Phosphor – Wasserqualitätsparameter – Übersicht und Produkte | Hach

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Was ist Phosphor?

Phosphor (P) ist das 15. Element des Periodensystems der Element, mit einer Atommasse von 30,97g/mol. Aufgrund seiner hohen Reaktivität kommt Phosphor nicht natürlich als freies Element vor. Phosphor tritt im Allgemeinen als Phosphat in Mineralien auf. Phosphat ist durchschnittlich in der Erdkruste mit einer Konzentration von etwa 1 Kilogramm pro Tonne vorhanden.

Die wichtigsten Arten von elementarem Phosphor sind weißer Phosphor und roter Phosphor. Bei Kontakt mit Sauerstoff gibt weißer Phosphor ein durch Oxidation verursachtes schwaches Leuchten ab, das auch als Chemilumineszenz bekannt ist.

'Phosphor gehört zu der 5. Hauptgruppe des Periodensystems, die aus Stickstoff, Phosphor, Arsen, Antimon, Bismut und Ununpentium (vor kurzem offiziell Moscovium benannt) besteht. Diese Elemente werden aufgrund ihrer ähnlichen atomaren Struktur gruppiert, die ihnen die Fähigkeit verleiht, stabile Verbindungen zu bilden, da sie dazu neigen, doppelte und dreifache kovalente Bindungen einzugehen. Mit Ausnahme von Stickstoff (der ein Gas ist) sind die Elemente der 5. Hauptgruppe bei Raumtemperatur Feststoffe.

Phosphorverbindungen sind für alle Lebewesen essentiell, da Phosphate ein Bestandteil von DNA, RNA, ATP und Phospholipiden sind. Phosphate werden hauptsächlich als Düngemittel verwendet, kommen jedoch auch bei der Herstellung von Pflanzenschutzmitteln, Flammschutzmitteln, Weichmachern und Additiven zum Einsatz.

Kondensierte Phosphate

Kondensierte Phosphate sind mehrere Orthophosphat-Moleküle, die unter Wasserabspaltung (Kondensation) kovalente Bindungen miteinander eingehen. Diese Gruppe umfasst Metaphosphat, Pyrophosphat und Polyphosphat, die häufig zum Korrosionsschutz in Trinkwasserleitungen verwendet werden.

Gesamt-Phosphor/Organischer Phosphor

Der Gesamt-Phosphor ist eine Summe aller vorhandenen Phosphorverbindungen: Orthophosphat, allgemeine Phosphate, kondensierte Phosphate und organische Phosphorverbindungen. Organischer Phosphor tritt in der Regel in Form von Phosphaten auf, die in einer organischen Verbindung enthalten oder daran gebunden sind.


 

Warum sollte Phosphor gemessen werden?

Obwohl Phosphate nicht zu Geschmacks- und Geruchsproblemen beitragen und daher keine hauptsächlichen Zielsubstanzen bei der Trinkwasseraufbereitung sind, können hohe Phosphatkonzentrationen im Abwasser erhebliche Auswirkungen auf das umliegende Ökosystem haben. Hohe Phosphatkonzentrationen in Oberflächenwasser können das Algen- und Pflanzenwachstum beschleunigen. Dies kann Eutrophierung und Algenblüten bewirken. Wenn dies geschieht, wird Fischen und Wasserorganismen der Sauerstoff geraubt, was zu Fischsterben und zerstörten Lebensräumen führt. Die Messung von Phosphat im Abwasser ist entscheidend für die Erhaltung eines gesunden Ökosystems und den Schutz der Tierwelt. In vielen Bereichen müssen strenge Grenzwerte für Phosphate zum Schutz des Ökosystems eingehalten werden. Hohe Bußgelder sind möglich, wenn Phosphatkonzentration nicht ausreichend überwacht und kontrolliert werden. Trinkwasseranlagen, die Phosphate zum Korrosionsschutz verwenden, müssen unter Umständen Phosphate im Produkt, in den Rohrleitungen und in anderen Phasen des Aufbereitungsprozesses überwachen. Die Lösungen von Hach® sind so konzipiert, dass die Einhaltung von Grenzwerten gewährleistet wird und zusätzlich den Anwendern das Wissen vermittelt wird, das sie für Behandlungsentscheidungen benötigen.

