το φώσφορο. Τα ορυκτά υλικά που περιέχουν ασβέστιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως παράγοντες κρυστάλλωσης, όπως φωσφορικά πετρώματα, οστικό άνθρακα, σκωρία κ.λπ., μεταξύ των οποίων τα φωσφορικά πετρώματα και ο οστικός άνθρακας είναι πιο αποτελεσματικά. Εξοικονομεί χώρο στο δάπεδο και είναι εύκολο να ελεγχθεί, αλλά έχει υψηλές απαιτήσεις pH και μια ορισμένη συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου.
(6) Τεχνητός υγρότοπος
Η δομημένη αφαίρεση του φωσφόρου των υγροτόπων συνδυάζει τα πλεονεκτήματα της βιολογικής απομάκρυνσης του φωσφόρου, της αφαίρεσης φωσφόρου με χημική καθίζηση και της απομάκρυνσης του φωσφόρου προσρόφησης. Μειώνει την περιεκτικότητα σε φώσφορο μέσω βιολογικής απορρόφησης και αφομοίωσης και προσρόφησης υποστρώματος. Η απομάκρυνση του φωσφόρου γίνεται κυρίως μέσω της προσρόφησης του φωσφόρου από το υπόστρωμα.
Συνοπτικά, οι παραπάνω μέθοδοι μπορούν να αφαιρέσουν τον φώσφορο στα λύματα εύκολα και γρήγορα, αλλά όλες έχουν ορισμένα μειονεκτήματα. Εάν μία από τις μεθόδους χρησιμοποιείται μόνη της, η πραγματική εφαρμογή ενδέχεται να αντιμετωπίσει περισσότερα προβλήματα. Οι παραπάνω μέθοδοι είναι πιο κατάλληλες για προεπεξεργασία ή προηγμένη επεξεργασία για την απομάκρυνση του φωσφόρου και σε συνδυασμό με τη βιολογική αφαίρεση του φωσφόρου μπορεί να επιτύχουν καλύτερα αποτελέσματα.
Μέθοδος Προσδιορισμού Ολικού Φωσφόρου
1. Αντιφασματοφωτομετρία μολυβδαινίου-αντιμονίου: Η αρχή της ανάλυσης και του προσδιορισμού της αντιφασματοφωτομετρίας μολυβδαινίου-αντιμονίου είναι: υπό όξινες συνθήκες, ο φώσφορος στα δείγματα νερού μπορεί να αντιδράσει με οξύ μολυβδαίνιο και τρυγικό κάλιο αντιμόνιο με τη μορφή ιόντων για να σχηματίσει όξινο βλαστό συγκροτήματα. Πολυοξύ, και αυτή η ουσία μπορεί να αναχθεί από τον αναγωγικό παράγοντα ασκορβικό οξύ για να σχηματίσει ένα μπλε σύμπλοκο, το οποίο ονομάζουμε μπλε του μολυβδαινίου. Όταν χρησιμοποιείται αυτή η μέθοδος για την ανάλυση δειγμάτων νερού, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται διαφορετικές μέθοδοι πέψης ανάλογα με το βαθμό ρύπανσης του νερού. Η πέψη του υπερθειικού καλίου γενικά στοχεύει σε δείγματα νερού με χαμηλό βαθμό ρύπανσης και εάν το δείγμα νερού είναι πολύ μολυσμένο, θα εμφανίζεται γενικά με τη μορφή χαμηλού οξυγόνου, υψηλά μεταλλικά άλατα και οργανική ύλη. Αυτή τη στιγμή, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε οξειδωτική πέψη με πιο ισχυρό αντιδραστήριο. Μετά από συνεχή βελτίωση και τελειοποίηση, η χρήση αυτής της μεθόδου για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε φώσφορο στα δείγματα νερού μπορεί όχι μόνο να συντομεύσει τον χρόνο παρακολούθησης, αλλά και να έχει υψηλή ακρίβεια, καλή ευαισθησία και χαμηλό όριο ανίχνευσης. Από μια ολοκληρωμένη σύγκριση, αυτή είναι η καλύτερη μέθοδος ανίχνευσης.
2. Μέθοδος αναγωγής χλωριούχου σιδήρου: Αναμείξτε το δείγμα νερού με θειικό οξύ και θερμάνετε το μέχρι να βράσει, στη συνέχεια προσθέστε χλωριούχο σίδηρο και θειικό οξύ για να αναχθεί ο συνολικός φώσφορος σε φωσφορικό ιόν. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε μολυβδαινικό αμμώνιο για αντίδραση χρώματος και χρησιμοποιήστε χρωματομετρία ή φασματοφωτομετρία για να μετρήσετε την απορρόφηση για να υπολογίσετε τη συνολική συγκέντρωση φωσφόρου.
3. Φασματοφωτομετρία πέψης σε υψηλή θερμοκρασία: Χώνεψε το δείγμα νερού σε υψηλή θερμοκρασία για να μετατρέψει τον συνολικό φώσφορο σε ανόργανα ιόντα φωσφόρου. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε ένα όξινο διάλυμα διχρωμικού καλίου για την αναγωγή του φωσφορικού ιόντος και του διχρωμικού καλίου υπό όξινες συνθήκες για τη δημιουργία Cr(III) και φωσφορικών. Η τιμή απορρόφησης του Cr(III) μετρήθηκε και η περιεκτικότητα σε φώσφορο υπολογίστηκε με την πρότυπη καμπύλη.
4. Μέθοδος ατομικού φθορισμού: ο συνολικός φώσφορος στο δείγμα νερού μετατρέπεται πρώτα σε ανόργανη μορφή φωσφόρου και στη συνέχεια αναλύεται με αναλυτή ατομικού φθορισμού για να προσδιοριστεί η περιεκτικότητά του.
5. Αέρια χρωματογραφία: Ο συνολικός φώσφορος στο δείγμα νερού διαχωρίζεται και ανιχνεύεται με αέρια χρωματογραφία. Το δείγμα νερού υποβλήθηκε σε επεξεργασία πρώτα για να εκχυλιστούν φωσφορικά ιόντα, και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε μίγμα ακετονιτριλίου-νερού (9:1) ως διαλύτης για παραγωγοποίηση πριν από τη στήλη, και τελικά η συνολική περιεκτικότητα σε φώσφορο προσδιορίστηκε με αέρια χρωματογραφία.
6. Ισοθερμική θολερότητα: μετατρέψτε τον συνολικό φώσφορο στο δείγμα νερού σε φωσφορικά ιόντα, στη συνέχεια προσθέστε ρυθμιστικό διάλυμα και αντιδραστήριο Molybdovanadophosphoric Acid (MVPA) για να αντιδράσει σχηματίζοντας ένα κίτρινο σύμπλεγμα, μετρήστε την τιμή απορρόφησης με ένα χρωματόμετρο και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε η καμπύλη βαθμονόμησης για τον υπολογισμό της συνολικής περιεκτικότητας σε φώσφορο.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-06-2023
