El fósforo total es un indicador importante de la calidad del agua, que tiene un gran impacto en el entorno ecológico de las masas de agua y la salud humana. El fósforo total es uno de los nutrientes necesarios para el crecimiento de plantas y algas, pero si el fósforo total en el agua es demasiado alto, provocará la eutrofización del cuerpo de agua, acelerará la reproducción de algas y bacterias, provocará la proliferación de algas, y afectar gravemente el entorno ecológico del cuerpo de agua. Y en algunos casos, como el agua potable y el agua de piscinas, los niveles elevados de fósforo total pueden causar daños a la salud humana, especialmente a los bebés y las mujeres embarazadas.
Fuentes de fósforo total en el agua.
(1) Contaminación agrícola
La contaminación agrícola se debe principalmente al uso extensivo de fertilizantes químicos, y el fósforo de los fertilizantes químicos fluye a las masas de agua a través del agua de lluvia o del riego agrícola. Normalmente, las plantas sólo pueden utilizar entre el 10% y el 25% del fertilizante, y el 75%-90% restante se deja en el suelo. Según resultados de investigaciones anteriores, entre el 24% y el 71% del fósforo en el agua proviene de la fertilización agrícola, por lo que la contaminación por fósforo en el agua se debe principalmente a la migración del fósforo del suelo al agua. Según las estadísticas, la tasa de utilización de fertilizantes fosfatados es generalmente sólo del 10% al 20%. El uso excesivo de fertilizantes fosfatados no sólo provoca un desperdicio de recursos, sino que también provoca que el exceso de fertilizantes fosfatados contamine las fuentes de agua a través de la escorrentía superficial.
(2) aguas residuales domésticas
Las aguas residuales domésticas incluyen las aguas residuales de edificios públicos, las aguas residuales domésticas y las aguas residuales industriales vertidas al alcantarillado. La principal fuente de fósforo en las aguas residuales domésticas es el uso de productos de lavado que contienen fósforo, los excrementos humanos y la basura doméstica. Los productos de lavado utilizan principalmente fosfato de sodio y fosfato polisódico, y el fósforo del detergente fluye hacia el cuerpo de agua con las aguas residuales.
(3) Aguas residuales industriales
Las aguas residuales industriales son uno de los principales factores que provocan el exceso de fósforo en las masas de agua. Las aguas residuales industriales tienen las características de alta concentración de contaminantes, muchos tipos de contaminantes, difíciles de degradar y componentes complejos. Si las aguas residuales industriales se vierten directamente sin tratamiento, causarán un gran impacto en la masa de agua. Efectos adversos sobre el medio ambiente y la salud de los residentes.
Método de eliminación de fósforo de aguas residuales
(1) Electrólisis
Mediante el principio de electrólisis, las sustancias nocivas en las aguas residuales sufren una reacción de reducción y una reacción de oxidación en los polos negativo y positivo respectivamente, y las sustancias nocivas se convierten en sustancias inofensivas para lograr el propósito de la purificación del agua. El proceso de electrólisis tiene las ventajas de alta eficiencia, equipo simple, fácil operación, alta eficiencia de eliminación e industrialización del equipo; no necesita agregar coagulantes, agentes de limpieza y otros productos químicos, evita el impacto sobre el medio ambiente natural y al mismo tiempo reduce los costos. Se producirá una pequeña cantidad de lodo. Sin embargo, el método de electrólisis necesita consumir energía eléctrica y materiales de acero, el costo operativo es alto, el mantenimiento y la gestión son complicados y el problema de la utilización integral de los sedimentos necesita más investigación y solución.
(2) Electrodiálisis
En el método de electrodiálisis, mediante la acción de un campo eléctrico externo, los aniones y cationes en la solución acuosa se mueven al ánodo y al cátodo respectivamente, de modo que la concentración de iones en el medio del electrodo se reduce considerablemente y la concentración de iones cerca del electrodo aumenta. Si se agrega una membrana de intercambio iónico en el medio del electrodo, se puede lograr la separación y concentración. el objetivo de. La diferencia entre electrodiálisis y electrólisis es que aunque el voltaje de la electrodiálisis es alto, la corriente no es grande, lo que no puede mantener la reacción redox continua requerida, mientras que la electrólisis es todo lo contrario. La tecnología de electrodiálisis tiene las ventajas de no necesitar ningún producto químico, equipo y proceso de ensamblaje simples y operación conveniente. Sin embargo, también existen algunas desventajas que limitan su amplia aplicación, como el alto consumo de energía, los altos requisitos de pretratamiento del agua cruda y la escasa estabilidad del tratamiento.
(3) Método de adsorción
El método de adsorción es un método en el que ciertos contaminantes del agua son adsorbidos y fijados por sólidos porosos (adsorbentes) para eliminar los contaminantes del agua. Generalmente, el método de adsorción se divide en tres pasos. Primero, el adsorbente está en pleno contacto con las aguas residuales para que los contaminantes sean adsorbidos; segundo, la separación del adsorbente y del agua residual; tercero, la regeneración o renovación del adsorbente. Además del carbón activado ampliamente utilizado como adsorbente, la resina de adsorción macroporosa sintética también se usa ampliamente en la adsorción de tratamientos de agua. El método de adsorción tiene las ventajas de una operación simple, un buen efecto de tratamiento y un tratamiento rápido. Sin embargo, el costo es alto y el efecto de saturación de adsorción disminuirá. Si se utiliza adsorción de resina, se requiere un análisis después de la saturación de adsorción y el líquido residual del análisis es difícil de tratar.
