مقدمه

ارتوفسفات، فسفات های چگال pyro ،meta و دیگر پلی فسفات ها و فسفات های آلی فسفر در آبهای طبیعی و فاضلاب هستند که به صورت فسفات یافت می شود. آنها در محلول، به صورت ذرات یا پودر، و یا در شکل ارگانیسم های آبزی یافت می شوند.

اشکال مختلف فسفات از منابع مختلف بوجود می آیند. مقدار کمی از ارتوفسفات ها یا برخی از فسفات های چگال در طول تصفیه به برخی منابع آب اضافه می شود. مقدار زیادی از ترکیبات مشابه ممکن است در طول شستشو و یا تمیز کردن اضافه شود، زیرا این مواد تشکیل دهنده عمده بسیاری از شوینده های تجاری هستند. فسفات ها به طور گسترده در تصفیه آب دیگ های بخار استفاده می شوند. ارتوفسفات هایی که در زمین های کشاورزی یا مسکونی به عنوان کود استفاده می شوند، به همراه طوفان یا با ذوب شدن برف ها وارد آب های سطحی می شوند. فسفات های آلی به واسطه فرایندهای بیولوژیکی تشکیل می شوند. آنها به دفع فاضلاب و باقی مانده های مواد غذایی کمک می کنند و همچنین ممکن است طی فرایند های زیست شناختی از ارتوفسفات ها یا با استفاده از بیوتاهای منابع آب تولید شوند.

فسفر برای رشد ارگانیسم ها ضروری است و می تواند به عنوان ماده ای مغذی باشد که حاصلخیزی اولیه یک پهنه ی آبی را محدود می کند. در مواردی که فسفات یک ماده مغذی محدود کننده رشد است، تخلیه فاضلاب خام یا تصفیه شده، زهکشی زراعی و یا برخی از زباله های صنعتی به آن آب می تواند رشد میکرو و ماکروارگانیسم های آبزی فوتوسنتزکننده را در مقادیری که ایجاد مزاحمت کنند، افزایش دهد.

فسفات ها همچنین در رسوبات پایین و در لجن های زیست محیطی وجود دارند، هم به صورت اسیدهای معدنی ترسیب شده و هم به صورت ترکیبات آلی.

آنالیز فسفر شامل دو مرحله عمومی می شود:

• تبديل فرم فسفر به ارتوفسفات محلول
• تعيين رنگ سنجي ارتوفسفات محلول.

جداسازی فسفر به اشکال مختلف آن از طریق روش های تجزیه ای تعریف شده است، اما جداسازی های تجزیه ای برای اهداف تفسیری استفاده می شود.

فیلتر کردن از طریق یک فیلتر غشایی 0.45 μm-pore diam فرم های محلول فسفر را از فرم های معلق جدا می کند. هیچ ادعایی مبنی بر این نیست که فیلتر کردن از طریق فیلترهای 0.45 میکرومتر یک روش جداسازی صحیح برای جدا کردن فرم های محلول و معلق فسفر است. این روش صرفا یک روش تجزیه ای راحت و تکرار پذیر است که برای جداسازی کلی طراحی شده است. پیش فیلتر کردن از طریق فیلتر فیبر شیشه ای می تواند برای افزایش سرعت فیلتراسیون استفاده شود.

فسفات هایی که بدون هیدرولیز اولیه و هضم اکسیداتیو، به آزمایشات رنگ سنجی پاسخ می دهند، به عنوان “فسفر واکنش پذیر” نامیده می شوند. در حالی که فسفر واکنش پذیر عمدتا اندازه گیری ارتوفسفات است، کسر کوچکی از فسفات چگال معمولا در این روش هیدرولیز می شود. فسفر واکنش پذیر در هر دو حالت حل شده و معلق وجود دارد.

هیدرولیز اسید در دماي آب جوش، فسفات های حل شده و ذرات فسفات را به اوروتوفسفات تبدیل می کند. هیدرولیز به طور اجتناب ناپذیری برخی از فسفات ها را از ترکیبات آلی آزاد می کند، که می تواند به وسیله انتخاب صحیح قدرت اسیدی و زمان و دمای هیدرولیز به حداقل کاهش یابد. اصطلاح “فسفر قابل هیدرولیز با اسید” برای این فسفر بیشتر از “فسفات چگال” استفاده می شود.

