Fosfor

Co je fosfor?

Fosfor (P) je chemický prvek s atomovým číslem 15 a atomovou hmotností 31. Vzhledem k vysoké reaktivitě fosfor přirozeně neexistuje jako volný prvek. Fosfor se obecně vyskytuje jako fosforečnan v minerálech. Fosforečnany se obvykle nachází v zemské kůře v koncentraci přibližně 1 gram na kilogram.

Dva typy elementárního fosforu jsou bílý fosfor a červený fosfor. Je-li bílý fosfor vystaven kyslíku, vydává slabou záři způsobenou oxidací (známou také jako chemiluminiscence).

Fosfor patří do pniktogenové skupiny prvků, která se skládá z dusíku, fosforu, arzenu, antimonu, bismutu a ununpentia (nedávno přidělen název moscovium). Tyto prvky jsou seskupeny vzhledem k podobné atomové struktuře, která jim umožňuje vytvářet stabilní sloučeniny, protože mají tendenci vytvářet dvojité a trojité kovalentní vazby. S výjimkou dusíku (který zůstává plynem) jsou ostatní pniktogeny při pokojové teplotě pevné látky.

Komplexní organismy, jako jsou rostliny a zvířata, potřebují fosfor: fosforečnany jsou součástí DNA, RNA, ATP a fosfolipidů. Fosfor se těží a používá pro výrobu detergentů, pesticidů, nervových agens a zejména hnojiv. 

Fosforečnany/orthofosforečnany

V orthofosforečnanech (jedny z nejčastějších fosforečnanů) je jeden atom fosforu vázaný na čtyři atomy kyslíku. Orthofosforečnany se někdy nazývají „reaktivní fosfor“, protože se snadno vážou s jinými prvky a sloučeninami s nedostatkem elektronů, kdy tři elektrony „navíc“ na atomech kyslíku mají silnou tendenci vázat se s protony.

Kondenzované fosforečnany

Kondenzované fosforečnany jsou více molekul orthofosforečnanů „zkondenzovaných“ dohromady a sdílejících kovalentní vazbu mezi přilehlými atomy fosforu (P) a kyslíku (O). Tato skupina zahrnuje metafosforečnany, pyrofosforečnany a polyfosforečnany a často se jich využívá pro antikorozní ochranu v distribučních systémech pro pitnou vodu.

Celkový fosfor/organický fosfor

Celkový fosfor je součtem všech přítomných forem fosforu: orthofosforečnanů/fosforečnanů, kondenzovaných fosforečnanů a organického fosforu. Organický fosfor je obvykle přítomen ve formě fosforečnanů obsažených uvnitř organické sloučeniny nebo vázaných na organickou sloučeninu.

Proč měřit fosfor?

I když fosforečnany nepůsobí problémy s chutí a zápachem, a proto nejsou primárním cílem při úpravě pitné vody, vysoké koncentrace fosforečnanů v odpadních vodách mohou mít významný dopad na okolní ekosystém. Vysoké koncentrace fosforečnanů ve zdrojové vodě mohou urychlovat růst některých druhů řas a rostlin, což může vést k eutrofizaci a bujení řas. Pokud k tomu dojde, ryby a ostatní život ve vodě mají nedostatek kyslíku, velké ryby pak hynou a ničí se přirozené prostředí. Měření fosforečnanů v odpadních vodách je zásadní pro udržení zdravého ekosystému a ochranu volně žijících živočichů. Mnoho oblastí má přísné limity pro vypouštění fosforečnanů, aby se chránil ekosystém, do kterého voda odtéká. Kromě ochrany ekosystému může nedostatečné monitorování a kontrola koncentrace fosforečnanů znamenat také porušení legislativy a vést k finančnímu postihu. Na úpravnách pitné vody, které používají fosforečnany pro antikorozní ochranu, může být vyžadováno monitorování fosforečnanů v upravené vodě, distribučním systému a dalších fázích procesu úpravy. Řešení společnosti Hach® jsou navržena tak, aby přispěla k dodržení legislativy, a poskytují operátorům poznatky potřebné k rozhodování o čištění.

Společnost Hach nabízí analytická zařízení, zdroje, školení a software, které potřebujete k úspěšnému monitorování a řízení koncentrací fosforu ve své specifické procesní aplikaci.

