DE2728706A1

DE2728706A1 - Verfahren zur automatischen phosphatbestimmung

Info

Publication number: DE2728706A1
Application number: DE19772728706
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Chem D Gleisberg; Peter Huendgen; Hannsjoerg Dipl Chem Dr Ulrich
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1977-06-25
Filing date: 1977-06-25
Publication date: 1979-01-18
Also published as: CH629307A5; NL7806645A; SE7807181L

Description

Verfahren zur automatischen Phosphatbestimmung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Phosphatbestimmung in Abwässern mittels eines Fotometers und einer Molybdat-Vanadat-Reagenzlösung.
Zivilisatorische EinflUsse beschleunigen die Eutrophierung vor allem stehender Gewässer. Unter Eutrophierung wird die Nährstoffanreicherung in den Gewässern verstanden, als deren Folge ein starkes Wachstum, besonders der Planktonalgen, auftritt. Nach dem Absterben der Algen sinken diese in tiefere Gewässerschichten ab und werden dabei unter Sauerstoffverbrauch bakteriell zersetzt. Am Boden solcher Cewässer finden schließlich anaerobe chemische Umsetzungen unter Freisetzung von z.B. Schwefelwasserstoff statt.
Eine Möglichkeit zur Zurückdrängung der Eutrophierung besteht in der Verkleinerung der Phosphatzufuhr. Mit dem kommunalen Abwasser gelangen etwa 2/3 des Phosphates in die Gewässer; 1/3 des Phosphates stammt aus der Erosion des gedungten Ackerbodens.
Die Ausfällung der Phosphationen aus Abwässer ist möglich mit Eisen-, Aluminium- oder Calciumsalzen (Zeitschrift für angewandte Chemie 88, Heft 11, Seiten 354-365 (1976). Es werden bei der Fällung Hydroxidphosphate ausgeschieden, die nach dem durchschnittlichen MIII/P-Verhältnis von etwa 3:2 die Zusammensetzung von [MIII(OH)]3[PO4]2 haben. Mit Kalk fällt ein Niederschlag aus, dessen Zusammetzung dem Hydroxylapatit Ca5 ( PO4 )3OH entspricht.
Zur wirtschaftlichen Ausnutzung der Fällmittel muß eine richtige Dosierung der Fällmittel erfolgen.
Die einfachste Dosierung der Fällmittel erfolgt nach der Abwassermenge. In Vorversuchen wird bei dieser Methode ein zeitlicher Verlauf der durchschnittlichen Phosphatkonzentration im Abwasser ermittelt und aufbauend auf diese Phosphatanalysen wird z.B. mittels einer Zeitschaltung eine Anpassung der Fällmittelmenge an die Phosphatfracht des Abwassers erreicht.
Eine wesentlich genauere Dosierung der Fällmittel in Abhängigkeit zur tatsächlichen Phosphatfracht im Abwasser wird beschrieben in der Zeitschrift Chemie, Ingenieur, Technik, 3 Nr. 13, Seiten 562-565 (1975). Hierbei wird die Phosphatkonzentration im Abwasser durch eine fotometrische Analyse nach der Molybdat-Vanadat-Methode ermittelt (O.G. Koch, G.A. Koch-Dedic, Handbuch der Spurenanalyse Teil 2, 2. Auflage (1974), Seiten 898-900).
Nachteilig bei dieser Fällmitteldosierung ist die Neigung zur Kristallitbildung in den von der Molybdat-Vanadat-Reagenzlösung durchflossenen Apparateteilen. Durch die Kristallitbildung kommt es zu starken Abweichungen zwischen dem Meßwert und dem tatsächlichen Phosphatgehalt des Abwassers. Dieser Fehler ist nur durch häufige Kontrollen und intensives Reinigen zu beherrschen.
Es war daher die Aufgabe gestellt, die Phosphatbestimmung im Abwasser so zu gestalten, daß eine störungsfreie, automatisch arbeitende Fälimitteldosierung in Abhängigkeit von der Phosphatkonzentration des Abwassers erfolgt.
