Tài liệu Giáo trình hóa môi trường P9 ppt

GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com


ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này.
9-1


CHNG 9

PHOSPHORUS & PHOSPHATE




9.1 GII THIU CHUNG

Xác đnh phosphate đã nhanh chóng tr thành mt vic làm cn thit ca k s mơi
trng do h nhn ra rng nhiu hp cht phosphorus nh hng lên nhng q trình
x lý cht thi. Thơng thng ch có nhng dng hp cht phosphorus vơ c gây nh
hng nh các dng phosphate hay các dng phân t kh nc nh polyphosphate
hay condensed phosphate. Nhng hp cht phosphorus hu c thng khơng đc

quan tâm.

Nc cp

Polyphosphate đc s dng trong nc cp nh là mt nhân t kim sốt s n mòn.
Chúng cng đc s dng cho các dng nc mm đ n đnh hàm lng calcium
carbonate nhm loi b s tái to mui carbonate.

B mt ca nc cp là ni phát trin ca mt s vi sinh vt nc. Nhng sinh vt t
do hay nhng sinh vt ni đc gi là phiêu sinh (plankton) và đây là lồi sinh vt rt
đc các k s mơi trng quan tâm. Nhng phiêu sinh mang tính đng vt gi là
phiêu sinh đng vt (zooplankton) và nhng phiêu sinh mang tính thc vt đc gi là
phytoplankton (phiêu sinh thc vt). Sau cùng là to mang tính thc vt (trong t bào
ca nhng sinh vt này có cha chlorophyll), chúng phát trin mnh và ph thuc vào
nhng ngun t dinh dng trong nc. Nhiu nghiên cu đã cho thy rng nitrogen
và phosphorus là 2 ngun t nh hng lên s tng trng ca to và vi khun và khi
lng ngun t này b gii hn thì nó cng là nhân t gii hn tc đ tng trng và
phát trin ca to và vi khun.  nhng ni có hàm lng nitrogen và phosphorus cao
làm thúc đy hin tng n hoa ca to gây tác đng xu đn mơi trng. Kinh
nghim cho thy rng hin tng n hoa khơng th xy ra khi hàm lng nitrogen hoc
phosphorus hoc c hai b gii hn. Mc ti hn cho phosphorus vơ c vào khong
0,005 mg/L hoc 5g/L trong điu kin tng trng mùa hè.

X lý nc thi

Nc thi sinh hot rt giàu các hp cht phosphorus. Ch yu là  trong nc ty ra
tng hp, cha khong t 2 – 3 mg/L và nhng hp cht vơ c khác chim khong t
0,5 – 1 mg/l. Hu ht nhng phosphorus vơ c có đc là t cht thi ca con ngi
do q trình phân hy protein và s gii phóng phosphate t nc tiu. Trung bình mt
ngi dân M gii phóng mt lng phosphorus là 1,5 g/ngày.

GREEN EYE ENVIRONMENT
CONG TY MOI TRệễỉNG
TAM NHèN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com


ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai

â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny.
9-2


Hu ht bt git tng hp siờu cp c sn xut cho th trng gia dng cha mt
lng ln polyphosphate. a s trong chỳng cha t 12 13% phosphorus hoc hn
50% polyphosphate. S dng nhng nguyờn liu ny nh l mt cht thay th cho x
phũng ó lm gia tng lng phosphorus trong nc thi sinh hot. T cỏc s liu v
polyphosphat c bỏn cho ngnh cụng nghip cht ty ra. Ngi ta c tớnh c
rng, nc thi sinh hot s cha mt lng phosphorus vụ c nhiu hn gp 2 3
ln so vi khi cht ty ra tng hp cha c ph bin rng rói.

Vi sinh vt trong cỏc quỏ trỡnh x lý nc thi sinh hc cn mt lng phosphorus
tỏi to v tng hp mụ t bo mi. Nc thi ụ th cha mt lng phosphorus vt
quỏ xa so vi mc cn thit x lý mt lng gii hn cht hu c. S vic ny
c lý gii da trờn lng phosphorus cú trong nc u ra sau khi x lý ca cỏc

cụng trỡnh x lý nc thi sinh hc. Tuy nhiờn, nhiu loi nc thi cụng nghip khụng
cha lng phosphorus cn cho s phỏt trin ti u ca vi sinh vt trong quỏ trỡnh
x lý nc thi. Trong nhng trng hp ny, lng thiu ht c cung cp bng
cỏch thờm phosphate vụ c vo.

Tớnh cht ca bựn

Mt vn chớnh trong x lý nc thi l tớnh cht ca bựn sau cỏc quỏ trỡnh x lý hiu
khớ v k khớ. Nhng bựn ny cha mt lng ln nitrogen v phosphorus ỏp ng cho
mc ớch dinh dng. Tng hm lng phosphorus cha trong bựn trung bỡnh khong
1% v 1,5% trong bựn hot tớnh khụ. M ni cú hm lng phosphate phong phỳ v
r, hu ht bựn c bỏn da trờn hm lng nitrogen m nú cha v ch cú mt ớt loi
da trờn hm lng phosphorus.