Bei Hach finden Sie die Messgeräte, Verfahren, Schulungen und Software, die Sie benötigen, um den Phosphorgehalt in Ihrer spezifischen Prozessanwendung erfolgreich zu überwachen und zu auf das zulässige Maß zu begrenzen.

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Für welche Prozesse ist eine Phosphorüberwachung erforderlich?

Trinkwasser

Grundwasser und Oberflächenwasser kann durch die Düngung in der Landwirtschaft erhöhte Phosphatkonzentrationen enthalten, was zur Eutrophierung von Gewässern mit Algenwachstum und Freisetzung von Zyanotoxinen führen kann. Kondensierte Phosphate werden häufig zum Korrosionsschutz in Rohrleitungen verwendet, daher kann die Trinkwasseraufbereitung eine Überwachung von Phosphat im Rohwasser und im fertigen Trinkwasser erforderlich machen.

Dieses Glas enthält Wasser aus einem Rohrleitungssystem, das kondensierte Phosphate zum Korrosionsschutz verwendet.

Abwasseraufbereitung

Phosphor ist ein essenzieller Nährstoff für Pflanzen und trägt besonders zum Algenwachstum bei. Zu viel Phosphat in Gewässern führt zu übermäßigem Algenwachstum, verbunden mit Sauerstoffmangel für Fische und alle anderen Wasserorganismen. Aus diesem Grund werden alle Abwasserabläufe sehr streng auf ihren Phosphatgehalt kontrolliert. Es gibt Grenzwerte, die unbedingt eingehalten werden müssen.

Die am häufigsten angewendeten Methoden zur Entfernung von Phosphor aus dem Abwasser sind biologische Entfernung und chemische Fällung. Diese Prozesse werden in der Regel als dritte Aufbereitungsstufe bezeichnet und erfordern eine Messung des Phosphors.

In diesem Belüftungsbecken in einer Abwasseraufbereitungsanlage wird Phosphor gemessen. Gelöstes Phosphat nimmt während des aeroben Zyklus über die Länge des Belüftungsbeckens ab.

Wie wird Phosphor gemessen?


Hach 5500 sc Phosphat-Analysator

Photometrische Methoden (Orthophosphat)

Orthophosphat (reaktiver Phosphor) reagiert mit Molybdat bei sauren Bedingungen, unter Bildung einer blauen oder gelben Färbung. Unter bestimmten Bedingungen können auch einige kondensierte Phosphate mit erfasst werden. Aufgrund der sauren Bedingungen können suspendierte Orthophosphate mit gemessen werden werden, wenn die Probe nicht zuvor mit einem Filter 0,45 Mikrometer filtriert wurde. Zur Messung des gesamten Phosphors, einschließlich der Phosphatpartikel, ist ein Verfahren für Gesamt-Phosphor erforderlich, bei dem ein präziser Aufschluss durchgeführt wird, um alle Phosphor-Verbindungen vor der Analyse in Orthophospat umzuwandeln.

Labormessgerät/Tragbare Messgeräte:

LCK349 Phosphat (ortho/gesamt) Küvetten-Test 0,05-1,5 mg/L PO₄-P

LCK348 Phosphat (ortho/gesamt) Küvetten-Test 0,5-5,0 mg/L PO₄-P

TLCK350 Phosphat (ortho/gesamt) Küvetten-Test 2,0-20,0 mg/L PO₄-P

LCK049 Ortho-Phosphat Küvetten-Test 1,6-30 mg/L PO₄-P

LCK049 Ortho-Phosphat Küvetten-Test 1,6-30 mg/L PO₄-P

Ortho-Phosphat Reagenzien-Satz, TNT, 0,06-5,00 mg/L PO₄

Ortho-Phosphat, TNT, 1,0-100 mg/L PO₄

LCS349 Phosphat (ortho/gesamt) Spuren-Küvetten-Test 0,01-0,5 mg/L PO₄-P

Chemkey Tests für Ortho-Phosphat, niedriger Messbereich

Chemkey Tests für Ortho-Phosphat, hoher Messbereich

Online:

5500 sc Phosphat-Analysator

Phosphax sc LR Phosphat-Analysator, niedriger Messbereich

Phosphax sc Phosphat-Analysator

Phosphat-Analysatoren der EZ-Serie


Hach LCK Küvettentest für Phosphor (gesamt und sauer hydrolysierbar), Ascorbinsäure-Verfahren für den niedrigen Messbereich