Doporučené produkty pro měření fosforu

Analyzátory fosforečnanů

Analyzátory Phosphax od společnosti Hach jsou navrženy pro robustní venkovní instalace a poskytují snadný přístup k reagenciím a opravitelným dílům.

Koupit nyní

Analyzátory celkového fosforu řady EZ

Online analyzátory řady EZ nabízejí několik možností monitorování celkového fosforu ve vodě.

Koupit nyní

Analyzátory fosforečnanů řady EZ

Online analyzátory řady EZ nabízejí několik možností monitorování fosforu ve vodě.

Koupit nyní

Analyzátor fosforečnanů 5500sc

Analyzátor fosforečnanů 5500 sc vyžaduje pouze 2 litry reagencie, aby pracoval bez dozoru po dobu až 90 dnů, což je dvakrát déle než u předchozích přístrojů řady 5000.

Koupit nyní

Spektrofotometry

Společnost Hach je inovátorem v oblasti spektrofotometrie a její spektrofotometry patří mezi nejlepší na trhu v oblasti analýzy vody.

Koupit nyní

Kolorimetry

Ať už hledáte jedno zařízení pro analýzu parametrů, jako je DR300, anebo sofistikovanější bezproblémový přístroj jako DR900, který dokáže měřit mnoho parametrů až 90 metodami, máme řešení.

Koupit nyní

Reagencie pro celkový fosfor

Společnost Hach se zaměřuje na poskytování vysoce kvalitních reagencií pro rutinní i náročné analýzy vody.

Koupit nyní

LT200

Mineralizátor LT200 je navržen tak, aby šetřil čas a zajistil přesnost během analýzy vyžadující rozklad vzorku.

Koupit nyní

 

Které procesy vyžadují monitoring fosforu?

Pitná voda

Zdrojová voda může obsahovat zvýšené koncentrace fosforečnanů v důsledku zemědelské činnosti, což může způsobit eutrofizaci povrchové vody s růstem řas a uvolňování kyanotoxinů. Kondenzované fosforečnany se často používají pro antikorozní ochranu v distribučních systémech pro pitnou vodu, proto procesy úpravy pitné vody mohou vyžadovat monitorování fosforečnanů v surové i distribuované hotové vodě.

Čirost vody ve sklenici závisí na distribučním systému, který používá kondenzované fosforečnany pro kontrolu koroze v distribučních systémech pitné vody.

Čištění odpadní vody

Fosfor je základní živinou pro rostliny a zejména pro růst řas. Vypouštění fosforu spolu s dalšími základními nutrienty v odpadních vodách stimuluje růst řas v tocích, do nichž odpadní voda odtéká. Řasy způsobují problémy s chutí a zápachem, jsou esteticky nepříjemné a, co je nejdůležitější, mají enormní nároky na kyslík, když květ řas odumírá. Úbytek kyslíku způsobený odkvetením řas je toxický pro ryby a způsobuje další významná narušení vodního prostředí. Z těchto důvodů kontrolní orgány často přísně regulují koncentraci fosforu povoleného ve vypouštěných odpadních vodách.

Nejčastějšími metodami pro odstranění fosforu z odpadních vod je biologické odstraňování a chemické srážení. Tyto procesy se obvykle označují jako terciární čištění a vyžadují monitorování fosforu.

Tato aerační nádrž na čistírně odpadních vod monitoruje fosfor. Rozpustný fosfor se během aerobního cyklu snižuje po celé délce provzdušňovací nádrže.

Jak se monitoruje fosfor?


Analyzátor fosforečnanů 5500 sc od společnosti Hach

Kolorimetrické metody (orthofosforečnany)

Orthofosforečnany (reaktivní fosfor) reagují v kyselém prostředí s molybdenem a za vzniku modré nebo žluté barvy. Mějte na paměti, že žádný analytický test není dokonalý a těmito testy mohou být naměřeny i některé kondenzované fosforečnany. Vzhledem k přítomnosti kyselých chemických látek může být detekován určitý obsah suspendovaných orthofosforečnanů, pokud vzorek nebyl nejprve filtrován na 0,45 mikronu. Pro měření celkového fosforu včetně částic fosforečnanů je nezbytné použít test pro stanovení celkového fosforu, který zahrnuje důkladný rozklad, aby se většiny částic fosforečnanů přeměnila do rozpuštěné formy.

