Tổng lượng phốt pho là một chỉ số chất lượng nước quan trọng, có tác động lớn đến môi trường sinh thái của các vùng nước và sức khỏe con người.Phốt pho tổng số là một trong những chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của thực vật và tảo, tuy nhiên nếu tổng phốt pho trong nước quá cao sẽ dẫn đến hiện tượng phú dưỡng của thủy vực, đẩy nhanh quá trình sinh sản của tảo và vi khuẩn, khiến tảo nở hoa, và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái của vùng nước.Và trong một số trường hợp, chẳng hạn như nước uống, nước bể bơi, hàm lượng phốt pho tổng số cao có thể gây hại cho sức khỏe con người, đặc biệt là trẻ sơ sinh và phụ nữ mang thai.
Nguồn phốt pho tổng số trong nước
(1) Ô nhiễm nông nghiệp
Ô nhiễm nông nghiệp chủ yếu là do sử dụng rộng rãi phân bón hóa học và phốt pho trong phân hóa học chảy vào các vùng nước qua nước mưa hoặc tưới tiêu nông nghiệp.Thông thường, cây trồng chỉ có thể sử dụng được 10% -25% lượng phân bón, 75% -90% còn lại được để lại trong đất.Theo kết quả nghiên cứu trước đây, 24%-71% phốt pho trong nước có nguồn gốc từ quá trình bón phân nông nghiệp, do đó ô nhiễm phốt pho trong nước chủ yếu là do phốt pho di chuyển trong đất vào nước.Theo thống kê, tỷ lệ tận dụng phân lân thường chỉ đạt 10% -20%.Việc sử dụng quá nhiều phân lân không chỉ gây lãng phí tài nguyên mà còn khiến lượng phân lân dư thừa gây ô nhiễm nguồn nước thông qua dòng chảy bề mặt.
(2) nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt bao gồm nước thải tòa nhà công cộng, nước thải sinh hoạt khu dân cư và nước thải công nghiệp thải vào cống rãnh.Nguồn phốt pho chính trong nước thải sinh hoạt là việc sử dụng các sản phẩm giặt có chứa phốt pho, phân người và rác thải sinh hoạt.Các sản phẩm giặt chủ yếu sử dụng natri photphat và polysodium photphat, và phốt pho trong chất tẩy rửa chảy vào vùng nước cùng với nước thải.
(3) Nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp là một trong những tác nhân chính gây ra tình trạng dư thừa phốt pho trong các vùng nước.Nước thải công nghiệp có đặc điểm là nồng độ chất ô nhiễm cao, nhiều loại chất ô nhiễm, khó phân hủy và thành phần phức tạp.Nếu nước thải công nghiệp được thải trực tiếp mà không qua xử lý sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến nguồn nước.Tác động xấu tới môi trường và sức khỏe người dân.
Phương pháp loại bỏ phốt pho trong nước thải
(1) Điện phân
Thông qua nguyên lý điện phân, các chất có hại trong nước thải lần lượt trải qua phản ứng khử và phản ứng oxy hóa ở cực âm và cực dương, đồng thời các chất có hại được chuyển hóa thành chất vô hại để đạt được mục đích lọc nước.Quá trình điện phân có ưu điểm là hiệu quả cao, thiết bị đơn giản, vận hành dễ dàng, hiệu quả loại bỏ cao và công nghiệp hóa thiết bị;không cần thêm chất keo tụ, chất tẩy rửa và các hóa chất khác, tránh tác động đến môi trường tự nhiên, đồng thời giảm chi phí.Một lượng nhỏ bùn sẽ được tạo ra.Tuy nhiên, phương pháp điện phân cần tiêu thụ năng lượng điện và vật liệu thép, chi phí vận hành cao, việc bảo trì và quản lý phức tạp và vấn đề sử dụng toàn diện trầm tích cần được nghiên cứu và giải quyết thêm.
