Fosfor

Čo je fosfor?

Fosfor (P) je chemický prvok s atómovým číslom 15 a atómovou hmotnosťou 31. Fosfor v dôsledku svojej vysokej reaktívnosti neexistuje v prírode ako voľný prvok. Fosfor sa vo všeobecnosti vyskytuje v mineráloch vo forme fosforečnanov. Fosforečnany sú prirodzene obsiahnuté v zemskej kôre v koncentrácii približne 1 gram na kilogram.

Dva základné typy fosforu sú biely fosfor a červený fosfor. Biely fosfor po vystavení pôsobeniu kyslíka emituje slabé žiarenie spôsobené oxidáciou (jav, ktorý je známy aj pod názvom chemiluminiscencia).

Fosfor patrí do skupiny pniktogénov, ktorá sa skladá z dusíka, fosforu, arzénu, antimónu, bizmutu a ununpentia (s novým názvom „moskovium“). Tieto prvky sú zoskupené z dôvodu ich podobnej atómovej štruktúry, vďaka ktorej sú schopné vytvárať stabilné zlúčeniny z dôvodu ich tendencie vytvárať dvojité a trojité kovalentné väzby. Okrem dusíka (ktorý má plynné skupenstvo) majú ostatné pniktogény pri izbovej teplote pevné skupenstvo.

Komplexné organizmy, ako napríklad rastliny a zvieratá, potrebujú fosfor, pretože fosforečnany tvoria súčasť DNA, RNA, ATP a fosfolipidov. Fosfor sa ťaží pre použitie v čistiacich prostriedkoch, pesticídoch, nervových látkach a najmä v hnojivách. 

Fosforečnany/ortoforečnany

V ortofosforečnanoch (jednej z najčastejších foriem fosforu) je jeden atóm fosforu naviazaný na štyri atómy kyslíka. Ortofosforečnany sa niekedy nazývajú aj ako „reaktívny fosfor“, pretože sa ľahko viažu s inými prvkami a zlúčeninami s nižším počtom elektrónov, keďže tri „extra“ elektróny v atómoch kyslíka sa „chcú“ viazať s podobnými protónmi.

Kondenzované fosforečnany

Kondenzované fosforečnany sú viaceré ortofosforečnanové molekuly „kondenzované“ dohromady, ktoré zdieľajú kovalentnú väzbu medzi susediacimi atómami fosforu (P) a kyslíka (O). Táto skupina zahŕňa metafosforečnan, pyrofosforečnan a polyfosforečnan, ktoré sa často používajú na kontrolu korózie v distribučných systémoch pitnej vody.

Celkový fosfor/organický fosfor

Celkový fosfor predstavuje súčet všetkého prítomného fosforu: ortofosforečnanov/fosforečnanov, kondenzovaných fosforečnanov a organického fosforu. Organický fosfor je obvykle prítomný vo forme fosforečnanov obsiahnutých vnútri organickej zlúčeniny alebo viazaných na ňu.

Prečo sa meria fosfor?

Fosforečnany sa žiadnym spôsobom nepodieľajú na problémoch s chuťou ani vôňou vody, a preto, pokiaľ ide o pitnú vodu, nepredstavujú žiadny zásadný problém. Vysoké hladiny fosforečnanov v odpadovej vode však môžu mať významný vplyv na okolitý ekosystém. Vysoké hladiny fosforečnanov v zdrojovej vode môžu urýchľovať rast niektorých typov rias a rastlín, čo môže viesť k eutrofizácii a kvitnutiu rias. Keď dôjde k takémuto stavu, ryby a vodné živočíchy nemajú dostatok kyslíka, v dôsledku čoho sa zvyšuje úmrtnosť rýb a dochádza k poškodeniu tohto prostredia. Meranie fosforečnanov v odpadových vodách je veľmi dôležité na zachovanie zdravého ekosystému a ochranu zvieratstva. Mnohé oblasti majú zavedené prísne limity vypúšťania fosforečnanov na ochranu ekosystému, do ktorého takáto voda priteká. Okrem ochrany ekosystému môže nedodržiavanie monitorovania a regulácie hladín fosforečnanov viesť k porušeniam predpisov a následným pokutám. Úpravne vody, ktoré na reguláciu korózie používajú fosforečnany, by mali monitorovať podiel fosforečnanov v upravenej vode, distribučnom systéme a v ďalších fázach procesu úpravy. Riešenia od spoločnosti Hach® pomáhajú dodržiavať súlad a poskytujú vašim operátorom znalosti, ktoré potrebujú na prijímanie rozhodnutí o úpravách.