Stolní/přenosný:

LCK349

LCK348

LCK350

LCK049

PhosVer 3, metoda 8048

Orthofosforečnany TNT, PhosVer 3, metoda 8048

Orthofosforečnany TNT HR, metoda 8114

Orthosfoforečnany LR, Chemkey (PPA)

Orthosfoforečnany HR, Chemkey (PPA)

Online:

Analyzátor fosforečnanů 5500sc

Analyzátor fosforečnanů Phosphax sc

Analyzátory fosforečnanů řady EZ


Fosfor (celkový a kyselinou hydrolyzovatelný), sada reagencií Hach TNT , nízký rozsah, metoda s kyselinou askorbovou

Kyselinou hydrolyzovatelný fosfor TNT LR metoda 8180 (PhosVer 3)

Pro měření kondenzovaných fosforečnanů je nejprve nutné je přeměnit na orthofosforečnany pomocí kyseliny sírové a tepla, přičemž vzorek se po dobu 30 minut rozkládá při teplotě 150 °C. Jde o „kyselinou hydrolyzovatelné fosforečnany“, protože kondenzované fosforečnany se hydrolyzují na orthofosforečnany. Po rozkladu se k měření orthofosforečnanů používá buď metoda s kyselinou askorbovou nebo s molybdovanadátem. Některé organické fosforečnany se budou hydrolyzovat také na orthofosforečnany, takže výsledkem nejsou „čisté“ kondenzované fosforečnany. Koncentraci původních orthofosforečnanů a kondenzovaných fosforečnanů samozřejmě zjistíte pouze provedením rozkladu a kolorimetrickým stanovením. Pokud chcete pouze koncentraci kondenzovaných fosforečnanů, pak jednoduše analyzujte orthofosforečnany ve stejném vzorku bez rozkladu a odečtěte tyto výsledky od první hodnoty koncentrace.

Kyselinou hydrolyzovatelný fosfor TNT LR metoda 8180 (PhosVer 3)


LK-348.jpg

Celkový fosfor/organické fosforečnany

Organické fosforečnany jsou odolné sloučeniny, které se obtížně rozkládají. Pro jejich analýzu je nutné nejen rozložit nejprve vzorek působením kyseliny sírové a tepla, ale také přidat silný oxidant, jako například persíran draselný, aby se orthofosforečnany uvolnily z organických vazeb. Po rozkladu lze k měření koncentrace fosforečnanů použít metodu s kyselinou askorbovou nebo s molybdovanadátem. Popsaná analýza převede všechny formy fosforečnanů na orthofosforečnany, což znamená, že výsledkem je celkový fosfor. Pokud chcete znát pouze koncentraci organicky vázaných fosforečnanů, je nutné provést stanovení s kyselou hydrolýzou a odečíst tyto výsledky od koncentrace celkového fosforu (celkové koncentrace fosforu budou vždy větší než koncentrace orthofosforečnanů).

Stolní:

LCK349

LCK348

LCK350

Celkový fosfor TNR LR, metoda 8190 (Phosver 3)

Celkový fosfor TNT HR, metoda 10127 (molybdovanadát)

Online:

Analyzátory celkového fosforu řady EZ

Analyzátor TOC/TN/TP B7000 BioTector®

Často kladené otázky

Lze analyzátor Phosphax sc používat v aplikacích s mořskou vodou?

Ne, Phosphax sc nelze použít pro mořskou vodu, protože tato metoda funguje pouze do 1 000 mg/L chloridů. Koncentrace chloridů v mořské vodě je obvykle vyšší než 19 000 mg/L.

Jaký je rozdíl mezi fosforem reaktivním, kyselinou hydrolyzovatelným a celkovým?

Fosfor existuje ve vodě téměř výhradně ve formě fosforečnanů, které mohou být rozpuštěné, navázané na částice nebo se mohou vyskytovat ve vodních organismech (vázané v organických sloučeninách). Koncentrace fosforu v přírodních vodách, jako jsou jezera a toky, jsou obvykle velmi nízké. Zvýšené koncentrace fosforu mohou indikovat znečištění ze surové vody nebo vyčištěné odpadní vody, ze zemědělské výroby nebo z průmyslových odpadů. Některé úpravny pitných vod také přidávají malá množství orthofosforečnanů nebo kondenzovaných fosforečnanů po úpravě kvůli kontrole koroze. Orthofosforečnany jsou nejjednodušší formou fosforu, kterou lze měřit, ale celkový fosfor je považován za nejlepší indikátor koncentrace fosforu ve vodě, protože zahrnuje všechny jeho formy.

