Total fosfor merupakan indikator kualitas air yang penting, yang memiliki dampak besar terhadap lingkungan ekologi badan air dan kesehatan manusia. Total fosfor merupakan salah satu unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman dan alga, namun jika total fosfor dalam perairan terlalu tinggi akan menyebabkan eutrofikasi badan air, mempercepat reproduksi alga dan bakteri, menyebabkan pertumbuhan alga, dan secara serius mempengaruhi lingkungan ekologi badan air. Dan dalam beberapa kasus, seperti air minum dan air kolam renang, kadar fosfor total yang tinggi dapat membahayakan kesehatan manusia, terutama pada bayi dan ibu hamil.
Sumber total fosfor dalam air
(1) Pencemaran pertanian
Pencemaran pertanian terutama disebabkan oleh penggunaan pupuk kimia secara ekstensif, dan fosfor dalam pupuk kimia mengalir ke badan air melalui air hujan atau irigasi pertanian. Biasanya, hanya 10%-25% pupuk yang dapat digunakan oleh tanaman, dan 75%-90% sisanya tertinggal di dalam tanah. Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, 24%-71% fosfor dalam air berasal dari pupuk pertanian, sehingga pencemaran fosfor dalam air terutama disebabkan oleh migrasi fosfor dalam tanah ke air. Menurut statistik, tingkat pemanfaatan pupuk fosfat umumnya hanya 10%-20%. Penggunaan pupuk fosfat yang berlebihan tidak hanya menyebabkan pemborosan sumber daya, tetapi juga menyebabkan kelebihan pupuk fosfat mencemari sumber air melalui limpasan permukaan.
(2) limbah rumah tangga
Limbah domestik meliputi limbah bangunan umum, limbah rumah tangga perumahan, dan limbah industri yang dibuang ke saluran pembuangan. Sumber utama fosfor dalam limbah rumah tangga adalah penggunaan produk pencuci yang mengandung fosfor, kotoran manusia, dan sampah rumah tangga. Produk pencuci terutama menggunakan natrium fosfat dan polinatrium fosfat, dan fosfor dalam deterjen mengalir ke badan air bersama limbah.
(3) Air limbah industri
Air limbah industri merupakan salah satu faktor utama penyebab kelebihan fosfor pada badan air. Air limbah industri memiliki karakteristik konsentrasi pencemar yang tinggi, jenis pencemar yang banyak, sulit terdegradasi, dan komponen yang kompleks. Jika air limbah industri dibuang langsung tanpa diolah, maka akan menimbulkan dampak yang sangat besar terhadap badan air. Dampak buruk terhadap lingkungan dan kesehatan warga.
Metode Penghapusan Fosfor Limbah
(1) Elektrolisis
Melalui prinsip elektrolisis, zat berbahaya dalam air limbah mengalami reaksi reduksi dan reaksi oksidasi masing-masing pada kutub negatif dan positif, dan zat berbahaya diubah menjadi zat tidak berbahaya untuk mencapai tujuan pemurnian air. Proses elektrolisis memiliki keunggulan efisiensi tinggi, peralatan sederhana, pengoperasian mudah, efisiensi penghilangan tinggi, dan industrialisasi peralatan; tidak perlu menambahkan koagulan, bahan pembersih, dan bahan kimia lainnya, menghindari dampak terhadap lingkungan alam, dan sekaligus mengurangi biaya. Sejumlah kecil lumpur akan dihasilkan. Namun metode elektrolisis memerlukan energi listrik dan material baja, biaya pengoperasian yang tinggi, pemeliharaan dan pengelolaan yang rumit, serta permasalahan pemanfaatan sedimen secara menyeluruh memerlukan penelitian dan pemecahan lebih lanjut.
(2) Elektrodialisis
Dalam metode elektrodialisis, melalui aksi medan listrik eksternal, anion dan kation dalam larutan berair masing-masing berpindah ke anoda dan katoda, sehingga konsentrasi ion di tengah elektroda sangat berkurang, dan konsentrasi ion dekat elektroda meningkat. Jika membran penukar ion ditambahkan di tengah elektroda, pemisahan dan konsentrasi dapat dicapai. tujuan dari. Perbedaan antara elektrodialisis dan elektrolisis adalah meskipun tegangan elektrodialisis tinggi, namun arusnya tidak besar sehingga tidak dapat mempertahankan kontinuitas reaksi redoks yang diperlukan, sedangkan elektrolisis justru sebaliknya. Teknologi elektrodialisis memiliki keunggulan tidak memerlukan bahan kimia apa pun, peralatan dan proses perakitan sederhana, serta pengoperasian yang mudah. Namun, ada juga beberapa kelemahan yang membatasi penerapannya secara luas, seperti konsumsi energi yang tinggi, kebutuhan pretreatment air baku yang tinggi, dan stabilitas pengolahan yang buruk.
(3) Metode adsorpsi
Metode adsorpsi adalah suatu metode dimana zat-zat pencemar tertentu dalam air diadsorpsi dan difiksasi oleh padatan berpori (adsorben) untuk menghilangkan zat-zat pencemar yang ada dalam air. Secara umum, metode adsorpsi dibagi menjadi tiga langkah. Pertama, adsorben bersentuhan penuh dengan air limbah sehingga polutan teradsorpsi; kedua, pemisahan adsorben dan air limbah; ketiga, regenerasi atau pembaharuan adsorben. Selain karbon aktif yang banyak digunakan sebagai adsorben, resin adsorpsi makropori sintetik juga banyak digunakan dalam adsorpsi pengolahan air. Metode adsorpsi memiliki keunggulan pengoperasian yang sederhana, efek perawatan yang baik, dan perawatan yang cepat. Namun biayanya tinggi dan efek saturasi adsorpsi akan menurun. Jika adsorpsi resin digunakan, analisis diperlukan setelah saturasi adsorpsi, dan analisis limbah cair sulit untuk ditangani.