Sauer hydrolysierbares Phosphat/Kondensiertes Phosphat

Um kondensierte Phosphate zu messen, müssen sie zunächst mit Schwefelsäure und Wärme in Orthophosphat umgewandelt werden. Die Probe wird 30 Minuten bei 150 °C aufgeschlossen. Dies wird als „sauer hydrolysierbares Phosphat“ bezeichnet, da die kondensierten Phosphate zu Orthophosphat hydrolysiert werden. Nach dem Aufschluss wird zur Messung des Orthophosphats entweder das Ascorbinsäure- oder das Molybdovanadat-Verfahren verwendet. Einige organische Phosphate werden ebenfalls hydrolysiert und in Orthophosphat umgewandelt, sodass die Ergebnisse kein „reines“ kondensiertes Phosphat darstellen. Wenn Sie nur die Konzentration der kondensierten Phosphate wissen möchten, führen Sie einfach den Orthophosphat-Test an derselben Probe ohne Aufschluss durch, und subtrahieren Sie die Ergebnisse vom ersten Konzentrationswert.

LCK348 Phosphat (ortho/gesamt) Küvettentest 0,5-5,0 mg/L PO₄-P


LCK348

Gesamt-Phosphor/Organische Phosphate

Organische Phosphate sind stabile Verbindungen, die sich nur schwer lösen lassen. Um diese zu messen, müssen Sie die Probe nicht nur zuerst mit Schwefelsäure und Wärme aufschließen, sondern auch ein starkes Oxidationsmittel wie Kaliumpersulfat hinzufügen, um die organischen Bindungen der Phosphate aufzutrennen. Nach dem Aufschluss kann das übliche Ascorbinsäure- oder Molybdovanadat-Verfahren zur Messung der Phosphatkonzentration verwendet werden. Der beschriebene Test wandelt alle unterschiedlichen Formen von Phosphat in Orthophosphat um, sodass die Ergebnisse den Gesamt-Phosphor wiedergeben. Wenn Sie nur die Konzentration der organisch gebundenen Phosphate wissen möchten, müssen Sie den Test für die sauer hydrolysierbaren Phosphate durchführen und diese Ergebnisse von der Konzentration des Gesamt-Phosphors subtrahieren (die Konzentration des Gesamt-Phosphors ist immer größer als die Orthophosphat-Konzentration).

Labormessgerät:

LCK349 Phosphat (ortho/gesamt) Küvetten-Test 0,05-1,5 mg/L PO₄-P

LCK348 Phosphat (ortho/gesamt) Küvetten-Test 0,5-5,0 mg/L PO₄-P

LCK350 Phosphat (ortho/gesamt) Küvetten-Test 2,0-20,0 mg/L PO₄-P

Phosphat, gesamt, TNT, 0,06-3,5 mg/L PO₄

Phosphat, gesamt, TNT, 1,0-100 mg/L PO₄

Online:

Gesamt-Phosphor-Analysatoren der EZ Serie

B7000 BioTector TOC/TN/TP-Analysator

Häufig gestellte Fragen

Kann der Analysator Phosphax sc für Meerwasser-Analysen verwendet werden?

Nein, das Phosphax sc kann nicht für Meerwasser-Analysen verwendet werden, da dessen Messmethode nur für Proben mit einem Gehalt von bis zu 1000 mg/L Chlorid anwendbar ist. Der Chloridgehalt von Meerwasser liegt in der Regel weit darüber.

Was ist der Unterschied zwischen der blauen und der gelben Methode für Phosphate?

Reaktiver Phosphor kann mit mehreren verschiedenen Chemikalien photometrisch gemessen werden. Zuerst reagiert der Phosphor mit Molybdat in einer sauren Lösung und bildet einen Phosphomolybdat-Komplex. Bei Messungen im niedrigen Messbereich wird der Phosphomolybdat-Komplex entweder mit einer Aminosäure oder Ascorbinsäure reduziert, wodurch eine charakteristische Molybdänblau-Verbindung entsteht. Messungen im hohen Messbereich können durch Reaktion des Phosphomolybdat-Komplexes mit einem Vanadiumreagenz durchgeführt werden, wobei ein gelb gefärbter Farbstoff erzeugt wird. Die Farbintensität des blauen und des gelben Komplexes ist jeweils proportional zur Phosphorkonzentration in der Probe.