1 实验原理
原水中单质磷含量比较高，国标方法《磷钼蓝分光光度法》（HJ593－2010）检出限值为0.010mg/L-0.170mg/L，不适合用于测定该水中的单质磷含量。因此在本实验中，利用单质磷不溶于水的特性，先将水体通过0.45微米针筒式滤膜过滤器过滤，然后用国标法《钼酸铵分光光度法》（GB/T11893-89）测定过滤前后水体中总磷含量，两者差值就为水体中单质磷含量。
NaClO氧化法主要是利用NaClO在碱性条件下将水体中单质磷氧化成PO43-，从而达到去除单质磷的目的。
2 实验器材
2.1 试剂
2.1.1 硫酸，密度为1.84g/mL。
2.1.2 硫酸，1+1。
2.1.3 氢氧化钠，6mol/L溶液：将240g氢氧化钠溶于水并稀释至1000mL。
2.1.4 过硫酸钾，50g/L溶液：将5g过硫酸钾溶解于水中，并稀释至100mL。
2.1.5 抗坏血酸，100g/L溶液：溶解10g抗坏血酸于水中，并稀释至100mL。
2.1.6 钼酸盐溶液：溶解13g钼酸铵于100mL水中。溶解0.35g酒石酸锑钾于100mL水中。在不断搅拌下把钼酸铵溶液徐徐加到300mL硫酸(2.1.2)中，加酒石酸锑钾溶液并且混合均匀。
2.1.7 磷标准贮备溶液：称取0.21970.001g于110℃干燥2h在干燥器中放冷的磷酸二氢钾，用水溶解转移至1000mL容量瓶中，加入大约800mL水、加5mL硫酸(1.4)用水稀释至标线并混匀。
2.1.8磷标准使用溶液：将10.0mL的磷标准溶液(2.1.7)转移至250mL容量瓶中，用水稀释至标线并混匀。
2.1.9 次氯酸钠溶液，浓度7.5%。
2.2 仪器
医用手提式蒸汽消毒器、分光光度计、电子天平、干燥箱、pH计、磁力搅拌器、50mL具塞比管、移液管、量筒、烧杯、玻璃棒、0.45微米针筒式滤膜过滤器。
3 实验步骤
水质特征：无，初始pH=2.51，水体中有细小的悬浮颗粒物。
3.1 测定原水中单质磷的含量
3.1.1 试样的配制
取六个具塞比管，然后将原水充分摇匀，用移液管向其中三个具塞比管中每个移取0.1mL的原水。向另外三个具塞比管每个加入0.1mL蒸馏水代替试样，做为空白参照试验。
3.1.2 消解
向3.1.1中六个具塞比管中均加入4mL过硫酸钾（2.1.4），然后加入蒸馏水定容到25mL，然后将具塞比管盖紧并用纱布包扎好置于蒸汽消毒器中，在压力1.1Kg/cm2，温度121℃条件下加热消解2h（国标中为30min，为了保证消解完全所以将时间延长到2h）。
3.1.3 发
消解结束待试样冷却后，将具塞比管中液体定容到50mL，然后加入1mL抗坏血酸（2.1.5）混匀，30S后加2mL钼酸盐溶液（2.1.6）显15min。
3.1.4 分光光度测量
显15min后，用分光光度计在700nm波长下以水做参比测其吸光度。扣除空白试验的吸光度后，从工作曲线（3.1.5）上查得磷的含量，即为原水中总磷含量TP0。
3.1.5 工作曲线的绘制
取7支50mL具塞比管分别加入0.0，0.50，1.00，3.00，5.00，10.0，15.00mL磷酸盐标准溶液（2.1.8）。加蒸馏水至50mL。然后按3.1.2﹣3.1.4步骤进行处理。以水做参比，测定吸光度，扣除空白试验的吸光度后，和对应的磷含量绘制工作曲线。
3.1.6 测定原水的滤液中总磷含量
利用单质磷不溶于水的特性，先将原水用0.45微米针筒式滤膜过滤器过滤去除单质磷，然后取滤液按3.1.1﹣3.1.4步骤测其总磷含量TP1。
3.1.7 原水中单质磷含量的计算。
根据如下公式计算原水中单质磷含量SP0（见表一）。
SP0＝TP0—TP1 ⑴
SP0—原水中单质磷的含量
TP0—原水中总磷的含量
TP1—原水过滤液中总磷的含量
3.2 调节原水pH值到11后，滤液中总磷含量的测定
3.2.1 调节原水pH
用量筒量取100mL原水，用6mol/LNaOH将其pH值调到11。由于原水中含有重金属离子，在pH调到碱性过程中会有金属磷酸盐和金属氢氧化物沉淀（如图一）。
图一 原水pH调到11后生成沉淀图
3.2.2 过滤调完pH值后的水样
原水pH值调到11后，在投加NaClO前，取水样用0.45微米针筒式滤膜过滤器过滤。
3.2.3 测定滤液中总磷含量
取滤液按3.1.1﹣3.1.4步骤测定其总磷含量TP2（见表二）作为对比值。
3.3 NaClO氧化法处理后的水体中单质磷含量的测定
3.3.1 调节原水pH
取100mL原水，用同3.2.1方法调节原水pH到11。
