فسفات (Phosphate) :

فسفر موجود در آبهاي طبيعي اكثرا به صورت فسفات است . فسفاتها از محيطهاي كشاورزي و صنايع وارد منابع آب مي شوند . تركيبات فسفات را در برخي از صنايع به منظور جلوگيري از خوردگي به آب اضافه مي كنند . وجود مقداري فسفات در منابع آب براي حيات اكثر  گياهان و حيوانات ضروري است  ولي غلظت بيش از  حد آن مي تواند در Eutrophication شركت كند مخصوصا در صورتيكه با مقدار زياد نيتروژن همراه باشد .

 Eutrophication يعني حاصلخيز كردن آب با عناصر شيميائي و يا تركيبات موجود در مواد زائد صنعتي به اندازه اي كه رشد و تكثير گياهان دريائي را به حدي افزايش دهد كه بخش بزرگي از آنها در اثر فقدان نور تلف شوند و در نتيجه ، تجزيه شدن آنها باعث كاهش اكسيژن محلول در آب شده و در نهايت ، مرگ ماهيها و ديگر موجودات دريائي را موجب شود.

خوردگي :

چنانچه گفته شد در صنایع فسفات را برای جلوگیری از خوردگی به آب اضافه میکنند. خوردگي يك فرايند الكتروشيميائي است كه در آن اختلاف پتانسيل الكتريكي بين دو فلز و يا فسمتهاي  مختلف يك فلز ، عامل پيشرفت واكنشي است  كه در طي آن اتمهاي فلزي با از دست دادن الكترون ،  تبديل به يون شده و از سطوح  فلزي جدا مي شوند . اين اختلاف پتانسيل را مي توان  با اتصال الكتريكي  فلز با يك الكترود استاندارد اندازه  گيري نمود . پتانسيل الكتريكي يك فلز مي تواند بيشتر و يا  كمتر از استاندارد باشد و در  اين صورت ولتاژ با علامت مثبت و منفي بيان مي گردد  . آند و كاتد ، يك سل خوردگي را تشكيل مي دهند . پتانسيل پائين تر ، آند و پتانسيل بالاتر ، كاتد را تشكيل مي دهد در آند يونهاي فلزي به داخل محلول وارد مي شوند .

به طور كلي پائين تر بودن پتانسيل آند مقدار فلز حل شده را بيشتر و خوردگي ر اافزايش خواهد داد .

مقدار خوردگي همچنين تابعي از توانائي مهاجرت يونها از ميان فاز آبي و شركت كردن در واكنشهاي شيميائي است . آبهائيكه  مقدار نمك حل شده در آنها بيشتر است ، هدايت بيشتري دارند و نتيجتا مشكل خوردگي  را تشديد مي نمايند . بنابراين آب درياها عموما خورنده تر از آبهاي منابع سطحي هستند . آب خالص نيز خورنده است و احتمالا ، استعداد زياد آب خالص در پذيرش يونها و تحرك زياد يونهاي هيدروژن باعث خورنده بودن آن مي شود .

پلي فسفاتها بعنوان مواد جلوگيري كننده از خوردگي :

واكنش الكتروشيميايي خورده شدن آهن ( اكسيداسيون ) در آند به صورت زير است :

پلي فسفاتها يك ممانعت كننده (Inhibitor) كاتدي در مقابل خوردگي هستند كه با ايجاد يك فيلم دو قطبي مقاوم روي سطح اكثر فلزات ، در اثر يك مكانيسم چسبندگي الكتريكي ، از تماس هوا و رطوبت با فلز جلوگيري  كرده و در نتيجه از خوردگي (Corrosion) ممانعت  مي كنند . مولكول پلي فسفات با  يونهاي كلسيم پيوند ايجاد كرده و تشكيل ذرات كلوئيدي مي دهد اين ذرات مثبت روي  كاتد مي نشينند و تشكيل يك فيلم  مي دهند . ساختمان يك مولكول سديم پلي فسفات در زير نشان داده شده است  :

اندازه گيري فسفات در آب

فسفات به صورتهاي مختلف ارتوفسفات، متافسفاتپيروفسفات  و پلي فسفاتهایی نظیر تری پلی فسفات و هگزامتا فسفات و فسفاتهاي آلي، مي تواند در آب وجود داشته باشد ولي تنها ارتو فسفات است که به طور مستقيم قابل اندازه گيري است و صورتهاي ديگر فسفات براي آناليز ابتدا بايد به ارتو فسفات  تبديل شوند . براي اين منظور از واكنش اسيد سولفوريك  براي هيدروليز متا و پيرو فسفاتها  و از واكنش اسيد سولفوريك و پر سولفات پتاسيم جهت شكستن فسفاتهاي آلي و پلي فسفاتها استفاده مي شود .