Ni hi

Phc hp phosphate c s dng rng rói trong ngnh cụng nghip nng lng hi
nc chng úng cn trong cỏc ni hi. Nu s dng phosphate dng phc, chỳng
nhanh chúng c thy phõn thnh nhng orthophosphate nhit cao. Giỏm sỏt
lng phosphate thụng qua vic xỏc nh hm lng orthophosphate.


9.2 TM QUAN TRNG CA HP CHT PHOSPHORUS

Cú nhiu loi hp cht phosphorus cú mt trong k thut mụi trng. Bng 9.1 trỡnh
by mt s hp cht quan trng.

GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com


ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này.
9-3


Bng 9.1 Mt s hp cht phosphorus quan trng

Tên Cơng thc
Orthophosphates
Trisodium phosphate Na
3
PO
4

Disodium phosphate Na
2
HPO
4
Monosodium phosphate NaH
2
PO
4
Diammonium phosphate (NH
4
)
2
HPO
4
Polyphosphates
Sodium
hexametaphosphate
Na
3
(PO
4
)
6
Sodium tripolyphosphate Na
5
P
3
O
10
Tetrasodium

pyrophosphate
Na
4
P
2
O
7

Tt c nhng polyphosphate (nhng phân t thy phân thành phosphate) thy phân
hồn tồn trong dung dch nc và tr li thành nhng dng ortho mà chúng bt
ngun.

Na
4
P
2
O
7
+ H
2
O å 2 Na
2
HPO
4
(9 - 1)

Tc đ tr li ngun mu là mt chc nng ca nhit đ và do nó s gia tng nhanh
khi nhit đ tin đn gn đim sơi. Tc đ này cng gia tng khi gim pH và u đim là
nó gi đúng ngun trng  nhng mu chun b đ xác đnh hàm lng phosphate
phc. S thy phân nhng phosphate phc cng chu nh hng bi enzyme ca vi

sinh vt. Tc đ tr li ngun mu rt chm trong nc lc và nhanh hn trong nc
thi. Kinh nghim cho thy rng trong mt s loi nc pyrophosphate thy phân
nhanh hn tripolyphosphate, trong mt s loi nc khác thì tc đ thy phân là nh
nhau. Có nhng cht đòi hi nhiu gi thm chí nhiu ngày đ chuyn hóa hồn tồn
polyphosphate thành orthophosphate, đc bit  nhit đ thp hoc  pH cao.

T nhng lý do trên, đ xác đnh phosphorus hay phosphate phi bao gm c vic xác
đnh polyphosphate nu mun vic đo tng các dng vơ c đc chính xác.


9.3 CÁC PHNG PHÁP XÁC NH PHOSPHORUS - PHOSPHATE

Các k s thng quan tâm đn s hin din ca hàm lng ortho, poly và
phosphorus hu c. May mn là có th đo orthophosphate vi rt ít tr ngi t
polyphosphate do kh nng n đnh ca chúng trong điu kin pH, thi gian, nhit đ
đc s dng trong q trình đo. C hai dng poly và phosphorus hu c phi đc
chuyn thành orthophosphate đ đo.


Orthophosphate


GREEN EYE ENVIRONMENT
CONG TY MOI TRệễỉNG
TAM NHèN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com

ThS: Huyứnh Ngoùc Phửụng Mai

â Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rừ ngun khi bn phỏt hnh li thụng tin t trang ny.
9-4


Lng phosphorus tn ti di dng orthophosphate cú th c o bng nhng
phng phỏp: trng lc, th tớch, so mu. Phng phỏp trng lc c s dng khi
hm lng phosphorus hin din ln, nhng iu ny khụng xy ra trong thc t.
Phng phỏp th tớch c s dng khi nng phosphate ln hn 50 mg/L, nhng
nng ny him gp tr trng hp nc sụi hay chuyn húa k khớ nhng cht ni.
Phng phỏp ny gm: kt ta, lc, lm sch kt ta v chun . Phng phỏp ny
tn thi gian. Tuy nhiờn, phng phỏp so mu o nc v nc thi cú th c
tha món vi mt chớnh xỏc cao.

Cú ba phng phỏp so mu c s dng o orthophosphate. Chỳng cú cựng bn
cht vi nhng nguyờn tc trờn nhng khỏc ch l nú thờm vo mt s nguyờn t t
nhiờn to mu. Yu t húa hc cn thit nh: ion phosphate kt hp vi ammonium
molybdate trong iu kin acid to thnh phc cht molybdophosphate,

PO
4
3-
+ 12(NH
4
)
2
MoO

4
+ 24H
+
ồ (NH
4
)
3
PO
4
.12MoO
3
+ 21NH
4
+
+ 12H
2
O (9 - 2)

Khi hin din mt lng phosphate ln, trng thỏi ca molydophoste l nhng kt ta
mu vng cú th c lc v o bng phng phỏp th tớch. nng phosphate
thp hn, to thnh nhng ht keo mu vng s c xỏc nh hm lng bng
phng phỏp so mu. Vi nng phosphate di 30 mg/L (thng nm trong
khong phõn tớch nc), mu vng ca ht keo khụng th nhn bit rừ v iu ny cú
ngha l cn phi phỏt trin mt mu khỏc. Mt cỏch ci thin l thờm vanadium
hỡnh thnh dng phc hp vanadomolybdophosphoric acid cú mu vng rừ, cho phộp
phõn tớch phophorus vi hm lng di 1 mg/L hoc nhng khong thp hn.