3.3.2 投加NaClO进行氧化处理
往调完pH的100mL水体中加入6mL浓度为7.5%的NaClO溶液（碱性条件下NaClO会将单质磷氧化成PO43-，从而达到去除单质磷的目的），然后将加完NaClO溶液的水放到磁力搅拌器上进行搅拌，在0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h分别取一次水样（10mL）。
3.3.3 过滤氧化处理后的水样
同3.2.2中过滤方法。
3.3.4 测定氧化处理后水体过滤液中总磷含量
氧化处理后过滤液中总磷含量TP3的测定同3.2.3。
3.3.5 计算氧化处理后水体中剩余单质磷含量
根据如下公式计算氧化处理后水体中剩余的单质磷含量SP2（见表三）。
SP1= TP3—TP2 ⑵
SP1—被NaClO氧化的单质磷的量
TP3—原水被氧化后过滤液中总磷的含量
TP2—原水pH调到11后过滤液中总磷的含量
SP2= SP0－SP1 ⑶
SP2—氧化处理后水体中剩余单质磷含量
4 实验数据及分析
4.1 实验数据
4.1.1 测定原水中单质磷含量的实验数据
实验数据如表一
表一 原水中单质磷含量的测定
平行样 | 原水中总磷含量TP0(mg/L) | 滤液中总磷含量TP1(mg/L) | 单质磷含量SP0（mg/L） |
1 | 187.42 | 164.61 | 22.81 |
2 | 184.84 | 162.42 | 22.42 |
3 | 184.93 | 164.13 | 20.80 |
平均值 | 185.73 | 163.72 | SP0＝22.01 |
4.1.2 测定原水调节pH到11后滤液中总磷含量的实验数据
实验数据如表二
表二 原水pH调到11后的滤液总磷含量的测定
平行样 | pH为11的原水滤液总磷含量TP2（mg/L） |
1 | 117.21 |
2 | 116.50 |
3 | 115.52 |
平均值 | TP2=116.41 |
4.1.3 测定NaClO氧化法处理后水体中单质磷含量的实验数据
实验数据如表三
表三 氧化法处理后水体中单质磷含量的测定
氧化时间(h) | 氧化不同时间下过滤液中总磷含量TP3（mg/L） | 被氧化单质磷含量SP1＝TP3-TP2（mg/L） | 剩余单质磷含量 SP2＝SP0-SP1（mg/L） | |||
1 | 2 | 3 | 平均值 | |||
0.5 | 135.52 | 134.93 | 135.51 | 135.32 | 18.92 | 3.10 |
1 | 137.68 | 138.31 | 137.95 | 137.98 | 21.58 | 0.44 |
1.5 | 137.97 | 138.21 | 138.39 | 138.19 | 21.79 | 0.23 |
2 | 138.26 | 137.84 | 138.35 | 138.15 | 21.75 | 0.27 |
2.5 | 138.25 | 138.19 | 138.22 | 138.22 | 21.82 | 0.20 |
3 | 138.23 | 138.19 | 138.21 | 138.21 | 21.81 | 0.21 |
水体中剩余单质磷随氧化时间变化如图二
图二 水体中剩余单质磷随氧化时间变化曲线
4.2 实验数据分析
⑴ 由表一可以得出，原水中单质磷含量为22.01mg/L。
⑵ 由表二可以得出，当原水pH值调到11时，过滤液中总磷含量为116.41mg/L与原水过滤液中总磷含量163.72mg/L的差值大于原水中单质磷含量22.01mg/L，这表明原水在碱性条件下生成的沉淀物中含有一部分磷。
⑶ 由表三可以看出，NaClO对单质磷具有氧化作用，随着氧化时间的增长单质磷被氧化的量越多。由图二可以很直观地看出，随着氧化时间的增长，水体中单质磷剩余量越少。当氧化时间为1h时，水体中剩余单质磷含量已降至0.44mg/L，98.0%的单质磷被氧化。当氧化时间为1.5h时，水体中剩余单质磷含量为0.23mg/L，99.0%的单质磷被氧化。
5 实验结论
原水中的单质磷含量为22.01mg/L，用NaClO氧化法对水体中单质磷进行氧化，随着氧化时间的增长，水体中剩余单质磷量越少。氧化1.5个小时后，水体中单质磷含量为0.23mg/L，99.0%的磷被氧化，处理后水体中单质磷含量完全符合国家对单质磷排放要求。由此可以得出用NaClO氧化法去除原水中的单质磷在技术上是可行的。
化学实验报告
发布评论