هيدروليز فسفاتها :

مهمترين گونه تك پار و محلول فسفات، ارتوفسفات است كه به صورت دي هيدروژن فسفات و منوهيدروژن فسفات  نيز وجود دارد .

 گونه هاي پليمري نظير  هگزا متا فسفات و تري پلي فسفات   و پيروفسفات   و فسفاتهاي آلي که ناشي از ساخت كودهاي شيميايي و سموم  ارگانو فسفره هستند  و تركيبات فسفره فلزات سنگين نيز وجود دارند . فرمول عمومي پلي فسفاتها به صورت مي باشد .

 چنانکه گفته شد كليه گونه هاي فسفات براي قابليت آناليز شدن لازمست  به صورت ارتوفسفات در ايند  تا بتوان  آنها را در آب حل و سپس به صورت كمپلكس رنگي يا رسوب، آناليز نمود .

واكنش هيدروليز پيروفسفات :

واكنش شكستن فسفات آلي :

روشهای اندازه گیری فسفات در آب:

روشهاي زيادي براي اندازه گيري فسفات وجود دارد . انتخاب هر يك از اين روشها بستگي به مقدار فسفات موجود در آب يا گونه مورد آناليز دارد.

روش گراويمتري یا متراسب نمودن فسفات

 در اين روش فسفات محلول ( ارتوفسفات ) را با اضافه نمودن سولفات منيزيم و بافر آمونياكي ( به صورت فسفات مضاعف آمونيوم و منيزيم )   متراسب مي نمايد   سپس رسوب را جداسازي و خشك نموده و در دماي  در مدت نیم ساعت به صورت پيرو فسفات منيزيم کلسینه نموده و پس از سرد شدن،توزين مي نمايند اين روش براي اندازه گیری مقادير درصدی فسفات كاربرد دارد.

نكات :

Ø     نمونه گيري فسفات بايستي در ظروف شيشه اي انجام گيرد .

Ø     آناليز نمونه بلافاصله پس از جمع آوري نمونه انجام شود، در غير اين صورت گونه هاي  نامحلول فسفات  رسوب مي نمايند .  غلظت گونه های مختلف در آبهاي سطحي چندين بار بيشتر از گونه هاي  محلول است .

متراسب نمودن فسفات بصورت کینولین مولیبدو فسفات:

 فسفات به صورت آمونيوم موليبدوفسفات  در محیط  اسيد نيتريكی رسوب مینماید که بصورت كمپلكس  متراسب شده  قابل جداسازی است، لیکن برای امکان سنجش تیتراسیونی میتوان آمونیوم مولیبدات را با سدیم مولیبدات و کینولین هیدروکلراید جایگزین نمود آنگاه کینولین مولیبدو فسفات رسوب مینماید.آنرا در محلول استاندارد هیدروکسید سدیم حل و باقیمانده هیدروکسید سدیم را توسط اسید کلریدریک استاندارد تیتر مینمایند.

روش کار:

مقداری نمونه حاوی 30-100 میلی گرم فسفات را در ارلن مایر ریخته و 20ml اسید کلرید ریک غلیظ و 30ml محلول 15% سدیم مولیبدات اضافه نمایید. آنرا حرارت دهید تا بجوشدو درحال گرم و جوش قطره قطره محلول 2% کینولین هیدرو کلراید اضافه نمائید تا هسته های بلور تشکیل گردد و سپس دفعتا 60ml کینولین هیدرو کلراید در حال جوش اضافه نموده و 15 دقیقه در حمام آب گرم قرار دهید. سپس رسوب را با اسد کلرید ریک 1:9 شسته و در چند مرحله با 30ml آب مقطر سرد شستشو داده و پس از آنکه محلول عبور نموده از صافی اسیدی نبود، کریستالها را با آب به ارلن مایر 250 منتقل و در 50ml هیدروکسید سدیم 0.5 مولار حل کنید. به آن چند قطره معرف مختلط( دو حجم فنل نتالئین 0.1 درصد و سه حجم آبی تیمول 0.1 درصد هر دو در الکل) اضافه نموده و توسط اسید کلرید ریک 0.5 نرمال تا تغییر رنگ از سبز به زرد تیتر نمائید.