(4) Metode pertukaran ion
Metode pertukaran ion terjadi di bawah aksi pertukaran ion, ion-ion dalam air ditukar dengan fosfor dalam bahan padat, dan fosfor dihilangkan dengan resin penukar anion, yang dapat dengan cepat menghilangkan fosfor dan memiliki efisiensi penghilangan fosfor yang tinggi. Namun, resin penukar memiliki kelemahan yaitu mudah keracunan dan sulit beregenerasi.
(5) Metode kristalisasi
Penghapusan fosfor dengan kristalisasi adalah dengan menambahkan zat yang mirip dengan permukaan dan struktur fosfat tidak larut ke dalam air limbah, menghancurkan keadaan metastabil ion dalam air limbah, dan mengendapkan kristal fosfat pada permukaan bahan kristalisasi sebagai inti kristal, dan kemudian pisahkan dan hilangkan fosfor. Bahan mineral yang mengandung kalsium dapat digunakan sebagai bahan kristalisasi, seperti batuan fosfat, arang tulang, terak, dll., diantaranya batuan fosfat dan arang tulang yang lebih efektif. Ini menghemat ruang lantai dan mudah dikendalikan, tetapi memiliki persyaratan pH tinggi dan konsentrasi ion kalsium tertentu.
(6) Lahan basah buatan
Penghapusan fosfor lahan basah yang dibangun menggabungkan keunggulan penghilangan fosfor biologis, penghilangan fosfor presipitasi kimia, dan penghilangan fosfor adsorpsi. Ini mengurangi kandungan fosfor melalui penyerapan dan asimilasi biologis, dan adsorpsi substrat. Penghapusan fosfor terutama melalui adsorpsi substrat fosfor.
Singkatnya, metode di atas dapat menghilangkan fosfor dalam air limbah dengan mudah dan cepat, namun semuanya memiliki kelemahan tertentu. Jika salah satu metode digunakan sendiri, aplikasi sebenarnya mungkin menghadapi lebih banyak masalah. Metode di atas lebih cocok untuk perlakuan awal atau perlakuan lanjutan untuk menghilangkan fosfor, dan dikombinasikan dengan penghilangan fosfor secara biologis dapat mencapai hasil yang lebih baik.
Metode Penentuan Total Fosfor
1. Anti-spektrofotometri molibdenum-antimon: Prinsip analisis dan penentuan anti-spektrofotometri molibdenum-antimon adalah: dalam kondisi asam, fosfor dalam sampel air dapat bereaksi dengan asam molibdenum dan antimon kalium tartrat dalam bentuk ion membentuk asam molibdenum kompleks. Poliasam, dan zat ini dapat direduksi dengan zat pereduksi asam askorbat membentuk kompleks biru, yang kita sebut biru molibdenum. Saat menggunakan metode ini untuk menganalisis sampel air, metode pencernaan yang berbeda harus digunakan sesuai dengan tingkat pencemaran air. Pencernaan kalium persulfat umumnya ditujukan pada sampel air dengan tingkat pencemaran yang rendah, dan jika sampel air tercemar tinggi, umumnya akan muncul dalam bentuk oksigen rendah, garam logam tinggi dan bahan organik. Pada saat ini, kita perlu menggunakan pengoksidasi pencernaan reagen yang lebih kuat. Setelah perbaikan dan penyempurnaan terus-menerus, penggunaan metode ini untuk menentukan kandungan fosfor dalam sampel air tidak hanya dapat mempersingkat waktu pemantauan, tetapi juga memiliki akurasi yang tinggi, sensitivitas yang baik, dan batas deteksi yang rendah. Dari perbandingan komprehensif, ini adalah metode pendeteksian terbaik.
2. Metode reduksi besi klorida: Campurkan sampel air dengan asam sulfat dan panaskan hingga mendidih, kemudian tambahkan besi klorida dan asam sulfat untuk mereduksi total fosfor menjadi ion fosfat. Kemudian gunakan amonium molibdat untuk reaksi warna, dan gunakan kolorimetri atau spektrofotometri untuk mengukur serapan guna menghitung konsentrasi total fosfor.
3. Spektrofotometri pencernaan suhu tinggi: Mencerna sampel air pada suhu tinggi untuk mengubah total fosfor menjadi ion fosfor anorganik. Kemudian gunakan larutan asam kalium dikromat untuk mereduksi ion fosfat dan kalium dikromat dalam kondisi asam untuk menghasilkan Cr(III) dan fosfat. Nilai serapan Cr(III) diukur, dan kandungan fosfor dihitung dengan kurva standar.
4. Metode fluoresensi atom: total fosfor dalam sampel air terlebih dahulu diubah menjadi bentuk fosfor anorganik, kemudian dianalisis dengan penganalisis fluoresensi atom untuk mengetahui kandungannya.
5. Kromatografi gas: Total fosfor dalam sampel air dipisahkan dan dideteksi dengan kromatografi gas. Sampel air diolah terlebih dahulu untuk mengekstrak ion fosfat, kemudian campuran asetonitril-air (9:1) digunakan sebagai pelarut untuk derivatisasi pra-kolom, dan terakhir kandungan fosfor total ditentukan dengan kromatografi gas.
6. Turbidimetri isotermal: mengubah total fosfor dalam sampel air menjadi ion fosfat, kemudian menambahkan buffer dan pereaksi Asam Molibdovanadofosfat (MVPA) untuk bereaksi membentuk kompleks berwarna kuning, mengukur nilai serapan dengan kolorimeter, kemudian menggunakan kurva kalibrasi. untuk menghitung kandungan fosfor total.
Waktu posting: 06-Juli-2023