شکست فسفات و تبدیل آن به ارتوفسفات، که به وسیله تخریب مواد ارگانیک موجود صورت می پذیرد، با عنوان فسفر “ارگانیک” شناخته می شود. شدت اکسیداسیون مورد نیاز برای این تبدیل، به شکل و تا حدودی به مقدار فسفر آلی موجود بستگی دارد. مثل فسفر واکنش پذیر و فسفر قابل هیدرولیز با اسید، فسفر آلی در هر دو فرم حل شده و معلق وجود دارد.

فسفر کل، و همچنین فسفر محلول و فسفر معلق، هر کدام ممکن است از نظر تجزیه ای به سه نوع ماده شیمیایی گفته شود: واکنش پذیر، قابل هیدرولیز با اسید و فسفر آلی. همانطور که اشاره شد، اندازه گیری ها معمولا تنها بر روی نمونه های فیلتر نشده و فیلتر شده انجام می شود. فسفر های معلق به طور کلی از روی تفاوت هایشان تعیین می شوند. با این حال، آنها می توانند به طور مستقیم توسط هضم مواد نگهداری شده در یک فیلتر فیبر شیشه ای تعیین شوند.

انتخاب روش

الف) روش های هضم: از آنجا که فسفر ممکن است در ترکیب با مواد آلی موجود باشد، روش هضم برای تعیین فسفر کل باید توانایی اکسید کردن ماده آلی را به صورت مؤثر برای آزاد کردن فسفر به عنوان اوروتوفسفات داشته باشد. روش اسید پرکلریک، پرخطرترین و وقت گیرین روش است، که فقط برای نمونه های بسیار سخت مانند رسوب توصیه می شود. روش اسید نیتریک اسید – سولفوریک برای اکثر نمونه ها توصیه می شود. ساده ترین روش، روش اکسیداسیون پرسولفات است. اکسیداسیون پرسولفات به همراه نور ماوراء بنفش برای یک هضم کارآمد تر در یک هضم / تعیین در خط اتوماتیک، با آنالیز تزریق جریان، استفاده می شود.

روش اکسیداسیون پرسولفات، یک روش هضم است که می تواند هم برای آنالیز کل نیتروژن و هم برای کل فسفر مورد استفاده قرار گیرد. این روش می تواند برای هر دو پارامتر استفاده شود، زیرا در طیف وسیعی از pH اتفاق می افتد. در مرحله اولیه هضم، pH نمونه قلیایی است (pH> 12)؛ در مرحله نهایی PH نمونه اسیدی می شود. در نتیجه، ترکیبات نیتروژنی به ترکیبات نیترات و فسفات به ارتوفسفات اکسید می شوند.

توصیه می شود روش های اکسیداسیون پرسولفات در برابر یک یا چند روش هضم قوی تر مقایسه شود و در صورتی که نتایج مشابه به دست آمد، استفاده شود.

ب) روش کلریمتریک: سه روش تعیین ارتوفسفات شرح داده شده است. انتخاب روش به طور عمده به محدوده غلظت ارتوفسفات بستگی دارد. روش وانادومولیبودوفسفریک اسید (4500 -PC) برای تجزیه و تحلیل معمول در محدوده 1 تا 20 میلی گرم P / L مفید است. روش کلرید زنگ (4500-P.D) یا روش اسکوربیک اسید (4500-P.E) برای محدوده 0.01 تا 6 میلی گرم P / L مناسب است. یک مرحله استخراج برای سطوح پایین تر از این محدوده توصیه می شود تا اثر مزاحم ها را حذف کند. نسخه های خودکار روش اسکوربیک اسید (4500-P.F، G، و H) نیز ارائه شده است. توجه دقیق به روش ممکن است امکان استفاده از این روش ها را برای سطوح بسیار پایین فسفر امکان پذیر سازد، مانند آنهایی که در سیستم های آب شیرین وجود دارند.

کروماتوگرافی یونی (بخش 4110) و الکتروفورز یون های مویرگی (بخش 4140) برای تعیین ارتوفسفات در نمونه های بی حرکت استفاده می شود.