Spoločnosť Hach ponúka prístroje, zdroje informácií, školenia a softvér, ktoré potrebujete na úspešné monitorovanie a reguláciu koncentrácií fosforečnanov v rámci špecifickej procesnej aplikácie.

Vybrané produkty na meranie fosforu

Analyzátory fosforečnanov

Analyzátory Phosphax od spoločnosti Hach sú určené do náročných vonkajších inštalácií a poskytujú jednoduchý prístup k reagenciám a častiam vyžadujúcim servis.

Nakupovať teraz

Analyzátory celkového fosforu radu EZ

Online analyzátory radu EZ ponúkajú viacero možností na monitorovanie celkového fosforu vo vode.

Nakupovať teraz

Analyzátory fosforečnanov radu EZ

Online analyzátory série EZ ponúkajú viac možností monitorovania fosfátov vo vode.

Nakupovať teraz

Analyzátor fosforečnanov 5500 sc

Analyzátory fosforečnanov 5500 sc vyžadujú iba 2 litre reagencií do analyzátora na jeho fungovanie bez dohľadu až 90 dní, čo je až dvakrát dlhšie, než ich predchodcovia (prístroje radu 5000).

Nakupovať teraz

Spektrofotometre

Spoločnosť Hach je inovátorom v oblasti spektrofotometrie a na trhu analýzy vody ponúka mnohé špičkové spektrofotometrické prístroje.

Nakupovať teraz

Kolorimetre

Nezáleží na tom, či potrebujete prístroj na stanovenie jedného parametra, ako napríklad DR300, alebo komplexný a dômyselný prístroj, ako napríklad DR900, ktoré až 90 metódami dokáže merať mnohé parametre – na všetko máme riešenie.

Nakupovať teraz

Reagencie pre celkový fosfor

Spoločnosť Hach poskytuje špičkové reagencie na rutinné aj náročné analýzy vody.

Nakupovať teraz

LT200

Mineralizátor LT200 vďaka rozkladu vzoriek šetrí čas a zaisťuje presnosť testovania.

Nakupovať teraz

 

Ktoré procesy vyžadujú monitorovanie fosforu?

Pitná voda

Zdrojová voda môže obsahovať zvýšené koncentrácie fosforečnanov v dôsledku poľnohospodárskej činnosti, čo môže spôsobovať eutrofizáciu povrchovej vody s podporou rozširovania rias a uvoľňovaním cyanotoxínov. Kondenzované fosforečnany sa často používajú na kontrolu korózie v distribučných systémoch pitnej vody, a preto procesy úpravy pitnej vody môžu vyžadovať monitorovanie fosforečnanov v neupravenej aj distribuovanej upravenej vode.

Tento pohár čistej vody pochádza z distribučného systému, ktorý využíva kondenzované fosforečnany na kontrolu korózie v distribučných systémoch pitnej vody.

Čistenie odpadových vôd

Fosfor je základnou živinou pre rastliny a najmä pre rast rias. Vypúšťanie fosforu spolu s ďalšími základnými živinami v odpadových vodách stimuluje rast rias v tokoch, do ktorých je vypúšťaná odpadová voda. Riasy spôsobujú problémy s chuťou a zápachom, sú esteticky nežiaducim prvkom a po odkvitnutí si vyžadujú enormný prísun kyslíka. Vyčerpanie kyslíka spôsobené odkvitnutím rias je pre ryby jedovaté a spôsobuje aj ďalšie významné narušenie vodného prostredia. Z týchto dôvodov kontrolné orgány často prísne regulujú povolené množstvo fosforu v odpadových vodách.

Najčastejšími metódami odstraňovania fosforu z odpadových vôd sú biologické odstránenie a chemické vyzrážanie. Tieto procesy sa obvykle označujú ako terciárna úprava a vyžadujú monitorovanie fosforu.

Táto prevzdušňovacia nádrž na čistiarni odpadových vôd monitoruje fosfor. Rozpustný fosfor počas aeróbneho cyklu pozdĺž celej dĺžky aeračnej nádrže klesne.

Ako sa fosfor monitoruje?


Analyzátor fosforečnanov Hach 5500 sc

Kolorimetrické metódy (ortofosforečnany)

Ortofosforečnany (reaktívny fosfor) v kyslom prostredí reagujú s molybdénanom za vzniku modrého alebo žltého zafarbenia. Upozorňujeme, že žiadna analytická metóda nie je dokonalá a niektoré kondenzované fosforečnany je možné zmerať aj týmito metódami. Ak vzorka nebola najprv filtrovaná cez 0,45-mikrónový filter, v dôsledku kyslých chemikálií je možné detegovať určitý podiel nerozpustených ortofosforečnanov. Ak chcete merať celkový fosfor vrátane nerozpusteného podielu v časticiach, je dôležité použiť metódu pre celkový fosfor, ktorej súčasťou je dôkladný rozklad a prevod väčšiny fosforu z nerozpustených častíc na rozpustenú formu.

