水體中總磷檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展＊

張 丹,陽(yáng)章友,曾一平,魏文靜,黃正勇

(重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,400044)

水體中總磷檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展＊

張 丹,陽(yáng)章友,曾一平,魏文靜,黃正勇

(重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,400044)

總磷是水質(zhì)檢測(cè)中的一項(xiàng)重要指標(biāo),傳統(tǒng)的檢測(cè)方法過(guò)程復(fù)雜,耗時(shí)耗能,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了許多新方法,使得總磷檢測(cè)更加簡(jiǎn)便,快速。

總磷;有機(jī)磷降解;水質(zhì)監(jiān)測(cè)

1 磷污染現(xiàn)狀

磷是生物生長(zhǎng)的重要元素,由于自然和人類(lèi)活動(dòng)的影響,天然水體中的總磷含量逐漸增加。如果磷含量過(guò)大,會(huì)造成河流、湖泊等水體中的藻類(lèi)暴發(fā)性繁殖,導(dǎo)致水中缺氧,造成水生生物大量死亡,使水體失去原有的功能。為了保護(hù)生態(tài)平衡,現(xiàn)實(shí)人與自然的和諧發(fā)展,有效監(jiān)控水體中的的總磷含量已變得刻不容緩。

2 總磷檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法介紹

目前,總磷檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法是鉬酸銨分光光度法[1],其原理是用過(guò)硫酸鉀 (或硝酸 -高氯酸)使試樣消解,將所含磷全部氧化為正磷酸鹽。正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)生成磷鉬雜多酸,加入抗壞血酸使其被還原,生成藍(lán)色絡(luò)合物,在 698nm處吸光度與磷濃度成正比。但是該方法需要在高溫、高壓容器中反應(yīng),檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜,耗時(shí)耗能,二次污染大。

3 總磷檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

目前,常用的總磷檢測(cè)主要有以下三類(lèi)方法:

3.1 過(guò)硫酸鹽消解法 K2S2O8在高溫情況下能分解產(chǎn)生氫離子和原子態(tài)氧,利用這一特征,可以把水體中的有機(jī)磷氧化成磷酸鹽,然后用鉬藍(lán)比色法測(cè)定磷酸鹽,實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)大多使用此種方法。

3.2 紫外線照射 -鉬催化加熱消解法 水樣在紫外線照射下[2],以鉬酸銨作催化劑加熱消解,消解產(chǎn)生的磷鉬酸鹽在銻鹽的存在下發(fā)生顯色反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物可直接進(jìn)行光度測(cè)定。

3.3 氣相色譜法測(cè)定水質(zhì)中的總磷 元素磷沸點(diǎn)比較低,且易揮發(fā),可用氣相色譜法直接測(cè)定經(jīng)有機(jī)溶劑萃取的水樣中元素磷。Addision等人[3]以甲苯作為萃取劑,萃取水樣中的元素磷,經(jīng)色譜柱分離后,在火焰光度檢測(cè)器中元素磷被氧化燃燒生成磷的氧化物,然后被富氫火焰的H還原為碎片PHO＊。被火焰高溫激發(fā)的碎片 PHO＊釋放出特征光譜的能量,其最大檢測(cè)波長(zhǎng)為 526nm。檢測(cè)發(fā)射光譜強(qiáng)度,從而得到出總磷的含量。

4 總磷新型檢測(cè)方法

水體中的磷以各種形式存在,主要分為單質(zhì)磷,無(wú)機(jī)磷酸鹽和有機(jī)磷化合物。有機(jī)磷化合物不能直接測(cè)定,必須使之轉(zhuǎn)化成溶解態(tài)的無(wú)機(jī)磷酸鹽才能進(jìn)行測(cè)定。因此,將有機(jī)磷化合物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)磷酸鹽的消解過(guò)程成為檢測(cè)總磷的關(guān)鍵,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了許多新方法。

