水體中總磷檢測技術研究進展＊

張 丹,陽章友,曾一平,魏文靜,黃正勇

(重慶大學化學化工學院,400044)

水體中總磷檢測技術研究進展＊

張 丹,陽章友,曾一平,魏文靜,黃正勇

(重慶大學化學化工學院,400044)

總磷是水質檢測中的一項重要指標,傳統的檢測方法過程復雜,耗時耗能,隨著科學技術的發展,出現了許多新方法,使得總磷檢測更加簡便,快速。

總磷;有機磷降解;水質監測

1 磷污染現狀

磷是生物生長的重要元素,由于自然和人類活動的影響,天然水體中的總磷含量逐漸增加。如果磷含量過大,會造成河流、湖泊等水體中的藻類暴發性繁殖,導致水中缺氧,造成水生生物大量死亡,使水體失去原有的功能。為了保護生態平衡,現實人與自然的和諧發展,有效監控水體中的的總磷含量已變得刻不容緩。

2 總磷檢測標準方法介紹

目前,總磷檢測的標準方法是鉬酸銨分光光度法[1],其原理是用過硫酸鉀 (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生成磷鉬雜多酸,加入抗壞血酸使其被還原,生成藍色絡合物,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,檢測過程復雜,耗時耗能,二次污染大。

3 總磷檢測技術現狀

目前,常用的總磷檢測主要有以下三類方法:

3.1 過硫酸鹽消解法 K2S2O8在高溫情況下能分解產生氫離子和原子態氧,利用這一特征,可以把水體中的有機磷氧化成磷酸鹽,然后用鉬藍比色法測定磷酸鹽,實驗室檢測大多使用此種方法。

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,消解產生的磷鉬酸鹽在銻鹽的存在下發生顯色反應,反應產物可直接進行光度測定。

3.3 氣相色譜法測定水質中的總磷 元素磷沸點比較低,且易揮發,可用氣相色譜法直接測定經有機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,經色譜柱分離后,在火焰光度檢測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＊。被火焰高溫激發的碎片 PHO＊釋放出特征光譜的能量,其最大檢測波長為 526nm。檢測發射光譜強度,從而得到出總磷的含量。

4 總磷新型檢測方法

水體中的磷以各種形式存在,主要分為單質磷,無機磷酸鹽和有機磷化合物。有機磷化合物不能直接測定,必須使之轉化成溶解態的無機磷酸鹽才能進行測定。因此,將有機磷化合物轉化為無機磷酸鹽的消解過程成為檢測總磷的關鍵,隨著科學技術的發展,出現了許多新方法。

4.1 微波消解法 微波消解是近年來發展起來的新技術,與傳統的加熱消解方式不同,微波輻射能直接作用于樣品內部,瞬時深層加熱,具有操作簡單,消解時間短,效率高,低耗能等優點,因而在環境監測分析領域有廣泛的應用。蘇苓等[4]采用微波在線消解水樣,結合孔雀綠 -磷鉬雜多酸分光光度法對水體中的總磷含量進行了檢測,其檢出限達到3μg/L。

4.2 光化學降解法 許多有酯鍵或醚鍵的含磷化合物在紫外光照射下,有水或水汽存在時容易發生光水解反應。利用這個性質,可以對某些特定水體中的總磷進行檢測。該方法是一種高效、無二次污染的非生物轉化過程。 Badawy等[5]將光化學反應和 fenton反應聯用,對有機磷農藥進行降解,情況令人滿意。

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。整個過程發生在 ns～L s時間內,氣泡快速崩潰伴隨著氣泡內蒸氣相加熱,產生約 4000K和 100M Pa的瞬時高溫高壓,同時產生速度約為 110m/s具有強烈沖擊力的微射流。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]將光助反應與超聲波聯用,對有機磷殺蟲劑進行降解,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興起的新型環保技術,其原理是光催化劑的能帶不連續,在其價帶和導帶之間存在禁帶,當入射光能量大于其禁帶寬度時,價帶上形成空穴而導帶則帶有負電子,在紫外光的照射下會產生電子 -空穴對,誘發產生氧化活性機團 (如.OH),從而氧化降解有機污染物。具有能耗低、操作簡便、無二次污染等突出優點。艾仕云等[7]利用納米 TiO2-K2S2O7體系光催化氧化有機磷生成正磷酸鹽,然后以磷鉬酸修飾電極進行測定,該方法的檢出限可達到0.02mg/L。

5 結語

綜上所述,目前在各種新型檢測方法中,紫外光催化法不需要大型儀器,檢測過程簡便快速,耗能低,無二次污染能夠實現實時在線檢測,是最值得推廣的總磷檢測技術。

[1]國家環保局.水和廢水監測分析方法第三版[M].中國環境科學出版社,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,在線消解流動注射光度法分析水中痕量磷[J].環境科學與技術,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:重慶大學化學化工學院。電話:15008471648