Stolné/prenosné prístroje:

LCK349

LCK348

LCK350

LCK049

PhosVer 3, metoda 8048

Ortofosforečnany TNT, PhosVer 3, metoda 8048

Ortofosforečnany TNT HR, metoda 8114

Ortosfoforečnany LR, Chemkey (PPA)

Ortosfoforečnany HR, Chemkey (PPA)

Online:

Analyzátor fosforečnanov 5500sc

Analyzátor fosforečnanov Phosphax sc

Analyzátory fosforečnanov řady EZ


Sada reagencií na stanovenie fosforu Hach (celkový a kyselinou hydrolyzovateľný) TNT, nízky rozsah, metóda s kyselinou askorbovou

Kyselinou hydrolyzovateľné fosforečnany/kondenzované fosforečnany

Ak chcete stanoviť kondenzované fosforečnany, najprv je potrebné ich previesť na ortofosforečnany pomocou kyseliny sírovej a tepla, a vzorka sa musí rozkladať pri teplote 150 °C po dobu 30 minút. Ide o „kyselinou hydrolyzovateľné fosforečnany“, keďže kondenzované fosforečnany sa hydrolyzujú na ortofosforečnany. Po rozložení sa na meranie ortofosforečnanov používa metóda s kyselinou askorbovou alebo molybdovanadátová metóda. Niektoré organické fosforečnany sú taktiež hydrolyzované na ortofosforečnany, t. j. výsledkom nie sú „čisté“ kondenzované fosforečnany. Metóda rozkladu a kolorimetrické stanovenie poskytujú informáciu o koncentrácii pôvodných ortofosforečnanov a kondenzovaných fosforečnanov. Ak potrebujete iba koncentráciu kondenzovaných fosforečnanov, stačí, ak vo vzorke bez rozkladu stanovíte ortofosforečnany a tento výsledok odpočítate od prvej hodnoty koncentrácie.

Kyselinou hydrolyzovateľný fosfor TNT LR metóda 8180 (PhosVer 3)


LK-348.jpg

Celkový fosfor/organické fosforečnany

Organické fosforečnany sú odolné zlúčeniny, ktoré nie je jednoduché rozložiť. Ak ich chcete stanoviť, najprv je potrebné vzorku rozložiť pomocou kyseliny sírovej a tepla, je však potrebné aj pridať silné oxidačné činidlo (napríklad peroxodisíran draselný) na uvoľnenie ortofosforečnanov z organických väzieb. Po rozklade je na meranie koncentrácie fosforečnanov možné použiť rovnaké metódy s kyselinou askorbovou alebo s molybdovanadátom. Uvádzané stanovenie prevedie všetky formy fosforečnanov na ortofosforečnany, čo znamená, že výsledkom bude celkový fosfor. Ak chcete poznať iba koncentráciu organicky viazaného fosforečnanu je potrebné urobiť stanovenie s kyslou hydrolýzou a odpočítať tieto výsledky od koncentrácie celkového fosforu (celková koncentrácia fosforu bude vždy vyššia než koncentrácia ortofosforečnanov).

Stolné prístroje:

LCK349

LCK348

LCK350

Celkový fosfor TNR LR, metoda 8190 (Phosver 3)

Celkový fosfor TNT HR, metoda 10127 (molybdovanadát)

Online:

Analyzátory celkového fosforu radu EZ

B7000 BioTector ® TOC/TN/TP Analyzer

Najčastejšie otázky

Je možné použiť analyzátor Phosphax sc v rámci aplikácií s morskou vodou?

Nie, analyzátor Phosphax sc nie je možné použiť v rámci aplikácií s morskou vodou, pretože táto metóda funguje iba do 1000 mg/L chlóru. Obsah chlóru v morskej vode je spravidla vyšší než 19 000 mg/L.

Aký je rozdiel medzi fosforom reaktívnym, kyselinou hydrolyzovateľným a celkovým?