(2) Điện phân
Trong phương pháp điện phân, thông qua tác động của điện trường bên ngoài, các anion và cation trong dung dịch nước lần lượt di chuyển đến cực dương và cực âm, do đó nồng độ ion ở giữa điện cực giảm đi rất nhiều và nồng độ ion gần điện cực tăng lên.Nếu thêm màng trao đổi ion vào giữa điện cực thì có thể đạt được sự phân tách và cô đặc.mục đích của.Sự khác biệt giữa điện phân và điện phân là mặc dù điện áp của điện phân cao nhưng dòng điện không lớn, không thể duy trì phản ứng oxi hóa khử liên tục cần thiết, trong khi điện phân thì ngược lại.Công nghệ điện phân có ưu điểm là không cần bất kỳ loại hóa chất nào, thiết bị và quy trình lắp ráp đơn giản, vận hành thuận tiện.Tuy nhiên, cũng có một số nhược điểm hạn chế ứng dụng rộng rãi của nó, chẳng hạn như tiêu thụ năng lượng cao, yêu cầu cao đối với tiền xử lý nước thô và độ ổn định xử lý kém.
(3) Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ là phương pháp trong đó một số chất ô nhiễm trong nước được hấp phụ và cố định bằng chất rắn xốp (chất hấp phụ) để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước.Nói chung, phương pháp hấp phụ được chia thành ba bước.Đầu tiên, chất hấp phụ tiếp xúc hoàn toàn với nước thải để các chất ô nhiễm được hấp phụ;thứ hai, tách chất hấp phụ và nước thải;thứ ba, sự tái sinh hoặc đổi mới chất hấp phụ.Ngoài than hoạt tính được sử dụng rộng rãi làm chất hấp phụ, nhựa hấp phụ vĩ mô tổng hợp cũng được sử dụng rộng rãi trong hấp phụ xử lý nước.Phương pháp hấp phụ có ưu điểm là vận hành đơn giản, hiệu quả xử lý tốt và xử lý nhanh.Tuy nhiên, giá thành cao và hiệu ứng bão hòa hấp phụ sẽ giảm.Nếu sử dụng phương pháp hấp phụ nhựa, cần phải phân tích sau khi bão hòa hấp phụ và chất thải phân tích rất khó xử lý.
(4) Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion dưới tác dụng trao đổi ion, các ion trong nước được trao đổi với phốt pho trong chất rắn và phốt pho được loại bỏ bằng nhựa trao đổi anion, có thể loại bỏ phốt pho nhanh chóng và có hiệu quả loại bỏ phốt pho cao.Tuy nhiên, nhựa trao đổi có nhược điểm là dễ bị nhiễm độc và khó tái sinh.
(5) Phương pháp kết tinh
Loại bỏ phốt pho bằng cách kết tinh là thêm một chất tương tự bề mặt và cấu trúc của photphat không hòa tan vào nước thải, phá hủy trạng thái siêu bền của các ion trong nước thải và kết tủa các tinh thể photphat trên bề mặt chất kết tinh dưới dạng hạt nhân tinh thể, sau đó tách và loại bỏ phốt pho.Vật liệu khoáng chứa canxi có thể được sử dụng làm tác nhân kết tinh, chẳng hạn như đá photphat, than xương, xỉ, v.v., trong đó đá photphat và than xương có hiệu quả hơn.Nó tiết kiệm không gian sàn và dễ kiểm soát, nhưng có yêu cầu về độ pH cao và nồng độ ion canxi nhất định.
(6) Đất ngập nước nhân tạo
Loại bỏ phốt pho vùng đất ngập nước nhân tạo kết hợp các ưu điểm của việc loại bỏ phốt pho sinh học, loại bỏ phốt pho kết tủa hóa học và loại bỏ phốt pho hấp phụ.Nó làm giảm hàm lượng phốt pho thông qua sự hấp thụ và đồng hóa sinh học và hấp phụ cơ chất.Việc loại bỏ phốt pho chủ yếu thông qua sự hấp phụ cơ chất của phốt pho.