4.1 微波消解法 微波消解是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),與傳統(tǒng)的加熱消解方式不同,微波輻射能直接作用于樣品內(nèi)部,瞬時(shí)深層加熱,具有操作簡(jiǎn)單,消解時(shí)間短,效率高,低耗能等優(yōu)點(diǎn),因而在環(huán)境監(jiān)測(cè)分析領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。蘇苓等[4]采用微波在線消解水樣,結(jié)合孔雀綠 -磷鉬雜多酸分光光度法對(duì)水體中的總磷含量進(jìn)行了檢測(cè),其檢出限達(dá)到3μg/L。

4.2 光化學(xué)降解法 許多有酯鍵或醚鍵的含磷化合物在紫外光照射下,有水或水汽存在時(shí)容易發(fā)生光水解反應(yīng)。利用這個(gè)性質(zhì),可以對(duì)某些特定水體中的總磷進(jìn)行檢測(cè)。該方法是一種高效、無(wú)二次污染的非生物轉(zhuǎn)化過(guò)程。 Badawy等[5]將光化學(xué)反應(yīng)和 fenton反應(yīng)聯(lián)用,對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行降解,情況令人滿(mǎn)意。

4.3 超聲降解法 超聲波降解法的原理是在超聲波的作用下 ,液相分子間的吸引力被打破,形成空化泡并迅速崩潰。整個(gè)過(guò)程發(fā)生在 ns～L s時(shí)間內(nèi),氣泡快速崩潰伴隨著氣泡內(nèi)蒸氣相加熱,產(chǎn)生約 4000K和 100M Pa的瞬時(shí)高溫高壓,同時(shí)產(chǎn)生速度約為 110m/s具有強(qiáng)烈沖擊力的微射流。這些極端條件足以使 P—S鍵和 P—O鍵斷裂,最后形成PO43-。Hideyuki等[6]將光助反應(yīng)與超聲波聯(lián)用,對(duì)有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑進(jìn)行降解,取得了很好的效果。

4.4 紫外光催化氧化法 光催化氧化法是近年來(lái)興起的新型環(huán)保技術(shù),其原理是光催化劑的能帶不連續(xù),在其價(jià)帶和導(dǎo)帶之間存在禁帶,當(dāng)入射光能量大于其禁帶寬度時(shí),價(jià)帶上形成空穴而導(dǎo)帶則帶有負(fù)電子,在紫外光的照射下會(huì)產(chǎn)生電子 -空穴對(duì),誘發(fā)產(chǎn)生氧化活性機(jī)團(tuán) (如.OH),從而氧化降解有機(jī)污染物。具有能耗低、操作簡(jiǎn)便、無(wú)二次污染等突出優(yōu)點(diǎn)。艾仕云等[7]利用納米 TiO2-K2S2O7體系光催化氧化有機(jī)磷生成正磷酸鹽,然后以磷鉬酸修飾電極進(jìn)行測(cè)定,該方法的檢出限可達(dá)到0.02mg/L。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,目前在各種新型檢測(cè)方法中,紫外光催化法不需要大型儀器,檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)便快速,耗能低,無(wú)二次污染能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè),是最值得推廣的總磷檢測(cè)技術(shù)。

[1]國(guó)家環(huán)保局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法第三版[M].中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1989.

[2]Ar mstrong F.Photooxdiation of organic matter in seawater by ultra-violet radiation,analytical and other applications.Nature,1966.

[3]R.F Addison.Direct determination of elemental phosphorusby gas-liquid chromatography[J].Chromatogr,1970.

[4]蘇苓,張海濤,王慶霞,在線消解流動(dòng)注射光度法分析水中痕量磷[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2008.

[5]Advanced oxidation processes for the removaloforganophosphorus pesticides from wastewater,Desalination,2006.

S143.2

A

1003-3467(2010)04-0007-01

張丹,研究生,單位:重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院。電話:15008471648