PHOSPHORUS & PHOSPHATE
Xác định phosphate đã nhanh chóng trở thành một việc làm cần thiết của kỹ sư môi trường do họ nhận ra rằng nhiều hợp chất phosphorus ảnh hưởng lên những quá trình xử lý chất thải. Thông thường chỉ có những dạng hợp chất phosphorus vô cơ gây ảnh hưởng như các dạng phosphate hay các dạng phân tử khử nước như polyphosphate hay condensed phosphate. Những hợp chất phosphorus hữu cơ thường không được quan tâm. Nước cấp Polyphosphate được sử dụng trong nước cấp như là một nhân tố kiểm soát sự ăn mòn. Chúng cũng được...
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
CHÖÔNG 9
PHOSPHORUS & PHOSPHATE
9.1 GIÔÙI THIEÄU CHUNG
Xaùc ñònh phosphate ñaõ nhanh choùng trôû thaønh moät vieäc laøm caàn thieát cuûa kyõ sö moâi tröôøng do
hoï nhaän ra raèng nhieàu hôïp chaát phosphorus aûnh höôûng leân nhöõng quaù trình xöû lyù chaát thaûi.
Thoâng thöôøng chæ coù nhöõng daïng hôïp chaát phosphorus voâ cô gaây aûnh höôûng nhö caùc daïng
phosphate hay caùc daïng phaân töû khöû nöôùc nhö polyphosphate hay condensed phosphate.
Nhöõng hôïp chaát phosphorus höõu cô thöôøng khoâng ñöôïc quan taâm.
Nöôùc caáp
Polyphosphate ñöôïc söû duïng trong nöôùc caáp nhö laø moät nhaân toá kieåm soaùt söï aên moøn. Chuùng
cuõng ñöôïc söû duïng cho caùc daïng nöôùc meàm ñeå oån ñònh haøm löôïng calcium carbonate nhaèm
loaïi boû söï taùi taïo muoái carbonate.
Beà maët cuûa nöôùc caáp laø nôi phaùt trieån cuûa moät soá vi sinh vaät nöôùc. Nhöõng sinh vaät töï do hay
nhöõng sinh vaät noåi ñöôïc goïi laø phieâu sinh (plankton) vaø ñaây laø loaøi sinh vaät raát ñöôïc caùc kyõ sö
moâi tröôøng quan taâm. Nhöõng phieâu sinh mang tính ñoäng vaät goïi laø phieâu sinh ñoäng vaät
(zooplankton) vaø nhöõng phieâu sinh mang tính thöïc vaät ñöôïc goïi laø phytoplankton (phieâu sinh
thöïc vaät). Sau cuøng laø taûo mang tính thöïc vaät (trong teá baøo cuûa nhöõng sinh vaät naøy coù chöùa
chlorophyll), chuùng phaùt trieån maïnh vaø phuï thuoäc vaøo nhöõng nguyeân toá dinh döôõng trong
nöôùc. Nhieàu nghieân cöùu ñaõ cho thaáy raèng nitrogen vaø phosphorus laø 2 nguyeân toá aûnh höôûng
leân söï taêng tröôûng cuûa taûo vaø vi khuaån vaø khi löôïng nguyeân toá naøy bò giôùi haïn thì noù cuõng laø
nhaân toá giôùi haïn toác ñoä taêng tröôûng vaø phaùt trieån cuûa taûo vaø vi khuaån. ÔÛ nhöõng nôi coù haøm
löôïng nitrogen vaø phosphorus cao laøm thuùc ñaåy hieän töôïng nôû hoa cuûa taûo gaây taùc ñoäng xaáu
ñeán moâi tröôøng. Kinh nghieäm cho thaáy raèng hieän töôïng nôû hoa khoâng theå xaûy ra khi haøm
löôïng nitrogen hoaëc phosphorus hoaëc caû hai bò giôùi haïn. Möùc tôùi haïn cho phosphorus voâ cô
vaøo khoaûng 0,005 mg/L hoaëc 5μ/L trong ñieàu kieän taêng tröôûng muøa heø.