Tóm lại, các phương pháp trên có thể loại bỏ lân trong nước thải một cách thuận tiện và nhanh chóng nhưng đều có những nhược điểm nhất định.Nếu chỉ sử dụng một trong các phương pháp, ứng dụng thực tế có thể gặp nhiều vấn đề hơn.Các phương pháp trên phù hợp hơn cho việc xử lý trước hoặc xử lý nâng cao để loại bỏ phốt pho và kết hợp với loại bỏ phốt pho sinh học có thể đạt được kết quả tốt hơn.
Phương pháp xác định tổng phốt pho
1. Phương pháp quang phổ phản quang molypden-antimony: Nguyên lý phân tích và xác định phương pháp quang phổ phản quang molypden-antimony là: trong điều kiện axit, phốt pho trong mẫu nước có thể phản ứng với axit molypden và antimon kali tartrat ở dạng ion tạo thành axit molypden phức hợp.Polyaxit, và chất này có thể bị khử bởi chất khử axit ascorbic để tạo thành phức hợp màu xanh lam, mà chúng ta gọi là màu xanh molypden.Khi sử dụng phương pháp này để phân tích mẫu nước, nên sử dụng các phương pháp phân hủy khác nhau tùy theo mức độ ô nhiễm nước.Quá trình phân hủy kali persulfate thường nhằm vào các mẫu nước có mức độ ô nhiễm thấp và nếu mẫu nước bị ô nhiễm nặng, nó thường sẽ xuất hiện dưới dạng oxy thấp, muối kim loại cao và chất hữu cơ.Lúc này, chúng ta cần sử dụng phương pháp tiêu hóa thuốc thử oxy hóa mạnh hơn.Sau khi liên tục cải tiến và hoàn thiện, sử dụng phương pháp này để xác định hàm lượng phốt pho trong mẫu nước không chỉ rút ngắn thời gian quan trắc mà còn có độ chính xác cao, độ nhạy tốt và giới hạn phát hiện thấp.Từ một so sánh toàn diện, đây là phương pháp phát hiện tốt nhất.
2. Phương pháp khử clorua sắt: Trộn mẫu nước với axit sunfuric và đun nóng đến sôi, sau đó thêm clorua sắt và axit sunfuric để khử tổng phốt pho thành ion photphat.Sau đó sử dụng amoni molybdat cho phản ứng màu và sử dụng phép đo màu hoặc quang phổ để đo độ hấp thụ để tính tổng nồng độ phốt pho.
3. Đo quang phổ-phân hủy ở nhiệt độ cao: Phân hủy mẫu nước ở nhiệt độ cao để chuyển hóa tổng lượng phốt pho thành các ion phốt pho vô cơ.Sau đó dùng dung dịch kali dicromat có tính axit để khử ion photphat và kali dicromat trong điều kiện axit để tạo ra Cr(III) và photphat.Giá trị hấp thụ của Cr(III) được đo và hàm lượng phốt pho được tính theo đường chuẩn.
4. Phương pháp huỳnh quang nguyên tử: tổng lượng phốt pho trong mẫu nước trước tiên được chuyển thành dạng phốt pho vô cơ, sau đó được phân tích bằng máy phân tích huỳnh quang nguyên tử để xác định hàm lượng của nó.
5. Sắc ký khí: Tổng lượng phốt pho trong mẫu nước được tách riêng và phát hiện bằng sắc ký khí.Mẫu nước trước tiên được xử lý để chiết các ion photphat, sau đó hỗn hợp axetonitril-nước (9:1) được sử dụng làm dung môi cho quá trình tạo dẫn xuất trước cột và cuối cùng hàm lượng phốt pho tổng số được xác định bằng sắc ký khí.
6. Đo độ đục đẳng nhiệt: chuyển tổng lượng phốt pho trong mẫu nước thành các ion photphat, sau đó thêm dung dịch đệm và thuốc thử Molybdovanadophosphoric Acid (MVPA) để phản ứng tạo thành phức chất màu vàng, đo giá trị độ hấp thụ bằng máy đo màu, sau đó sử dụng đường cong hiệu chuẩn để tính hàm lượng phốt pho tổng số.
Thời gian đăng: Jul-06-2023