Fosfor existuje vo vode takmer výhradne ako fosforečnany, ktoré môžu byť rozpustené, naviazané na častice alebo je možné ich nájsť vo vodných organizmoch (viazané v organických zlúčeninách). Koncentrácie fosforu v prírodných vodách, akými sú jazerá a pramene, sú obvykle veľmi nízke. Zvýšené koncentrácie fosforu môžu indikovať kontamináciu zo surovej alebo upravenej odpadovej vody, z vôd vypúšťaných z poľnohospodárskej výroby alebo priemyselných odpadov. Niektoré úpravne vody tiež pridávajú malé množstvá ortofosforečnanov alebo kondenzovaných fosforečnanov po úprave, z dôvodu kontroly korózie. Ortofosforečnany sú najjednoduchšia forma fosforu, ktorú je možné merať, ale celkový fosfor je považovaný za najlepší ukazovateľ koncentrácie fosforu vo vodách, pretože zahŕňa všetky formy.

Fosforečnany môžu existovať vo forme ortofosforečnanov (PO 4 3-) alebo vo väčších molekulách vo forme kondenzovaných fosforečnanov, anorganických polyfosforečnanov, či organických fosforečnanov.

Ortofosforečnany sa tiež často nazývajú „reaktívny“ fosfor, pretože sú jediným typom fosforu, ktorý bude reagovať priamo s kolorimetrickou reagenciou pre stanovenie fosforečnanov. Ortofosforečnany sú využívané rastlinami, baktériami a riasami, a v analýze vody sa považujú za limitnú živinu.

Kondenzované fosforečnany (nazývané tiež meta-, pyro-, alebo polyfosforečnany) majú dve alebo viac fosforečnanových skupín, ktoré sú spojené dohromady. Sú to silné komplexotvorné činidlá, široko využívané pre úpravy kotlových vôd a tiež je možné ich nájsť v mnohých detergentoch. Pre zmeranie kondenzovaných fosforečnanov musí byť vo vzorke stanovený kyselinou hydrolyzovateľný fosfor a ortofosforečnany: kondenzované fosforečnany = kyselinou hydrolyzovateľný fosfor - ortofosforečnany.

Organické fosforečnany obsahujú jednu alebo viac ortofosforečnanových skupín, ktoré sú naviazané na organické molekuly, ako napríklad cukry. Tieto vznikajú hlavne biologickými procesmi a môžeme ich nájsť v organických materiáloch, akými sú napríklad rastlinné pletivá, živočíšne tkanivá, v splaškoch od zvierat a ľudí, zvyškoch jedla, a tiež v pesticídoch. Pre zmeranie organických fosforečnanov musí byť vo vzorke stanovený obsah celkového fosforu a kyselinou hydrolyzovateľného fosforu: organické fosforečnany = celkový fosfor - kyselinou hydrolyzovateľný fosfor.

Kondenzované i organické fosforečnany nie sú tak stabilné ako ortofosforečnany a prirodzene sa časom rozpadajú na ortofosforečnany. Preto je pravdepodobné, že stanovenie ortofosforečnanov deteguje aj malé množstvo kondenzovaných fosforečnanov a stanovenie kyselinou hydrolyzovateľného fosforu bude detegovať malé množstvo organických fosforečnanov.

Vzťahy medzi formami fosforu sú zhrnuté nižšie:

ortofosforečnany (o- PO 4 3-) = reaktívny fosfor

Stanovenie pomocou metód Hach 8048, 8178 alebo 8114.

Celkový fosfor (Pcelk) = celkový anorganický fosfor + organický PO 4 3-

                                             = o-PO 4 3- + poly PO 4 3- + organický PO 4 3-

Stanovenie metódou Hach 8190 či metódou TNT 8190, alebo kyvetovými testmi LCK: LCK349, LCK348 a LCK350.

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

Stanovenie pomocou metód Hach 8180 alebo Hach TNT metódou 8180.

Organický PO 4 3- = celkový fosfor - celkový anorganický fosfor

Stanovenie len výpočtom.

Kondenzované fosforečnany (poly PO 4 3-) = kyselinou hydrolyzovateľný fosfor - ortofosforečnany

Stanovenie len výpočtom.

Aký je rozdiel medzi modrou a žltou metódou stanovenia fosforečnanov?

Reaktívny fosfor je možné merať kolorimetricky použitím niekoľkých odlišných chemických metód. Fosfor najprv reaguje s molybdátom v kyslom prostredí a vytvorí sa fosfomolybdátový komplex. V prípade meraní v nízkom rozsahu sa fosfomolybdátový komplex redukuje použitím aminokyseliny alebo kyseliny askorbovej, čím sa vytvorí charakteristická modrá zlúčenina molybdénanu. Merania vo vysokom rozsahu je možné vykonať reakciou fosfomolybdátového komplexu reagenciou vanádu, čoho výsledkom pre produkt žltej farby. Farebná intenzita modrého a žltého komplexu priamo úmerne súvisí s koncentráciou fosforu vo vzorke.