اين روش براي اندازه گيري فسفات در نمونه های حاوی فسفات بیش از 0.1%  کاربرد دارد.

 روش آبي موليبدن :

 يونهاي ارتو فسفات در واكنش  با موليبدات آمونيوم  ايجاد فسفوموليبديك اسيد مي نمايند كه در اثر كاهش با هيدرازين ايجاد رنگ آبي مي نمايد. شدت رنگ آبي به غلظت فسفات در محلول بستگي دارد . جذب كمپلكس  آبي رنگ موليبدوفسفات، در   تااندازه گيري مي شود.رنگ آبي موليبدن همچنين مي تواند در مجاورت  آمونيوم موليبدات و پتاسيم تارتارات و كاهش به وسيله آسكوربيك اسيد ايجاد شود . در هر دو روش مزاحمها عبارتند از  : يون فريك بيش از   و مس  و سيليس  كه همگي خطاي مثبت ايجاد مي كنند . مزاحمت نيتريت و سولفايد نظير H2S را مي توان با اضافه كردن پرمنگنات پتاسيم يا آب برم حذف نمود . در صورت وجود مزاحمتها در طول موج 850 نانومتر، مي توان در طول موج  625 تا 650  نانومتر نيز اندازه گيري را انجام داد ليكن ميزان حساسيت تست به يك سوم كاهش مي يابد. براي اندازه گيري مقادير جزئي فسفات مي توان پس از اضافه نمودن آمونيوم موليبدات و تشكيل موليبدوفسفات ،  عمل كاهش را توسط آمينونفتول سولفونيك اسيد انجام داد . در اين حالت با اضافه نمودن نمك بيسموت مي توان شدت رنگ آبي را چند برابر اضافه نمود . از اين روش براي اندازه گيري مقادیر بسیار اندک فسفات از  تا  استفاده مي كنند . در صورتيكه نمك بيسموت اضافه نشود این روش براي  مقادير بیش از  كاربرد خوبي دارد .

!  10^min در 90^oc ! جذب 880 ^nm ! غلظت × 2 (ضریب رقت)

اندازه گيري فسفات به صورت فسفو واناديو موليبدات

اساس اين روش مبتني بر تركيب فسفاتها با موليبدات آمونيوم در حضور متا وانادات آمونيوم مي باشد . رنگ محلول در اثر توليد فسفو واناديو موليبدات، زرد رنگ خواهد شد. جذب محلول توسط اسپكتروفتومتر در طول موج 500nm اندازه گیری شده وبا مقايسه مقدار آن با منحنی استاندارد، مقدار فسفات در نمونه محاسبه مي شود .

فرمول واكنش و تشكيل كمپلكس فسفو واناديو موليبدات به صورت زير است :

مواد لازم برای تهیه معرف فسفات:

o       موليبدات آمونيوم 5 درصد: مقدار gr50 موليبدات آمونيوم را وزن كرده و در يك بشر ريخته و در مقداري آب مقطر و در صورت نياز با استفاده از كمي حرارت حل نموده و به حجم يك ليتر برسانيد .

o       متا وانادات آمونيوم 0.5 درصد:  مقدار gr5 متا وانادات آمونيوم را وزن كرده و در يك بشر ريخته و در مقداري آب مقطر حل نموده و به حجم يك ليتر برسانيد.

o       براي تهيه يك ليتر اسيد نيتريك 6 نرمال 400 میلی لیتر اسيد نيتريك غليظ 70% برداشته  و به حجم يك ليتر برسانيد.

معرف فسفات مخلوطي است از يك حجم محلول 5 درصد موليبدات آمونيوم و يك حجم محلول 0.5 درصد وانادات آمونيوم و يك حجم اسيد نيتريك 6 نرمال .

روش انجام آزمايش :

50 ميلي ليتر از نمونه آب مورد آزمايش را در يك بالن ژوژه 1000 ميلي ليتر ريخته و 5 ميلي ليتر معرف فسفات به آن اضافه كنيد. 15 دقيقه اجازه دهيد تا محلول كاملا رنگ بگيرد  و جذب آنرا در طول موج 450 یا 465 نانومتر اندازه گيري نموده و با مقايسه مقدار جذب با جذب مربوط به محلولهاي استاندارد (منحني استاندارد) مقدار فسفات نمونه را تعيين نمائيد .

نظرات شما عزیزان:

خودم

ساعت19:29---24 آذر 1391

- [ایمیل]

سلام
ممنونم از اطلاعات مفیدی که در اختیارم گذاشتی

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: