khảo sát và tối ưu hóa quy trình xác định photpho bằng phương pháp so màu xanh molybden

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC




ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH


KHẢO SÁT VÀ TỐI ƢU HÓA QUY TRÌNH XÁC
ĐỊNH PHOTPHO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SO MÀU
XANH MOLYBDEN



Giáo viên hướng dẫn: Th.S HỒ VĂN TÀI
Sinh viên thực hiện: TÔ THỊ BÍCH NGUYỆT
Mã số sinh viên: 10251501
Lớp: DHPT6
Khoá: 2010 – 2014


TP. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2014

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

KHẢO SÁT VÀ TỐI ƢU HÓA QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH
PHOTPHO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SO MÀU XANH
MOLYBDEN



Giáo viên hướng dẫn: Th.S HỒ VĂN TÀI
Sinh viên thực hiện: TÔ THỊ BÍCH NGUYỆT
Mã số sinh viên: 10251501
Lớp: DHPT6
Khoá: 2010 – 2014


TP. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2014
i
TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
//
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do - Hạnh phúc
//

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

Họ và tên sinh viên: Tô Thị Bích Nguyệt
MSSV: 10251501
Chuyên ngành: Kỹ thuật phân tích
Lớp: ĐHPT6

1. Tên đề tài đồ án chuyên ngành: Khảo sát, tối ƣu hóa quy trình xác định
Photpho bằng phƣơng pháp so màu xanh Molybden.
2. Nhiệm vụ:
- Tổng quan về Photpho và các phƣơng pháp xác định Photpho.
- Tổng quan về phƣơng pháp trắc quang.
- Khảo sát, tối ƣu hóa quy trình xác định Photpho bằng phƣơng pháp so màu
xanh Molybden.
- Khảo sát hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp phân tích.
3. Ngày giao đồ án chuyên ngành: 11/11/2013
4. Ngày hoàn thành đồ án chuyên ngành: 30/06/2014
5. Họ tên giáo viên hƣớng dẫn: ThS. Hồ Văn Tài

Tp. Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 20…
TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
CHUYÊN NGÀNH



ii
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Ban giám hiệu trƣờng Đại
học Công nghiệp TP.HCM và các thầy cô Khoa Công nghệ Hóa đã tận tình truyền
đạt kiến thức trong suốt bốn năm học tập. Vốn kiến thức tích lũy ấy không chỉ là
nền tảng cho quá trình nghiên cứu, thực hiện đồ án chuyên ngành sau này mà còn
là hành trang quý báu giúp chúng em thêm vững tin vào công việc tƣơng lai.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy Hồ Văn Tài đã
tận tình hƣớng dẫn, định hƣớng, hỗ trợ kiến thức giúp chúng em khắc phục những
khó khăn trong quá trình thực hiện báo cáo đồ án chuyên ngành này.
Ngoài ra, chúng em cũng xin cảm ơn các anh chị trong thƣ viện trƣờng Đại học
Công Nghiệp TP.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi để chúng em có thể thu thập tài

liệu hoàn thành tốt bài báo đồ án chuyên ngành này.
Sau cùng, cảm ơn các bạn đã luôn sát cánh, chia sẻ và động viên tôi trong suốt
thời gian này.

Sinh viên thực hiện




iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN











Phần đánh giá:
- Ý thức thực hiện:
- Nội dung thực hiện:
- Hình thức trình bày:
- Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014
Giáo viên hƣớng dẫn

Th.S Hồ Văn Tài
iv
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN











Phần đánh giá:
- Ý thức thực hiện:
- Nội dung thực hiện:
- Hình thức trình bày:
- Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014
Giáo viên phản biện

v
MỤC LỤC
MỤC LỤC v
DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH ix
DANH MỤC VIẾT TẮT x
LỜI MỞ ĐẦU xi
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1
1.1. Tổng quan về nƣớc 1
1.1.1. Nƣớc trong thiên nhiên 1
1.1.2. Nƣớc dùng trong công nghiệp và sinh hoạt 3
1.1.3. Nƣớc thải 3
1.2. Tổng quan về photpho 5
1.2.1. Giới thiệu chung về photpho 5
1.2.2. Sự tồn tại của photpho 5
1.2.3. Tính chất hóa học 7
1.2.4. Độc tính của Photpho đối với con ngƣời 7
1.2.5. Ảnh hƣởng của Photpho đến môi trƣờng 7
1.2.6. Vòng tuần hoàn của Photpho trong tự nhiên 8
1.2.7. Các hợp chất photpho 9
1.3. Các phƣơng pháp xác định Photpho 13
1.3.1. Xác định Photpho bằng phƣơng pháp khối lƣợng 13
1.3.2. Xác định Photpho bằng phƣơng pháp thể tích với thuốc thử molypdat 13
1.3.3. Xác định Photpho bằng phƣơng pháp trắc quang với thuốc thử molypdat. 13
1.3.4. Xác định Photpho bằng phƣơng pháp trắc quang với thuốc thử molypdat 14
1.3.5. Xác định Photpho bằng phƣơng pháp trắc quang sử dụng tác nhân khử thiếc
clorua 14
1.3.6. Xác định Photpho bằng phƣơng pháp trắc quang sử dụng tác nhân khử acid
ascorbic 14
vi
1.3.7. Xác định photpho bằng phƣơng pháp sắc kí ion 15
1.3.8. So sánh đánh giá các phƣơng pháp 15
1.4. Tổng quan về phƣơng pháp trắc quang 16
1.4.1. Đại cƣơng về phƣơng pháp trắc quang 16

1.4.2. Các định luật hấp thu cơ bản 17
1.4.3. Phân loại các phƣơng pháp trắc quang 18
1.4.4. Các đại lƣợng thƣờng dùng trong phƣơng pháp trắc quang 18
1.4.5. Nguyên tắc và cơ sở định lƣợng của phƣơng pháp trắc quang 19
1.4.6. Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng dùng trong trắc quang 20
1.4.7. Các yếu tố ảnh hƣởng 23
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 24
2.1. Mục tiêu nghiên cứu 24
2.2. Thiết bị và hóa chất 24
2.2.1. Thiết bị 24
2.2.2. Hóa chất 24
2.3. Nội dung thực nghiệm 25
2.3.1. Khảo sát bƣớc sóng tối ƣu của phƣơng pháp. 25
2.3.2. Khảo sát vai trò của K(SbO)C
4
H
4
O
6
.1/2H
2
O 26
2.3.3. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng H
2
SO
4
26
2.3.4. Khảo sát ảnh hƣởng của thể tích thuốc thử lên phổ hấp thụ của amoni
molypdat. 26
2.3.5. Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng của K(SbO)C

4
H
4
O
6
.1/2H
2
O 27
2.3.6. Khảo sát ảnh hƣởng của tác nhân khử lƣợng axit ascobic 27
2.3.7. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến sự bền màu của phức chất 27
2.3.8. Khảo sát khoảng tuyến tính, LOD, LOQ 28
2.3.9. Khảo sát hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp 30
2.3.10. Hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp 30
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
3.1. Khảo sát bƣớc sóng tối ƣu của phƣơng pháp. 31
3.2. Khảo sát vai trò của K(SbO)C
4
H
4
O
6
.1/2H
2
O 32
vii
3.3. Khảo sát ảnh hƣởng của của tỷ lệ [H
+
]/[Mo] 32
3.4. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng amoni molypdat 37
3.5. Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng của (KSbO)C

4
H
4
O
6
.1/2H
2
O 38
3.6. Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng của tác nhân khử axit ascobic 40
3.7. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến sự bền màu của phức chất 41
3.8. Kết quả khảo sát LOD, LOQ, khoảng tuyến tính 43
3.9. Khảo sát ảnh hƣởng của ion cản trở Silic 45
3.10. Hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp 48
KẾT LUẬN 50
KIẾN NGHỊ 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO 52


viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Bảng so sánh, đánh giá các phƣơng pháp 15
Bảng 2.1. Khảo sát phổ hấp thu của phức màu của P và thuốc thử 25
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát tỷ lệ [H
+
]/[Mo] ở 0.4mgP/L 32
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát tỷ lệ [H
+
]/[Mo] ở 1 mgP/L 35
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng amoni molypdat 37
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng (KSbO)C

4
H
4
O
6
.1/2H
2
O 38
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng của tác nhân khử axit ascobic 40
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến sự bền màu của phức chất
41
Bảng 3.7. Kết quả khảo sát LOD, LOQ 43
Bảng 3.8. Kết quả khảo sát xây dựng khoảng tuyến tính 44
Bảng 3.9. Kết quả hệ số tƣơng quan 44
Bảng 3.10. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của ion cản trở Silic 46
Bảng 3.11. Kết quả hiệu suất thu hồi 49




ix
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Giản đồ phân tách các dạng của photphat 6
Hình 1.2. Vòng tuần hoàn của Photpho trong tự nhiên 8
Hình 3.1. Phổ hấp thu của P_PO
4
3-
với thuốc thử 31
Hình 3.2. Phổ hấp thu của P_PO
4

3-
với thuốc thử có antimon và không có antimon
32
Hình 3.3. Kết quả khảo sát tỷ lệ [H
+
]/[Mo] ở 0.4 mgP/L 34
Hình 3.4. Kết quả khảo sát tỷ lệ [H
+
]/[Mo] ở 1 mgP/L 36
Hình 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng (KSbO)C
4
H
4
O
6
.1/2H
2
O 38
Hình 3.6. Kết quả khảo sát hàm lƣợng antimon tatrat 39
Hình 3.7. Kết quả khảo sát hàm lƣợng của tác nhân khử axit ascobic 41
Hình 3.8. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến sự bền màu của phức chất
42
Hình 3.9. Khoảng tuyến tính tuân theo định luật Lambert – beer 45
Hình 3.10. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của ion cản trở Silic qua quét phổ 46
Hình 3.11. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của ion cản trở Silic qua quét phổ ở P_0.4
ppm 47
Hình 3.12. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của ion cản trở Silic qua quét phổ ở P_1
ppm 48

x

DANH MỤC VIẾT TẮT
LOD: Giới hạn phát hiện
LOQ: Giới hạn định lƣợng
A: độ hấp thu
C: nồng độ

xi
LỜI MỞ ĐẦU
Nƣớc là các nguồn tài nguyên vô cùng quý giá mà con ngƣời sử dụng hoặc có
thể sử dụng vào những mục đích khác nhau. Nƣớc đƣợc dùng trong các hoạt
động nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi trƣờng. Hầu hết các hoạt
động trên đều cần nƣớc. Tình trạng ô nhiễm nguồn nƣớc không chỉ tác động đến đời
sống thủy sinh mà còn gây ảnh hƣởng lớn đến đời sống sức khỏe con ngƣời.
Vì vậy việc kiểm tra chất lƣợng nƣớc đóng vai trò vô cùng quan trọng. Một
trong những chỉ tiêu quan trọng là xác định hàm lƣợng photpho trong nƣớc.
Phospho là một nguyên tố dinh dƣỡng đƣợc các vi sinh vật sử dụng để phát
triển. Trong nƣớc và nƣớc thải, nó kết hợp với oxi tạo thành hợp chất phosphate.
Phospho đi từ nhiều nguồn bao gồm phân bón nông nghiệp, nƣớc thải sinh hoạt,
chất tẩy rửa, chất thải quá trình công nghiệp và hình thành địa chất. Việc xả nƣớc
thải có chứa phospho có thể làm cho tảo phát triển với số lƣợng lớn gây ra các vấn
đề thiếu oxi gây chết cá và các vi sinh vật khác trong dòng. Vì lý do quan trọng này
việc xác định hàm lƣợng phospho vô cùng quan trọng.
Có rất nhiều phƣơng pháp xác định phospho nhƣ phƣơng pháp khối lƣợng, thể tích,
sắc kí,… trong đó phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis là phƣơng pháp
phân tích thông dụng trong phòng thí nghiệm để xác định các chất từ vi lƣợng đến
bán vi lƣợng, để xác định hàm lƣợng phospho có hai dạng phức thƣờng sử dụng là
phức màu vàng và phức màu xanh. Trong đó dạng phức màu xanh thƣờng đƣợc sử
dụng để xác định hàm lƣợng phospho nhỏ, theo các tài liệu mà chúng tôi tham khảo
thì phƣơng pháp này vẫn chƣa ổn định. Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài: “khảo sát
và tối ƣu hóa quy trình xác định photpho bằng phƣơng pháp so màu xanh

molybden” . Từ đó rút ra các ảnh hƣởng, tối ƣu hóa quy trình thực nghiệm.

1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Tổng quan về nƣớc
1.1.1. Nước trong thiên nhiên
Nƣớc là nguồn tài nguyên thiên nhiên quan trọng và là nhu cầu thiết yếu cho
sự sống của con ngƣời và mọi sinh vật sống trên trái đất.
Các dạng nguồn nƣớc trên trái đất rất phong phú bao gồm nƣớc đại dƣơng, biển,
sông, hồ và nƣớc ngầm. Trong tất cả các nguồn nƣớc, nƣớc biển, đại dƣơng chiếm
khoảng 97% tổng lƣợng nƣớc, 2% là băng đá ở hai cực, còn lại là nƣớc tự nhiên
(nƣớc mặt và nƣớc ngầm).
Nƣớc tự nhiên mới thực sự có ý nghĩa sử dụng đối với cuộc sống của con
ngƣời, sau quá trình sử dụng của con ngƣời, nƣớc đƣợc thải ra và có tính chất thay
đổi so với ban đầu đƣợc gọi là nƣớc thải.
Các nguồn nƣớc tự nhiên trên trái đất bao gồm nƣớc sông, suối, nƣớc ao hồ và
nƣớc ngầm đƣợc xếp vào nhóm chung gọi là nƣớc lục địa.
Thành phần và tính chất của nƣớc lục địa phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Các
nguồn nƣớc tự nhiên có chất lƣợng phụ thuộc vào địa hình và điều kiện môi trƣờng
xung quanh. Trong khi nƣớc thải (nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải sản xuất) có tính
chất và thành phần khác nhau phụ thuộc vào mục đích sử dụng và đặc điểm quy
trình sản xuất.
1.1.1.1. Nước bề mặt
Nƣớc bề mặt là nguồn nƣớc tự nhiên gần gũi với con ngƣời nhất. Đây cũng là
nguồn nƣớc dễ bị ô nhiễm. Nguồn chủ yếu của nƣớc mặt là nƣớc sông, thành phần
và tính chất nƣớc sông phụ thuộc vào các yếu tố xung quanh nhƣ mức độ phát triển
công nghiệp, mật độ dân số trong lƣu vực, hiệu quả của công tác quản lý các dòng
thải vào sông. Ngoài ra, chất lƣợng nƣớc sông còn phụ thuộc vào điều kiện thủy
văn, tốc độ dòng chảy, thời gian lƣu và thời tiết trong khu vực.

2

1.1.1.2. Nước ao hồ.
Bên cạnh nƣớc sông, nguồn nƣớc mặt đáng kể đến là nƣớc ao hồ. Chất lƣợng
nguồn nƣớc này phụ thuộc vào thời gian và chất lƣợng các nguồn nƣớc chảy vào
hồ. Chất lƣợng nƣớc hồ cũng phụ thuộc vào thời tiết khu vực và điều kiện sinh thái
môi trƣờng. Nƣớc hồ ở nơi có nhiều ánh sáng, điều kiện lƣu thông tốt sẽ có chất
lƣợng khác với nƣớc hồ nơi thiếu ánh sáng mặt trời và điều kiện lƣu thông kém.
1.1.1.3. Nước ngầm
Khác với nƣớc bề mặt, nƣớc ngầm ít chịu ảnh hƣởng bởi những tác động của
con ngƣời. Chất lƣợng nƣớc ngầm thƣờng tốt hơn chất lƣợng nƣớc bề mặt. Trong
nƣớc ngầm hầu nhƣ không có các hạt cặn lơ lửng, không có rong, tảo, và các chỉ
tiêu vi sinh cũng tốt hơn so với nƣớc mặt. Yếu tố ảnh hƣởng chủ yếu đến đặc tính
nƣớc ngầm là điều kiện địa tầng, điều kiện thời tiết, các quá trình phong hóa và sinh
hóa trong khu vực. Ngoài ra, tác động của con ngƣời cũng gây ô nhiễm nƣớc ngầm.
1.1.1.4. Nước biển
Nƣớc biển tƣơng đối đồng đều về thành phần, đặc biệt giàu NaCl. Vì vậy nƣớc
biển đƣợc gọi là nƣớc mặn. Khoảng ba phần tƣ bề mặt trái đất đƣợc bao phủ bởi
nƣớc biển. Thành phần nƣớc biển chủ yếu là: Cl
-
, SO
4
2-
, CO
3
2-
, SiO
3
2-
, Na

+
, Ca
2+
,
Mg
2+
. Trong nƣớc biển ngoài nƣớc tinh khiết còn có các muối hòa tan, các chất khí
khí quyển hòa tan, các hợp chất hữu cơ và các hạt lơ lửng không hòa tan. Thành
phần hóa học nƣớc biển khác với nƣớc ngọt, nƣớc sông là ở chỗ trong nƣớc biển
tƣơng quan trọng lƣợng giữa các ion chủ yếu nhất trái ngƣợc với tƣơng quan đó
trong nƣớc sông.
Trong nƣớc biển:
Cl
-
> SO
4
-2
> HCO
3
-
+ CO
3
-2

Na
+
+ K
+
> Mg
+2

> Ca
+2

Ngƣợc lại ở sông :
Cl
-
< SO
4
-2
< HCO
3
-
+ CO
3
-2
Na
+
+ K
+
< Mg
+2
< Ca
+2

3

Nƣớc biển có độ khoáng hoá rất cao, thƣờng vào khoảng 35 g/l. Nồng độ muối
trong nƣớc biển lớn hơn trong nƣớc ngọt 2000 lần. Vì biển và các đại dƣơng thông
nhau nên thành phần các chất trong chúng tƣơng đối đồng nhất. Hàm lƣợng muối có
thể có khác biệt trong các đại dƣơng nhƣng tỉ lệ về những thành phần chính thì hầu

nhƣ không đổi.
1.1.2. Nước dùng trong công nghiệp và sinh hoạt
1.1.2.1. Nước dùng trong công nghiệp
Nƣớc dùng trong công nghiệp bao gồm nƣớc cung cấp cho lò hơi, nƣớc dùng
trong chế biến sản phẩm nhƣ thực phẩm, đồ uống ,có nhiều ngành công nghiệp
dùng nƣớc với yêu cầu về lƣu lƣợng và chất lƣợng nƣớc rất khác nhau, nhiều ngành
yêu cầu chất lƣợng nƣớc không cao nhƣng số lƣợng lớn, ngƣợc lại có những ngành
yêu cầu số lƣợng nƣớc không nhiều nhƣng chất lƣợng nƣớc rất cao.
Nƣớc cấp cho các ngành công nghiệp luyện kim, hóa chất yêu cầu lƣợng nƣớc
lớn nhƣng yêu cầu chất lƣợng thƣờng không cao. Lƣợng nƣớc cấp cho sản xuất của
một nhà máy có thể tƣơng đƣơng với nhu cầu dùng nƣớc của một đô thị hàng ngàn
dân.
1.1.2.2. Nước dùng trong sinh hoạt
Nƣớc dùng trong sinh hoạt là loại nƣớc phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con
ngƣời nhƣ nƣớc sử dụng trong khu dân cƣ, hộ gia đình, trƣờng học, khu vui chơi
giải trí…Loại nƣớc này chiếm đa số trong các khu dân cƣ. Nƣớc dùng cho sinh hoạt
phải đảm bảo các tiêu chuẩn về hóa học, lý học và vi sinh theo các yêu cầu của quy
phạm đề ra, không chứa các thành phần lý, hóa học và vi sinh ảnh hƣởng đến sức
khỏe của con ngƣời.
1.1.3. Nước thải
1.1.3.1. Nước thải công nghiệp
Nƣớc thải công nghiệp là nƣớc thải ra các xí nghiệp sản xuất công nghiệp, tiểu
thủ công nghiệp, giao thông vận tải… Nƣớc thải công nghiệp rất đa dạng, khác
4

nhau về thành phần cũng nhƣ lƣợng phát thải và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại
hình công nghiệp, loại hình công nghệ sử dụng, tínhhiện đại của công nghệ, tuổi thọ
của thiết bị, trình độ quản lý của cơ sở và ý thức cán bộ công nhân viên. Nƣớc thải
của các ngành công nghiệp hoặc các xí nghiệp khác nhau có thành phần hoá học và
sinh học rất khác nhau.

1.1.3.2. Nước thải sinh hoạt
Nƣớc thải sinh hoạt hay nƣớc thải từ khu dân cƣ bao gồm nƣớc sau khi sử
dụng từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trƣờng học, cơ quan, khu vui chơi
giải trí… Đặc điểm của nƣớc thải sinh hoạt là có hàm lƣợng lớn các chất hữu cơ dễ
bị phân huỷ (hidratcacbon, protein, chất béo), các chất vô cơ dinh dƣỡng (P, N)
cùng với vi khuẩn kể cả vi sinh vật gây bệnh nhƣ trứng giun, sán…
Thành phần và tính chất nhiễm bẩn của nƣớc thải sinh hoạt phụ thuộc vào tập
quán sinh hoạt, mức sống của ngƣời dân, mức độ hoàn thiện của thiết bị, trạng thái
làm việc của thiết bị thu gom nƣớc thải…Số lƣợng nƣớc thải thay đổi tuỳ theo điều
kiện tiện nghi cuộc sống, tập quán dùng nƣớc của từng dân tộc. Tƣơng ứng với nhu
cầu dùng nƣớc, số lƣợng nƣớc thải các khu dân cƣ lao động trong khoảng từ 130
đến 150 lít/ngƣời/ngày.
Nƣớc thải sinh hoạt có chứa cặn bã, các chất rắn gồm chất rắn vô cơ nhƣ đất
cát, muối vô cơ, chất rắn hữu cơ nhƣ vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tảo, phân rác;
chất hữu cơ nhƣ thực phẩm, dầu mỡ…(thể hiện qua các chỉ tiêu BOD hay COD),
các chất dinh dƣỡng (thể hiện qua các chỉ tiêu N và P) và vi sinh. Thành phần nƣớc
thải sinh hoạt thay đổi theo thời gian. Trong nƣớc thải sinh hoạt còn có một số hoá
chất độc hại nhƣ chất tẩy rửa (xà phòng, chất tẩy rửa tổng hợp), thuốc tẩy (chất oxi
hoá), thuốc nhuộm, thuốc uốn tóc (chất hữu cơ có vòng).
Cùng với quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa đang diễn ra mạnh mẽ trên
thế giới và Việt Nam, nƣớc đƣợc sử dụng với số lƣợng ngày càng lớn, các hoạt
động sử dụng nƣớc và cả các quá trình không sử dụng với số lƣợng ngày càng lớn.
Các hoạt động sử dụng nƣớc và cả các quá trình không sử dụng nƣớc của con ngƣời
5

đã và đang gây ô nhiễm, suy thoái môi trƣờng nƣớc nghiêm trọng. Một trong những
biện pháp nhằm kiểm soát, quản lý môi trƣờng có hiệu quả là phải theo dõi thƣờng
xuyên những biến động, nhằm phát hiện kịp thời và đƣa ra phƣơng án phòng ngừa
các sự cố ô nhiễm môi trƣờng có thể xảy ra.
1.2. Tổng quan về photpho

1.2.1. Giới thiệu chung về photpho
Từ Hy lạp là photphorus, có nghĩa là vật mang ánh sáng và nó cũng là tên gọi
cổ đại của sao kim) đã đƣợc nhà gia kim thuật Đức là Herring Brand phát hiện năm
1669 thông qua việc điều chế nƣớc tiểu. Photpho là nguyên tố quan trọng trong mọi
dạng hình sự sống.
1.2.2. Sự tồn tại của photpho
Photpho tìm thấy trong đất, đá, môi trƣờng nƣớc và trong cơ thể sinh vật. Qua
quá trình phong hóa đá và khoáng hóa các hợp chất hữu cơ ,photpho đƣợc giải
phóng tạo thành muối axit photphoric và đƣợc rễ cây hấp thụ. Phần lớn photpho đi
theo chu trình nƣớc vào đại dƣơng và làm giàu cho nƣớc mặn, làm thức ăn cho
động vật phù du, phân tán vào các chuỗi thức ăn.
Photpho tồn tại trong nƣớc chủ yếu dƣới dạng photphat và có thể chia làm 3
loại:
- Photphat hữu cơ: là dẫn xuất hữu cơ của axit photphoric nhƣ AND, ARN( vật
chất di truyền), photpholipid ( cấu tạo lên màng tế bào). Trong tự nhiên, nó
thƣờng tồn tại trong các hợp chất lơ lửng, xác phiêu sinh vật chƣa bị phân hủy
hoàn toàn. Tuy nhiên, chúng dần dần bị các vi khuẩn phân hủy chuyển về dạng
vô cơ.
- Polyphotphat: là dạng tụ hợp của octophotphat không bền và dễ dàng bị thủy
phân để chuyển về dạng ortophotphat. Polyphotphat tạo đƣợc phức với nhiều
kim loại,…
- Octophotphat: là dạng bền nhất của photphat trong tự nhiên, nó tạo thành từ quá
trình phong hóa, bào mòn đất đá và đƣợc phóng thích dƣới dạng ion photphat đi
6

vào trong môi trƣờng nƣớc. Octophotphat trong đất thƣờng bị các keo giữ chặt,
nhờ quá trình trao đổi ion xảy ra ở bộ rế, Octophotpha đƣợc cây hấp thụ nhƣ
một dƣỡng chất.
- Nƣớc thải sinh hoạt thƣờng chứa một lƣợng lớn các chất tẩy rửa có
nguông gốc từ polyphotphate.

- Rác thải hữi cơ từ hộ gia đình
- Nƣớc thải từ các hoạt động chăn nuôi gia súc.
- Rửa trôi từ phân bón trong sản xuất nông nghiệp vào nguồn nƣớc
- Từ các chất xử lý nƣớc có chứa các hợp chất polyphotphat dùng để
loại bỏ sắt, khử độ cứng của nƣớc.
Trong phân tích môi trƣờng nƣớc, mỗi dạng photphat có một ý nghĩa riêng
trong quy trình đánh giá chất lƣợng nƣớc. Sau đây là giản đồ phân tách các
dạng photphat:
Mẫu nƣớc
Không lọc Lọc qua giấy 0.45µm
Phá mẫu bằng axit và
xác định tổng photpho
(TP)
Phá mẫu bằng axit và
xác định tổng photpho
hòa tan (TDS)
Xác định trực tiếp
photpho “hoạt động”
hòa tan (SRP)

Hình 1.1. Giản đồ phân tách các dạng của photphat
Nồng độ photpho trong nguồn nƣớc ô nhiễm thƣờng nhỏ hơn 0.01mg
P_PO
4
3
/L và photphat tổng thƣờng nhỏ hơn 0.025mg P_PO
4
3-
/L. Nồng độ photphat
7

và photpho tổng thƣờng cao ở những môi trƣờng nhận nƣớc thải từ các trung tâm đô
thị và khu công nghiệp.
1.2.3. Tính chất hóa học
Trong phản ứng hóa học, photpho thể hiện cả hai tính chất: tính oxy hóa và
tính khử. Khi phản ứng với phi kim loại và các hợp chất có tính oxy hóa nhƣ
HNO3, KClO
3
, H
2
O
2
thì photpho sẽ thể hiện tính khử. Tùy theo điều kiện mà
photpho sẽ bị khử đến (+3) hoặc (+5).
Hoạt tính của photpho trắng luôn cao hơn photpho đỏ và đen.
3 P + 5 HNO
3
+ 2 H
2
O H
3
PO
4
+ 5 NO
P + O
2
thiếu P
2
O
3

dƣ oxygen P
2
O
5

Khi phản ứng với các kim loại, photpho thể hiện tính oxy hóa, tạo thành các
photphua kim loại.
Photpho bị dị phâ khi đun nóng trong dung dịch kiềm.
4 P + 3 KOH + 3 H
2
O PH
3
+ 3 KH
2
PO
2

1.2.4. Độc tính của Photpho đối với con người
Hóa chất P kích ứng mạnh da, mắt và đƣờng hô hấp (cảm giác bỏng, ho). Hít
phải nồng độ cao trong không khí gây viêm phế quản, có thể phù phổi. Nuốt phải P
gây ra nhiễm độc toàn thân.
Hít thở lâu dài P trắng trong không khí môi trƣờng lao động dẫn đến tác hại hệ
thống xƣơng, hoại tử các xƣơng hàm; khí tiêu, đau bụng dƣới; suy mòn, chứng vàng
da, bệnh gan và thận, tổn thƣơng gan dẫn đến viêm gan nhiễm độc. Giảm đƣờng
huyết nghiêm trọng, các iến đổi điện tâm đồ do viêm cơ tim, rối loạn chất điện giải,
bệnh ảnh hƣởng đến răng; bệnh tiến triển làm hàm sƣng lên, đau, mất răng, xoang
tạo thành các ổ hoại tử ở hàm
1.2.5. Ảnh hưởng của Photpho đến môi trường
Khi hàm lƣợng orthosphate trong nƣớc lớn thì làm cho nhiều loài sinh vật
không thích nghi đƣợc sẽ bị chết, thay vào đó sự phát triển mạnh mẽ của một số

loại sinh vật khác thích nghi với môi trƣờng giàu dinh dƣỡng, đáng chú ý là các loại
8

thực vật bậc thấp nhƣ rong , tảo và thực vật phù du, tiếp đó là hiện tƣợng thủy triều
đỏ, phú dƣỡng, v.v sẽ tạo thành lớp màng ngăn cản quá trình quang hợp của các
loài thủy sinh vật khác ở tầng dƣới, và kết quả là oxy hào tan giảm. Hơn nữa, khi
tảo phát triển mạnh sẽ tạo ra một khối lƣợng sinh khối khổng lồ, quát trình phân hủy
này lƣợng sinh khối này do các vi khuẩn hiếu khí thực hiện sẽ làm tiêu tốn thêm
nhiều oxy hòa tan. Do đó, lƣợng oxy hòa tan dần dần cạn kiệt, các loài động vật
sống trong khu đó dần dần biến mất gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến chất lƣợng
môi trƣờng nƣớc.
1.2.6. Vòng tuần hoàn của Photpho trong tự nhiên