Xöû lyù nöôùc thaûi
Nöôùc thaûi sinh hoaït raát giaøu caùc hôïp chaát phosphorus. Chuû yeáu laø ôû trong nöôùc taåy röûa toång
hôïp, chöùa khoaûng töø 2 – 3 mg/L vaø nhöõng hôïp chaát voâ cô khaùc chieám khoaûng töø 0,5 – 1 mg/l.
Haàu heát nhöõng phosphorus voâ cô coù ñöôïc laø töø chaát thaûi cuûa con ngöôøi do quaù trình phaân huûy
protein vaø söï giaûi phoùng phosphate töø nöôùc tieåu. Trung bình moät ngöôøi daân Myõ giaûi phoùng
moät löôïng phosphorus laø 1,5 g/ngaøy.
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 9-1
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
Haàu heát boät giaët toång hôïp sieâu caáp ñöôïc saûn xuaát cho thò tröôøng gia duïng chöùa moät löôïng lôùn
polyphosphate. Ña soá trong chuùng chöùa töø 12 – 13% phosphorus hoaëc hôn 50%
polyphosphate. Söû duïng nhöõng nguyeân lieäu naøy nhö laø moät chaát thay theá cho xaø phoøng ñaõ laøm
gia taêng löôïng phosphorus trong nöôùc thaûi sinh hoaït. Töø caùc soá lieäu veà polyphosphat ñöôïc baùn
cho ngaønh coâng nghieäp chaát taåy röûa. Ngöôøi ta öôùc tính ñöôïc raèng, nöôùc thaûi sinh hoaït seõ chöùa
moät löôïng phosphorus voâ cô nhieàu hôn gaáp 2 – 3 laàn so vôùi khi chaát taåy röûa toång hôïp chöa
ñöôïc phoå bieán roäng raõi.
Vi sinh vaät trong caùc quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoïc caàn moät löôïng phosphorus ñeå taùi taïo
vaø toång hôïp moâ teá baøo môùi. Nöôùc thaûi ñoâ thò chöùa moät löôïng phosphorus vöôït quaù xa so vôùi
möùc caàn thieát ñeå xöû lyù moät löôïng giôùi haïn chaát höõu cô. Söï vieäc naøy ñöôïc lyù giaûi döïa treân
löôïng phosphorus coù trong nöôùc ñaàu ra sau khi xöû lyù cuûa caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi sinh
hoïc. Tuy nhieân, nhieàu loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp khoâng chöùa ñuû löôïng phosphorus caàn cho söï
phaùt trieån toái öu cuûa vi sinh vaät trong quaù trình xöû lyù nöôùc thaûiù. Trong nhöõng tröôøng hôïp naøy,
löôïng thieáu huït ñöôïc cung caáp baèng caùch theâm phosphate voâ cô vaøo.
Tính chaát cuûa buøn
Moät vaán ñeà chính trong xöû lyù nöôùc thaûi laø tính chaát cuûa buøn sau caùc quaù trình xöû lyù hieáu khí vaø
kî khí. Nhöõng buøn naøy chöùa moät löôïng lôùn nitrogen vaø phosphorus ñaùp öùng cho muïc ñích dinh
döôõng. Toång haøm löôïng phosphorus chöùa trong buøn trung bình khoaûng 1% vaø 1,5% trong buøn
hoaït tính khoâ. ÔÛ Myõ nôi coù haøm löôïng phosphate phong phuù vaø reû, haàu heát buøn ñöôïc baùn döïa
treân haøm löôïng nitrogen maø noù chöùa vaø chæ coù moät ít loaïi döïa treân haøm löôïng phosphorus.
Noài hôi
Phöùc hôïp phosphate ñöôïc söû duïng roäng raõi trong ngaønh coâng nghieäp naêng löôïng hôi nöôùc ñeå
choáng ñoùng caën trong caùc noài hôi. Neáu söû duïng phosphate daïng phöùc, chuùng nhanh choùng
ñöôïc thuûy phaân thaønh nhöõng orthophosphate ôû nhieät ñoä cao. Giaùm saùt löôïng phosphate thoâng
qua vieäc xaùc ñònh haøm löôïng orthophosphate.
9.2 TAÀM QUAN TROÏNG CUÛA HÔÏP CHAÁT PHOSPHORUS
Coù nhieàu loaïi hôïp chaát phosphorus coù maët trong kyõ thuaät moâi tröôøng. Baûng 9.1 trình baøy moät
soá hôïp chaát quan troïng.