نمونه برداری و ذخیره سازی

اگر فرم های فسفر محلول باید تمایز داده شود، نمونه را بلافاصله پس از جمع آوری فیلتر کنید. به صورت منجمد و در دمای زیر 10 درجه سانتیگراد نگهداری کنید. در بعضی موارد 40 میلی گرم HgCl2 / L  ممکن است به نمونه اضافه شود، به ویژه هنگامی که قبل از آنالیز برای مدت طولانی ذخیره می شود. هشدار: HgCl2 یک ماده خطرناک است؛ اقدامات احتیاطی لازم را در اختیار داشته باشید. استفاده از HgCl2 توصیه نشده است. وقتی شکل فسفر تعیین می شود، اسید یا CHCl3 را به عنوان یک نگهدارنده اضافه نکنید. اگر فسفر کل تنها باید تعیین شود، H2SO4 یا HCl را تا pH <2 اضافه کنید و آن را تا دمای 4 درجه سانتی گراد خنک کنید یا بدون هیچ گونه افزودن آن را فریز کنید.

نمونه هایی را که حاوی غلظت های پایین فسفر در بطری های پلاستیکی هستند نگهداری نکنید مگر اینکه در حالت یخ زده نگهداری شود زیرا فسفات ها ممکن است بر روی دیواره های بطری های پلاستیکی جذب شوند.

تمام ظروف شیشه ای را با HCl رقیق شدید بشویید، سپس چند بار در آب شستشو دهید. هرگز از مواد شوینده تجاری حاوی فسفات برای تمیز کردن ظروف مورد استفاده در تجزیه فسفات استفاده نکنید. روش های شستشوی بخصوص تری ممکن است استفاده شود.

تجهيزات مورد نياز:

اسپكتروفتومتر ، ترازوي حسا س الكتريكي ، وسايل شيشه اي مورد نياز

معرفها:

1. محلول آبي انديکاتور فنل فتالئين
2. اسيد سولفوريک غليظ
3. معرف موليبدات آمونيم : ٢۵ گرم موليبدات آمونيم ۴ آبه را در ١٧۵ ميلی ليتر آب مقطر حل نموده وبا احتياط ٢٨٠ ميلی ليتر اسيد سولفوريک غليظ را به ۴٠٠ ميلی ليتر آب مقطر افزوده ، خنک کرده وسپس انرا به محلول موليبدات افزوده وتا يک ليتر رقيق کنيد .
4. معرف کلرور استانو : 2.5گرم کلرور استانو ٢ آبه SnCl2 2H2O را در ١٠٠ ميلی ليتر گليسرول حل کرده وسپس آنرا در حمام آب گرم قرار داده وهم بزنيد تا سريعتر حل شود اين معرف پايدار است ونگهداري خاص ونگهدارنده لازم نمي باشد .
5. محلول استوک استاندارد فسفات :219ميلی گرم KH2Po4 بدون آب را در آب مقطر حل کرده وبه حجم يک ليتر برسانيد .1mil= 50 μgP-PO
6. استانداردهای ٢دهم ميلی گرم در ليتر فسفات را تهيه نماييد.

چنانكه حساسيت زيادي مورد نظر باشد ويا تداخلات زياد باشند نمونه را بايد طبق دستورالعمل استاندارد متد ( ٢٠٠۵ ) استخراج نمود.

روش آزمون فسفر در آب:

به ١٠٠ ميلی ليتر از نمونه يا يک حجم رقيق شده از نمونه تا ١٠٠ ميلی ليتر يک قطره فنل فتالئين افزوده اگر رنگ محلول صورتی شد قطره قطره اسيد سولفوريک اضافه کرده تا بيرنگ شود . اگر بيش از ۵ قطره مصرف شد حجم کمتری از نمونه را انتخاب کنيد در مرحله بعد به هريک از ٠ ميلی ليتر کلرور استانوافزوده وپس از هر / استانداردها ونمونه ۴ ميلی ليتر معرف موليبدات و ۵ افزايش مخلوط کنيد ميزان وشدت رنگ بستگی به درجه حرارت محلول دارد ( هر يک درجه افزايش يک در صد افزايش رنگ دارد ) از اين رو نمونه ها ، استانداردها ومعرفات با تفاوت ٢ درجه از يكديگر دررنج بين ٢٠ تا ٣٠ درجه سانتيكراد بايد نگهداري شوند.

بعد از ده دقيقه وکمتر از ١٢ دقيقه ميزان جذب نور را در طول موج ۶٩٠ نانومتر در مقابل بلانک قرائت کنيد بلانك آب مقطر بايد استفاده شود .طول راه نوراني متناسب با رنج غلظت فسفر طبق جدول زير مي باشد.

محاسبه از روي منحنی استاندارد با توجه به ميزان جذب فسفر غلظت فسفر را بدست می اوريم و از روي فرمول زير غلظت فسفر در نمونه را تعيين مي کنيم.