(4) Método de intercambio iónico
El método de intercambio iónico se realiza bajo la acción del intercambio iónico, los iones del agua se intercambian por fósforo en la materia sólida y el fósforo se elimina mediante una resina de intercambio aniónico, que puede eliminar rápidamente el fósforo y tiene una alta eficiencia de eliminación de fósforo. Sin embargo, la resina de intercambio tiene las desventajas de un fácil envenenamiento y una difícil regeneración.
(5) Método de cristalización
La eliminación de fósforo mediante cristalización consiste en agregar una sustancia similar a la superficie y estructura del fosfato insoluble a las aguas residuales, destruir el estado metaestable de los iones en las aguas residuales y precipitar cristales de fosfato en la superficie del agente de cristalización como núcleo cristalino, y luego separar y eliminar el fósforo. Los materiales minerales que contienen calcio se pueden utilizar como agentes de cristalización, como roca fosfórica, carbón de hueso, escoria, etc., entre los cuales la roca de fosfato y el carbón de hueso son más efectivos. Ahorra espacio y es fácil de controlar, pero tiene requisitos de pH elevados y una cierta concentración de iones de calcio.
(6) Humedal artificial
La eliminación de fósforo en humedales artificiales combina las ventajas de la eliminación biológica de fósforo, la eliminación de fósforo por precipitación química y la eliminación de fósforo por adsorción. Reduce el contenido de fósforo mediante absorción y asimilación biológica y adsorción de sustrato. La eliminación de fósforo se realiza principalmente mediante la adsorción de fósforo en el sustrato.
En resumen, los métodos anteriores pueden eliminar el fósforo de las aguas residuales de forma cómoda y rápida, pero todos tienen ciertas desventajas. Si uno de los métodos se utiliza solo, la aplicación real puede enfrentar más problemas. Los métodos anteriores son más adecuados para el pretratamiento o el tratamiento avanzado para la eliminación de fósforo y, combinados con la eliminación biológica de fósforo, pueden lograr mejores resultados.
Método para la determinación del fósforo total
1. Antiespectrofotometría de molibdeno-antimonio: el principio de análisis y determinación de la antiespectrofotometría de molibdeno-antimonio es: en condiciones ácidas, el fósforo en las muestras de agua puede reaccionar con el ácido de molibdeno y el tartrato de antimonio y potasio en forma de iones para formar molibdeno ácido. complejos. Poliácido, y esta sustancia puede reducirse mediante el agente reductor ácido ascórbico para formar un complejo azul, al que llamamos azul de molibdeno. Cuando se utiliza este método para analizar muestras de agua, se deben utilizar diferentes métodos de digestión según el grado de contaminación del agua. La digestión del persulfato de potasio generalmente está dirigida a muestras de agua con un bajo grado de contaminación, y si la muestra de agua está muy contaminada, generalmente aparecerá en forma de poco oxígeno, alto contenido de sales metálicas y materia orgánica. En este momento, necesitamos utilizar una digestión de reactivos oxidantes más fuertes. Después de una mejora y perfección continuas, el uso de este método para determinar el contenido de fósforo en muestras de agua no solo puede acortar el tiempo de monitoreo, sino que también tiene una alta precisión, buena sensibilidad y un límite de detección bajo. A partir de una comparación exhaustiva, este es el mejor método de detección.
2. Método de reducción de cloruro ferroso: Mezcle la muestra de agua con ácido sulfúrico y caliéntela hasta que hierva, luego agregue cloruro ferroso y ácido sulfúrico para reducir el fósforo total a iones fosfato. Luego use molibdato de amonio para la reacción de color y use colorimetría o espectrofotometría para medir la absorbancia y calcular la concentración de fósforo total.
3. Espectrofotometría de digestión a alta temperatura: digiere la muestra de agua a alta temperatura para convertir el fósforo total en iones de fósforo inorgánico. Luego use una solución ácida de dicromato de potasio para reducir el ion fosfato y dicromato de potasio en condiciones ácidas para generar Cr (III) y fosfato. Se midió el valor de absorción de Cr(III) y se calculó el contenido de fósforo mediante la curva estándar.
4. Método de fluorescencia atómica: el fósforo total en la muestra de agua primero se convierte en fósforo inorgánico y luego se analiza mediante un analizador de fluorescencia atómica para determinar su contenido.
5. Cromatografía de gases: el fósforo total en la muestra de agua se separa y se detecta mediante cromatografía de gases. La muestra de agua se trató primero para extraer iones fosfato, luego se usó una mezcla de acetonitrilo-agua (9:1) como solvente para la derivatización previa a la columna y, finalmente, se determinó el contenido de fósforo total mediante cromatografía de gases.
6. Turbidimetría isotérmica: convierta el fósforo total en la muestra de agua en iones fosfato, luego agregue tampón y reactivo de ácido molibdovanadofosfórico (MVPA) para reaccionar y formar un complejo amarillo, mida el valor de absorbancia con un colorímetro y luego se utilizó la curva de calibración. para calcular el contenido total de fósforo.
Hora de publicación: 06-jul-2023