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 9-2
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
Baûng 9.1 Moät soá hôïp chaát phosphorus quan troïng
Teân Coâng thöùc
Orthophosphates
Trisodium phosphate Na3PO4
Disodium phosphate Na2HPO4
Monosodium phosphate NaH2PO4
Diammonium phosphate (NH4)2HPO4
Polyphosphates
Sodium hexametaphosphate Na3(PO4)6
Sodium tripolyphosphate Na5P3O10
Tetrasodium pyrophosphate Na4P2O7
Taát caû nhöõng polyphosphate (nhöõng phaân töû thuûy phaân thaønh phosphate) thuûy phaân hoaøn toaøn
trong dung dòch nöôùc vaø trôû laïi thaønh nhöõng daïng ortho maø chuùng baét nguoàn.
Na4P2O7 + H2O 2 Na2HPO4 (9 - 1)
Toác ñoä trôû laïi nguyeân maãu laø moät chöùc naêng cuûa nhieät ñoä vaø do noù seõ gia taêng nhanh khi nhieät
ñoä tieán ñeán gaàn ñieåm soâi. Toác ñoä naøy cuõng gia taêng khi giaûm pH vaø öu ñieåm laø noù giöõ ñuùng
nguyeân traïng ôû nhöõng maãu chuaån bò ñeå xaùc ñònh haøm löôïng phosphate phöùc. Söï thuûy phaân
nhöõng phosphate phöùc cuõng chòu aûnh höôûng bôûi enzyme cuûa vi sinh vaät. Toác ñoä trôû laïi nguyeân
maãu raát chaäm trong nöôùc loïc vaø nhanh hôn trong nöôùc thaûi. Kinh nghieäm cho thaáy raèng trong
moät soá loaïi nöôùc pyrophosphate thuûy phaân nhanh hôn tripolyphosphate, trong moät soá loaïi
nöôùc khaùc thì toác ñoä thuûy phaân laø nhö nhau. Coù nhöõng chaát ñoøi hoûi nhieàu giôø thaäm chí nhieàu
ngaøy ñeå chuyeån hoùa hoaøn toaøn polyphosphate thaønh orthophosphate, ñaëc bieät ôû nhieät ñoä thaáp
hoaëc ôû pH cao.
Töø nhöõng lyù do treân, ñeå xaùc ñònh phosphorus hay phosphate phaûi bao goàm caû vieäc xaùc ñònh
polyphosphate neáu muoán vieäc ño toång caùc daïng voâ cô ñöôïc chính xaùc.
9.3 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP XAÙC ÑÒNH PHOSPHORUS - PHOSPHATE
Caùc kyõ sö thöôøng quan taâm ñeán söï hieän dieän cuûa haøm löôïng ortho, poly vaø phosphorus höõu cô.
May maén laø coù theå ño orthophosphate vôùi raát ít trôû ngaïi töø polyphosphate do khaû naêng oån ñònh
cuûa chuùng trong ñieàu kieän pH, thôøi gian, nhieät ñoä ñöôïc söû duïng trong quaù trình ño. Caû hai
daïng poly vaø phosphorus höõu cô phaûi ñöôïc chuyeån thaønh orthophosphate ñeå ño.
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 9-3
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
Orthophosphate
Löôïng phosphorus toàn taïi döôùi daïng orthophosphate coù theå ñöôïc ño baèng nhöõng phöông phaùp:
troïng löïc, theå tích, so maøu. Phöông phaùp troïng löïc ñöôïc söû duïng khi haøm löôïng phosphorus
hieän dieän lôùn, nhöng ñieàu naøy khoâng xaûy ra trong thöïc teá. Phöông phaùp theå tích ñöôïc söû duïng
khi noàng ñoä phosphate lôùn hôn 50 mg/L, nhöng noàng ñoä naøy hieám gaëp tröø tröôøng hôïp nöôùc soâi
hay chuyeån hoùa kî khí nhöõng chaát noåi. Phöông phaùp naøy goàm: keát tuûa, loïc, laøm saïch keát tuûa
vaø chuaån ñoä. Phöông phaùp naøy toán thôøi gian. Tuy nhieân, phöông phaùp so maøu ñeå ño nöôùc vaø
nöôùc thaûi coù theå ñöôïc thoûa maõn vôùi moät ñoä chính xaùc cao.
Coù ba phöông phaùp so maøu ñöôïc söû duïng ñeå ño orthophosphate. Chuùng coù cuøng baûn chaát vôùi
nhöõng nguyeân taéc treân nhöng khaùc ôû choã laø noù theâm vaøo moät soá nguyeân toá töï nhieân ñeå taïo
maøu. Yeáu toá hoùa hoïc caàn thieát nhö: ion phosphate keát hôïp vôùi ammonium molybdate trong
ñieàu kieän acid ñeå taïo thaønh phöùc chaát molybdophosphate,
PO43- + 12(NH4)2MoO4 + 24H+ (NH4)3PO4.12MoO3 + 21NH4+ + 12H2O (9 - 2)
Khi hieän dieän moät löôïng phosphate lôùn, traïng thaùi cuûa molydophoste laø nhöõng keát tuûa maøu
vaøng coù theå ñöôïc loïc vaø ño baèng phöông phaùp theå tích. ÔÛ noàng ñoä phosphate thaáp hôn, taïo
thaønh nhöõng haït keo maøu vaøng seõ ñöôïc xaùc ñònh haøm löôïng baèng phöông phaùp so maøu. Vôùi
noàng ñoä phosphate döôùi 30 mg/L (thöôøng naèm trong khoaûng phaân tích nöôùc), maøu vaøng cuûa
haït keo khoâng theå nhaän bieát roõ vaø ñieàu naøy coù nghóa laø caàn phaûi phaùt trieån moät maøu khaùc. Moät
caùch caûi thieän laø theâm vanadium ñeå hình thaønh daïng phöùc hôïp vanadomolybdophosphoric
acid coù maøu vaøng roõ, cho pheùp phaân tích phophorus vôùi haøm löôïng döôùi 1 mg/L hoaëc ôû nhöõng
khoaûng thaáp hôn.
Löôïng molybdenum chöùa trong ammonium phosphomolybdate cuõng ñöôïc giaûm ñeå taïo nhöõng
saûn phaåm sol coù maøu xanh vôùi tæ leä töông öùng vôùi löôïng phosphate hieän dieän. Moät löôïng thöøa
ammonium molydate khoâng bò giaûm ñi vaø do ñoù khoâng can thieäp vaøo quaù trình. Ascorbic acid
hay stannous chloride coù theå ñöôïc söû duïng nhö moät nhaân toá khöû. Hôïp chaát maøu ñöôïc taïo thaønh
laø xanh molybdeum hay xanh heteropoly. Chlorur thieác ñöôïc söû duïng nhö moät nhaân toá khöû coù
theå ñöôïc moâ taû qua phöông trình:
(NH4)3PO3.12MoO3 + Sn2+ (molybdenum) + Sn4+ (9 - 3)
Polyphosphates
Polyphosphate coù theå chuyeån hoùa thaønh orthophosphate baèng caùch ñun soâi maãu ñaõ ñöôïc acid
hoùa toái thieåu 90 phuùt. Söï thuûy phaân naøy coù theå ñöôïc thuùc ñaåy bôûi nhieät trong autoclave ôû 20
psi. Löôïng acid thöøa theâm vaøo ñeå xuùc taùc taêng toác ñoä thuûy phaân phaûi ñöôïc trung hoøa tröôùc khi
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 9-4
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
Tel: (08)5150181
COÂNG TY MOÂI TRÖÔØNG
Fax: (08)8114594
TAÀM NHÌN XANH GREE www.gree-vn.com
GREEN EYE ENVIRONMENT
tieáp tuïc theâm dung dòch ammonium molybdate vaøo. Löôïng orthophosphate xuaát phaùt töø
polyphoste ñöôïc ño baèng moät trong nhöõng phöông phaùp keå treân. Löôïng polyphosphate ñöôïc
tính nhö sau:
Toång haøm löôïng phosphate voâ cô – orthophosphate = polyphosphate (9 – 4)
Phosphorus höõu cô
Caùc kyõ sö raát quan taâm ñeán vieäc ño löôøng haøm löôïng phosphorus höõu cô coù trong chaát thaûi
coâng nghieäp vaø coù trong buøn. Ñeå phaân tích ñöôïc ñoøi hoûi chaát höõu cô phaûi ñöôïc phaù huûy sao
cho phosphorus ñöôïc giaûi phoùng döôùi daïng ion phosphate. Chaát höõu cô coù theå bò phaù huûy bôûi
moät trong 3 phöông phaùp oxy hoùa aåm hoaëc phöông phaùp chuyeån hoùa döïa theo “Standard
Method”. Chaát oxi hoùa ñöôïc söû duïng khaùc vôùi nhöõng chaát trong phöông phaùp chuyeån hoùa vaø
coù theå laø perchloric acid, nitric acid – sulfuric acid hay persulphate. Acid perchloric laø chaát
oxi hoùa maïnh nhaát, nhöng noù cuõng laø chaát ñoäc haïi nhaát. Ñeå traùnh nguy hieåm töø nhöõng vuï noå,
loaïi muû ñaëc bieät phaûi ñöôïc söû duïng trong quaù trình chuyeån hoùa vaø phaûi theâm vaøo moät soá hoùa
chaát. Vì nhöõng lyù do naøy, söï chuyeån hoùa nhôø acid perchloric neân ñöôïc thöïc hieän bôûi nhöõng
nhaø hoùa hoïc coù kinh nghieäm vaø caån thaän. Söû duïng chaát oxi hoùa laø persulphate khi thöïc nghieäm
chöùng minh raèng keát quaû thu ñöôïc laø phuø hôïp.
Moät khi söï chuyeån hoùa ñaõ hoaøn taát, vieäc ño löôøng phosphorus giaûi phoùng coù theå ñöôïc laøm
baèng baát kyø moät phöông phaùp ño orthophosphate naøo. Taát caû nhöõng daïng phosphorus (toång)
ñöôïc ño töø söï xaùc ñònh phosphorus höõu cô. Do vaäy, löôïng phosphorus höõu cô ñöôïc tính nhö
sau:
Toång phosphorus – phosphorus voâ cô = phosphorus höõu cô (9 - 5)
9.4 ÖÙNG DUÏNG NHÖÕNG SOÁ LIEÄU VEÀ PHOSPHORUS
Soá lieäu veà phophorus trôû neân raát quan troïng ñoái vôùi kyõ sö moâi tröôøng khi hoï ñaùnh giaù söï coù
maët cuûa chuùng nhö nhaân toá quan troïng taát yeáu cuûa chu kyø soáng. Tröôùc ñaây, thoâng soá naøy ñöôïc
söû duïng ñeå giaùm saùt haøm löôïng phosphate trong heä thoáng nöôùc ñeå traùnh söï aên moøn vaø ñeå
traùnh caën ræ trong noài hôi. Vieäc xaùc ñònh phosphorus trôû neân raát quan troïng trong vieäc ñaùnh giaù
hieäu suaát sinh hoïc tieàm naêng cuûa nöôùc maët vaø trong moät soá vuøng nhaát ñònh ñaõ coù moät löôïng
phophorus oån ñònh maø coù theå ñöôïc xaû vaøo nguoàn nöôùc nhaän, ñaëc bieät laø nhöõng hoà vaø nhöõng beå
chöùa. Xaùc ñònh haøm löôïng phosphorus laø coâng vieäc thöôøng xuyeân trong quaù trình vaän haønh heä
thoáng xöû lyù nöôùc thaûi vaø trong quaù trình nghieân cöùu oâ nhieãm doøng chaûy ôû nhieàu nôi. Do taàm
quan troïng cuûa phosphorus laø chaát dinh döôõng trong caùc phöông phaùp sinh hoïc xöû lyù nöôùc thaûi,
vieäc xaùc ñònh noù coù lieân quan ñeán nhieàu chaát thaûi coâng nghieäp vaø trong quaù trình hoaït ñoäng
cuûa caùc coâng trình xöû lyù chaát thaûi.
ThS: Huyønh Ngoïc Phöông Mai 9-5
© Copyright 2006 gree-vn.com, All rights reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ trang này.