Hình 1.2. Vòng tuần hoàn của Photpho trong tự nhiên

9

Vòng tuần hoàn của photpho bao gồm các quá trình trao đổi photpho giữa các
photphat vô cơ và hữu cơ trong quá trình sống của sinh vật.
Nƣớc biển với pH = 8.1 là điều kiện tốt để kết tủa PO43 Nồng độ photpho
tính toán theo lý thuyết cân bằng pha vào khoảng 1.1µg/l. Nhƣng thực tế thì nồng
độ photpho trong nƣớc biển lớn hơn nhiều, đó là do quá trình hòa tan trở lại của các
keo photpho ở dƣới lớp nƣớc sâu của biển so với bề mặt. Điều này có thể giải thích
rằng các sản phẩm sinh học chứa photpho dƣới lớp nƣớc sâu của biển sẽ bị hạn chế
do các tia mặt trời không tới đƣợc để tham gia quá trình tổng hợp.
1.2.7. Các hợp chất photpho
 Photpho đỏ
Photpho đỏ là một dạng thù hình quan trọng của Photpho. Photpho đỏ là chất
bột màu đỏ có cấu trúc polime nên khó nóng chảy và khó bay hơi hơn Photpho
trắng. Photpho đỏ tồn tại dƣới dạng chất rắn vô định hình. Nó đƣợc tạo ra bằng cách

đun nóng Photpho trắng đến 250°C (482°F) hoặc để Photpho trắng dƣới ánh sáng
mặt trời, ở nhiệt độ cao hơn, Photpho đỏ kết tinh lại.
Photpho đỏ không bốc cháy ở nhiệt độ dƣới 250
o
C trong khi Photpho trắng
bốc cháy ở 30
o
C. Trong phòng thí nghiệm, ngƣời ta thƣờng dùng Photpho đỏ chứ
không phải Photpho trắng.
Photpho đỏ không tan trong các dung môi thông thƣờng, dễ hút ẩm và chảy
rữa, không phát quang trong bóng tối (Photpho trắng phát quang màu lục trong
bóng tối ở nhiệt độ thƣờng). Khi đun nóng không có không khí, Photpho đỏ chuyển
thành hơi, khi làm lạnh thì hơi đó ngƣng tụ thành Photpho trắng.
Photpho đỏ chủ yếu đƣợc dùng trong công nghiệp diêm, chế tạo pháo hoa,
pháo lệnh.
 Phosphin( PH
3
)
Phosphine là một hợp chất hóa học giữa photpho và hyđro, công thức hóa học là
PH
3
. Đây là chất khí không màu,tinh khiết không mùi( mùi tỏi khi tạo thành từ
photsphua), độc, cháy trong không khí ở 150
0
C, khi có mặt điphotphin (P
2
H
4
) nó tự
10

cháy trong không khí ở nhiệt độ thƣờng tạo khối cầu lửa bay lơ lửng. PH
3
sinh ra
trong quá trình phân hủy xác động thực vật, nhất là ở xƣơng. Nó thƣờng xuất hiện ở
bãi tha ma trong thời tiết mƣa phùn, gió bấc nên gọi là ma trơi.
Rất độc, tác dụng lên hệ thần kinh trung ƣơng gây hôn mê. Gây kích ứng phần
da hở, niêm mạc mắt, đƣờng hô hấp, gây xuất huyết ở phổi.
 Acid photphoric( H
3
PO
4
)
Acid photphoric( H
3
PO
4
) còn gọi là acid orthophotphoric, là một chất lỏng,
trong sánh, tan trong nƣớc và cồn. Acid photphoric( H
3
PO
4
) là một acid trung bình,
đƣợc dùng nhiều trong công nghiệp phân bón superphosphate. Nó đƣợc dùng để
làm sạch bề mặt kim loại trƣớc khi sơn, nếu nó có lẫn tạp chất có thể sinh ra khí
hidro, từ đó có thể tạo ra một khí cực độc là PH
3
. Nếu bị acid bắn vào da hoặc mắt
thì ngay tức khắc phải rửa với nhiều nƣớc tại nguồn gần nhất trƣớc khi đƣa nạn
nhân đi cấp cứu.

 Photpho triclorua( PCl
3
)
Photpho triclorua là chất khí không màu, bốc khói, tan trong dung môi hữu cơ.
Nó phân hủy trong nƣớc, giải phóng nhiều nhiệt. đƣợc dùng để sản xuất photpho
pentaclorua( PCl
5
) là tác nhân ion hóa. Photpho triclorua là một chất cực kì ăn mòn
khi ẩm. nếu đun nóng sẽ tạo thành PH
3
. Phản ứng mạnh với kiềm. Photpho triclorua
là một chất gây cháy, nổ. tính nguy hiểm nhƣ PCl
5
nên khi tiếp xúc phải cẩn trọng
trong dự phòng.
 Photpho pentaoxit( P
2
O
5
)
Còn gọi là anhiđrit photphoric, photphoric pentaoxit, là một bột trắng, chảy ra
trong không khí, tan trong H
2
SO
4
, phân hủy mạnh mẽ trong nƣớc. Phân tử lƣợng :
142; tỷ trọng 2,39; điểm nóng chảy 569
o
C. Đƣợc dùng trong tổng hợp hữu cơ làm
tác nhân khử nƣớc. Nó có tác dụng ăn mòn đối với mắt, niêm mạc, da. Hít phải hơi

