水体中总磷检测技术研究进展＊

张 丹,阳章友,曾一平,魏文静,黄正勇

(重庆大学化学化工学院,400044)

水体中总磷检测技术研究进展＊

张 丹,阳章友,曾一平,魏文静,黄正勇

(重庆大学化学化工学院,400044)

总磷是水质检测中的一项重要指标,传统的检测方法过程复杂,耗时耗能,随着科学技术的发展,出现了许多新方法,使得总磷检测更加简便,快速。

总磷;有机磷降解;水质监测

1 磷污染现状

磷是生物生长的重要元素,由于自然和人类活动的影响,天然水体中的总磷含量逐渐增加。如果磷含量过大,会造成河流、湖泊等水体中的藻类暴发性繁殖,导致水中缺氧,造成水生生物大量死亡,使水体失去原有的功能。为了保护生态平衡,现实人与自然的和谐发展,有效监控水体中的的总磷含量已变得刻不容缓。

2 总磷检测标准方法介绍

目前,总磷检测的标准方法是钼酸铵分光光度法[1],其原理是用过硫酸钾 (或硝酸 -高氯酸)使试样消解,将所含磷全部氧化为正磷酸盐。正磷酸盐与钼酸铵反应生成磷钼杂多酸,加入抗坏血酸使其被还原,生成蓝色络合物,在 698nm处吸光度与磷浓度成正比。但是该方法需要在高温、高压容器中反应,检测过程复杂,耗时耗能,二次污染大。

3 总磷检测技术现状

目前,常用的总磷检测主要有以下三类方法:

3.1 过硫酸盐消解法 K2S2O8在高温情况下能分解产生氢离子和原子态氧,利用这一特征,可以把水体中的有机磷氧化成磷酸盐,然后用钼蓝比色法测定磷酸盐,实验室检测大多使用此种方法。

3.2 紫外线照射 -钼催化加热消解法 水样在紫外线照射下[2],以钼酸铵作催化剂加热消解,消解产生的磷钼酸盐在锑盐的存在下发生显色反应,反应产物可直接进行光度测定。

3.3 气相色谱法测定水质中的总磷 元素磷沸点比较低,且易挥发,可用气相色谱法直接测定经有机溶剂萃取的水样中元素磷。Addision等人[3]以甲苯作为萃取剂,萃取水样中的元素磷,经色谱柱分离后,在火焰光度检测器中元素磷被氧化燃烧生成磷的氧化物,然后被富氢火焰的H还原为碎片PHO＊。被火焰高温激发的碎片 PHO＊释放出特征光谱的能量,其最大检测波长为 526nm。检测发射光谱强度,从而得到出总磷的含量。

4 总磷新型检测方法

水体中的磷以各种形式存在,主要分为单质磷,无机磷酸盐和有机磷化合物。有机磷化合物不能直接测定,必须使之转化成溶解态的无机磷酸盐才能进行测定。因此,将有机磷化合物转化为无机磷酸盐的消解过程成为检测总磷的关键,随着科学技术的发展,出现了许多新方法。

4.1 微波消解法 微波消解是近年来发展起来的新技术,与传统的加热消解方式不同,微波辐射能直接作用于样品内部,瞬时深层加热,具有操作简单,消解时间短,效率高,低耗能等优点,因而在环境监测分析领域有广泛的应用。苏苓等[4]采用微波在线消解水样,结合孔雀绿 -磷钼杂多酸分光光度法对水体中的总磷含量进行了检测,其检出限达到3μg/L。

4.2 光化学降解法 许多有酯键或醚键的含磷化合物在紫外光照射下,有水或水汽存在时容易发生光水解反应。利用这个性质,可以对某些特定水体中的总磷进行检测。该方法是一种高效、无二次污染的非生物转化过程。 Badawy等[5]将光化学反应和 fenton反应联用,对有机磷农药进行降解,情况令人满意。

4.3 超声降解法 超声波降解法的原理是在超声波的作用下 ,液相分子间的吸引力被打破,形成空化泡并迅速崩溃。整个过程发生在 ns～L s时间内,气泡快速崩溃伴随着气泡内蒸气相加热,产生约 4000K和 100M Pa的瞬时高温高压,同时产生速度约为 110m/s具有强烈冲击力的微射流。这些极端条件足以使 P—S键和 P—O键断裂,最后形成PO43-。Hideyuki等[6]将光助反应与超声波联用,对有机磷杀虫剂进行降解,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来兴起的新型环保技术,其原理是光催化剂的能带不连续,在其价带和导带之间存在禁带,当入射光能量大于其禁带宽度时,价带上形成空穴而导带则带有负电子,在紫外光的照射下会产生电子 -空穴对,诱发产生氧化活性机团 (如.OH),从而氧化降解有机污染物。具有能耗低、操作简便、无二次污染等突出优点。艾仕云等[7]利用纳米 TiO2-K2S2O7体系光催化氧化有机磷生成正磷酸盐,然后以磷钼酸修饰电极进行测定,该方法的检出限可达到0.02mg/L。

5 结语

综上所述,目前在各种新型检测方法中,紫外光催化法不需要大型仪器,检测过程简便快速,耗能低,无二次污染能够实现实时在线检测,是最值得推广的总磷检测技术。

[1]国家环保局.水和废水监测分析方法第三版[M].中国环境科学出版社,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]苏苓,张海涛,王庆霞,在线消解流动注射光度法分析水中痕量磷[J].环境科学与技术,2008.

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

S143.2

A

1003-3467(2010)04-0007-01

张丹,研究生,单位:重庆大学化学化工学院。电话:15008471648