Lng molybdenum cha trong ammonium phosphomolybdate cng c gim to
nhng sn phm sol cú mu xanh vi t l tng ng vi lng phosphate hin din.
Mt lng tha ammonium molydate khụng b gim i v do ú khụng can thip vo

quỏ trỡnh. Ascorbic acid hay stannous chloride cú th c s dng nh mt nhõn t
kh. Hp cht mu c to thnh l xanh molybdeum hay xanh heteropoly. Chlorur
thic c s dng nh mt nhõn t kh cú th c mụ t qua phng trỡnh:

(NH
4
)
3
PO
3
.12MoO
3
+ Sn
2+
ồ (molybdenum) + Sn
4+
(9 - 3)

Polyphosphates

Polyphosphate cú th chuyn húa thnh orthophosphate bng cỏch un sụi mu ó
c acid húa ti thiu 90 phỳt. S thy phõn ny cú th c thỳc y bi nhit trong
autoclave 20 psi. Lng acid tha thờm vo xỳc tỏc tng tc thy phõn phi
c trung hũa trc khi tip tc thờm dung dch ammonium molybdate vo. Lng
orthophosphate xut phỏt t polyphoste c o bng mt trong nhng phng phỏp
k trờn. Lng polyphosphate c tớnh nh sau:

Tng hm lng phosphate vụ c orthophosphate = polyphosphate (9 4)

GREEN EYE ENVIRONMENT
CÔNG TY MÔI TRƯỜNG
TẦM NHÌN XANH

GREE
Tel: (08)5150181
Fax: (08)8114594
www.gree-vn.com


ThS: Huỳnh Ngọc Phương Mai

© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ ngun khi bn phát hành li thơng tin t trang này.
9-5


Phosphorus hu c

Các k s rt quan tâm đn vic đo lng hàm lng phosphorus hu c có trong cht
thi cơng nghip và có trong bùn.  phân tích đc đòi hi cht hu c phi đc
phá hy sao cho phosphorus đc gii phóng di dng ion phosphate. Cht hu c
có th b phá hy bi mt trong 3 phng pháp oxy hóa m hoc phng pháp chuyn
hóa da theo “Standard Method”. Cht oxi hóa đc s dng khác vi nhng cht
trong phng pháp chuyn hóa và có th là perchloric acid, nitric acid – sulfuric acid
hay persulphate. Acid perchloric là cht oxi hóa mnh nht, nhng nó cng là cht đc
hi nht.  tránh nguy him t nhng v n, loi m đc bit phi đc s dng trong
q trình chuyn hóa và phi thêm vào mt s hóa cht. Vì nhng lý do này, s chuyn
hóa nh acid perchloric nên đc thc hin bi nhng nhà hóa hc có kinh nghim và

cn thn. S dng cht oxi hóa là persulphate khi thc nghim chng minh rng kt
qu thu đc là phù hp.

Mt khi s chuyn hóa đã hồn tt, vic đo lng phosphorus gii phóng có th đc
làm bng bt k mt phng pháp đo orthophosphate nào. Tt c nhng dng
phosphorus (tng) đc đo t s xác đnh phosphorus hu c. Do vy, lng
phosphorus hu c đc tính nh sau:

Tng phosphorus – phosphorus vơ c = phosphorus hu c (9 - 5)


9.4 NG DNG NHNG S LIU V PHOSPHORUS

S liu v phophorus tr nên rt quan trng đi vi k s mơi trng khi h đánh giá
s có mt ca chúng nh nhân t quan trng tt yu ca chu k sng. Trc đây,
thơng s này đc s dng đ giám sát hàm lng phosphate trong h thng nc đ
tránh s n mòn và đ tránh cn r trong ni hi. Vic xác đnh phosphorus tr nên rt
quan trng trong vic đánh giá hiu sut sinh hc tim nng ca nc mt và trong mt
s vùng nht đnh đã có mt lng phophorus n đnh mà có th đc x vào ngun
nc nhn, đc bit là nhng h và nhng b cha. Xác đnh hàm lng phosphorus
là cơng vic thng xun trong q trình vn hành h thng x lý nc thi và trong
q trình nghiên cu ơ nhim dòng chy  nhiu ni. Do tm quan trng ca
phosphorus là cht dinh dng trong các phng pháp sinh hc x lý nc thi, vic
xác đnh nó có liên quan đn nhiu cht thi cơng nghip và trong q trình hot đng
ca các cơng trình x lý cht thi.