phôtpho pentaoxit có thể bị phù phổi.
 Photpho pentaclorua( PCl
5
)
11

Là một khối kết tinh, bốc khói, mù hăng cay, khó ngửi. Phân hủy trong nƣớc,
tan trong CS
2
, CCl
4
.
Phân tử lƣợng : 208,2; tỷ trọng 4,64
Đƣợc dùng trong tổng hợp hữu cơ. Photpho pentaclorua phân hủy tạo thành
axit clohiđrit và axit photphoric.
Photpho pentaclorua tiếp xúc với không khí tạo ra khói ăn mòn, rất nguy hiểm
với mắt, niêm mạc và da.
Hít thở phải khói có thể gây phù phổi. Khói tiếp xúc với da cũng làm bỏng da.
 Photpho oxiclorua( POCl
3
)
Còn gọi là phôtphoryl clorua, là chất lỏng màu vàng nhạt, mùi khó ngửi. Phân
tử lƣợng : 153,4; tỷ trọng 1,67; điểm nóng chảy : 2
o
C; điểm sôi : 105,3
o
C
Đƣợc dùng làm tác nhân clo hóa cho hợp chất hữu cơ. Tính chất của nó nguy
hiểm nhƣ phôtpho pentaclorua.
 Vai trò của photpho và hợp chất của nó

Đối với cơ thể sống, trong cấu thành xƣơng và răng, tỷ lệ Canxi :Photpho là
2:1. Photpho vô cơ trong dạng phosphat (PO
4
)
3-
đóng vai trò quan trọng trong các
phân tử sinh học nhƣ AND, ARN là chất quan trọng trong thông tin di truyền và
khống chế tế bào cơ thể hoạt động trao đổi chất bình thƣờng, đồng thời tham gia
vào trao đổi năng lƣợng bên trong cơ thể, trao đổi axitamin, hình thành protein, và
lipit photpho. Trong đó nó tạo thành một phần của phần cấu trúc cốt tủy của các
phân tử này.
Trong nông nghiệp, axít phốtphoric đậm đặc, có thể chứa tới 70% - 75% P
2
O
5

là rất quan trọng đối với ngành nông nghiệp do nó đƣợc dùng để sản xuất phân bón.
Nhu cầu toàn cầu về phân bón đã dẫn tới sự tăng trƣởng đáng kể trong sản xuất
phốtphat (PO
4
3-
) trong nửa sau của thế kỷ 20.
Trong công nghiệp, Các Photpho đƣợc dùng trong sản xuất các loại thủy tinh
đặc biệt đƣợc sử dụng trong các loại đèn hơi natri.
Tro xƣơng, phosphate canxi, đƣợc sử dụng trong sản xuất đồ sứ.
12

Natri tripolyphosphate đƣợc sản xuất từ axít phốphoric đƣợc sử dụng trong
bột giặt ở một số quốc gia, nhƣng lại bị cấm ở một số quốc gia khác.
Axít phốtphoric đƣợc sản xuất từ phốtpho đƣợc sử dụng trong các ứng dụng

nhƣ các đồ uống chứa sôđa. Axít này cũng là điểm khởi đầu để chế tạo các phốtphat
cấp thực phẩm. Các hóa chất này bao gồm phôtphate mônôcanxi đƣợc dùng trong
bột nở và các phốtphat khác của natri. Trong số các ứng dụng khác, các hóa chất
này đƣợc dùng để cải thiện các đặc trƣng của thịt hay phó mát đã chế biến.
Ngƣời ta còn dùng photpho trong thuốc đánh răng. Trinatri phôtphate đƣợc
dùng trong các chất làm sạch để làm mềm nƣớc và chống ăn mòn cho các đƣờng
ống/ nồi hơi.
Photpho đƣợc sử dụng rộng rãi để sản xuất các hợp chất hữu cơ chứa phôtpho,
thông qua các chất trung gian nhƣ clorua photpho và sulfua photpho. Các chất này
có nhiều ứng dụng, bao gồm các chất làm dẻo, các chất làm chậm cháy, thuốc trừ
sâu, các chất chiết và các chất xử lý nƣớc.
Nguyên tố này cũng là thành phần quan trọng trong sản xuất thép, trong sản
xuất đồng thau và trong nhiều sản phẩm liên quan khác.
Photpho trắng đƣợc sử dụng trong các ứng dụng quân sự nhƣ bom lửa, tạo ra các
màn khói nhƣ trong các bình khói và bom khói, và trong đạn lửa.
Photpho đỏ đƣợc sử dụng để sản xuất các vỏ bao diêm an toàn, pháo hoa .
Với một lƣợng nhỏ, photpho đƣợc dùng nhƣ là chất thêm vào cho các loại bán
dẫn loại n.
Photpho P
32
và photpho P
33
đƣợc dùng nhƣ là các chất phát hiện dấu vết phóng
xạ trong các phòng thí nghiệm hóa sinh học.
Hàm lƣợng photpho trong thức ăn tự nhiên của gia súc (lúa, ngô, đậu tƣơng )
tƣơng đối thấp chỉ khoảng 0,2 - 0,5% (trong khi tỷ lệ photpho cần thiết cho thức ăn
chăn nuôi phải cỡ 0,3 - 0,7%). Vì vậy, ngƣời ta phải bổ sung photpho từ các phụ gia
khác.Thức ăn gia súc đƣợc sản xuất từ các phụ phẩm giết mổ và bột cá có hàm
lƣợng P khoảng 3,0 - 3,4%. Tuy nhiên loại này luôn tiềm ẩn nguy cơ nhiễm độc và
truyền bệnh. Ngƣợc lại, so với các dạng thức ăn gia súc trên các phosphate khoáng

chất có ƣu điểm là có hàm lƣợng phosphate dinh dƣỡng cao hơn nhiều, nguồn