Fosforečnany mohou existovat ve formě orthofosforečnanů (PO 4 3-) nebo ve větších molekulách jako kondenzované fosforečnany, anorganické polyfosforečnany nebo organické fosforečnany.

Orthofosforečnany se často označují jako „reaktivní“ fosfor, protože je to jediný typ fosforu, který bude reagovat přímo s kolorimetrickými činidly pro stanovení fosforečnanů. Orthofosforečnany jsou využívány rostlinami, bakteriemi a řasami a jsou považovány za limitní živinu v analýze vody.

Kondenzované fosforečnany (také nazývané meta-, pyro- nebo polyfosforečnany) mají dvě nebo více orthofosforečnanových skupin, které jsou spojeny dohromady. Jsou silnými komplexotvornými činidly a jsou široce používány v systémech pro úpravu kotelní vody a nacházejí se také v mnoha detergentech. Pro měření kondenzovaných fosforečnanů musí být ve vzorku stanovený kyselý hydrolyzovatelný fosfor a také orthofosforečnany: kondenzované fosforečnany = kyselý hydrolyzovatelný fosfor - orthofosforečnany.

Organické fosforečnany obsahují jednu nebo více orthofosforečnanových skupin, které jsou navázány na organické molekuly, jako je cukr. Primárně vznikají biologickými procesy a lze je najít v organických materiálech, jako jsou rostlinná pletiva nebo zvířecí tkáně, v odpadních vodách od zvířat nebo lidí a ve zbytcích potravin, stejně jako v pesticidech. Pro měření organických fosforečnanů musí být ve vzorku stanovený celkový fosfor a kyselý hydrolyzovatelný fosfor: organické fosforečnany = celkový fosfor - kyselý hydrolyzovatelný fosfor.

Jak kondenzované fosforečnany, tak organické fosforečnany nejsou tak stabilní jako orthofosforečnany a přirozeně se časem rozkládají na orthofosforečnany. Proto bude stanovení orthofosforečnanů pravděpodobně měřit malé množství kondenzovaných fosforečnanů a stanovení kyselinou hydrolyzovatelného fosforu bude měřit malé množství organických fosforečnanů.

Vztahy mezi formami fosforu jsou shrnuty níže:

orthofosforečnany (o- PO 4 3-) = reaktivní fosfor

Stanovení metodami Hach 8048, 8178 nebo 8114.

Celkový fosfor (TP) = celkový anorganický fosfor + organické PO 4 3-

                                             = o-PO 4 3- + Poly PO 4 3- + organické PO 4 3-

Stanovení metodou Hach 8190 nebo TNT 8190 nebo

kyvetovými testy LCK: LCK349, LCK348 a LCK350.

Celkový anorganický fosfor (TIP/kyselinou hydrolyzovatelný) = o- PO 4 3- + poly PO 4 3- (kondenzované fosforečnany)

Stanovení metodou Hach 8180 nebo Hach TNT metodou 8180.

Organické PO 4 3- = TP-TIP

Stanovení pouze výpočtem.

Kondenzované fosforečnany (poly PO 4 3-) = kyselinou hydrolyzovatelný fosfor – orthofosforečnany

Stanovení pouze výpočtem.

Jaký je rozdíl mezi modrou a žlutou metodou stanovení fosforečnanů?

Reaktivní fosfor lze měřit kolorimetricky pomocí několika různých chemických látek. Za prvé, fosfor reaguje s molybdenem v kyselém roztoku a tvoří komplex fosfomolybdenanu. Pro měření nízkého rozsahu se komplex fosfomolybdenanu redukuje buď aminokyselinou nebo kyselinou askorbovou za vzniku charakteristického druhu molybdenové modři. Měření vysokého rozsahu lze provést reakcí komplexu fosfomolybdenanu s vanadovým činidlem za vzniku žlutě zbarveného produktu. Intenzita barev jak modrého, tak žlutého komplexu je úměrná koncentraci fosforu ve vzorku.