Aus der Literatur z.B. O.G. Koch, G.A. Koch-Dedic, Handbuch der Spurenanalyse, Teil 2, 2. Auflage (1974), Seite 899, Absatz 2, sollen Chloridionen die Farbbildung der Phosphat-Molybdat-Vanadat-Säure bereits in Konzentrationen von größer als 50 mg/l hemmen.
Es war daher überraschend und keinesfalls zu erwarten, daß gerade die Zugabe von Chloridionen einerseits die Kristallitbildung unterdrückt, andererseits aber auch nicht zur Hemmung der Farbbildung der Phosphat-Molybdat-Vanadat-Säure führt, wenn die Phosphatkonzentrationen des Abwassers 125 mg/l P205 nicht übersteigt. Üblich sind Phosphatgehalte im Abwasser zwischen 10 und 50 mg/l P205.
Die gestellte Aufgabe konnte nunmehr dadurch überraschend gelöst werden, daß man der zu fotometrierenden Analysenprobe Chloridionen zumischt.
Die Chloridionenkonzentration der zu fotometrierenden Analysenprobe soll mindestens 100 mg/l betragen. Es ist unerheblich, ob die Chloridionen der Analysenprobe mit der Molybdat-Vanadat-Reagenzlösung oder gesondert als 0,5 -2,5 ziege Lösung zugemischt werden.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen erläutert: Die Beispiele 1, 2 und 3 (Vergleichsbeispiel) wurden mit demselben Abwasser aus einem kommunalen Abwassernetz durchgeführt. Die fotometrischen Analysen wurden mit einem Analysen-Automaten VM 3 der Fa. Dr. Bruno Lange GmbH, Berlin, gemacht.
Fotometriert wurde mit dem Filter 380-720 /um.
Beispiel 1 Über einen Zeitraum von 24 Stunden wurden Jeweils 120 Volumenteile Abwasser mit 20 Volumenteilen einer 1 %igen Natriumchloridlösung und mit 20 Volumenteilen einer Molabdat-Vanadat-Reagenzlösung vermischt.
Die Molybdat-Vanadat-Reagenzlösung wurde bereitet aus 250 g Ammoniumheptamolybdat p.a. und 560 ml- konzentrierter Schwefelsäure. Die Stammlösung wurde mit Wasser auf 1o 1 aufgefüllt.
Die Analysenprobe wurde nach einer Wartezeit von 4-5 min fotometriert. Die Analysenergebnisse wurden mittels eines selbsttätigen Schreibers notiert. Die Meßwerte ergaben über eine Meßdauer von 24 Stunden eine Phosphatkonzentration von 23,2 + 0,2 mg/l P205 im Abwasser.
Beispiel 2 ueber einen Zeitraum von 24 Stunden wurden jeweils 120 Volumenteile Abwasser mit 20 Volumenteilen 2 n Schwefelsäure angesäuert und mit 20 Volumenteilen einer Molybdat-Vanadat-Reagenzlösung vermischt.
Die Molybdat-Vanadat-Reagenzlösung wurde bereitet aus 250 g Ammoniumheptamolybdat p. a., 10 g Ammoniummonovanadat p.a., 560 ml konzentrierte Schwefelsäure und 1o g Natriumchlorid p.a. Die Stammlösung wurde mit Wasser auf 1o 1 aufgefüllt.
Die Analysenprobe wurde nach einer Wartezeit von 4-5 min fotometriert. Die Analysenergebnisse wurden mittels eines selbsttätigen Schreibers notiert. Die Meßwerte ergaben über eine MeBdauer von 24 Stunden eine Phosphatkonzentration von 23,2 + 0,2 mg/l P205 im Abwasser.
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel) Uber einen Zeitraum von 24 Stunden wurden jeweils 120 Volumenteile Abwasser mit 20 Volumenteilen 2 n Schwefelsäure angesäuert und mit 20 Volumenteilen der Molybdat-Vanadat-Reagenzlösung vermischt, die für das Beispiel 1 benutzt wurde.
Die Analysenprobe wurde nach einer Wartezeit von 4-5 min fotometriert. Die mittels eines selbsttätigen Schreibers notierten Meßergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.
Nach 24 Stunden wurden die Rohr- und Kuvettenwege, in denen eine Kristallitbildung stattgefunden hat, mit einer 1o zeigen Natronlauge unter Zusatz von 2 , Tensiden gespült und zum Schluß mit Wasser nachgespult.
Die anschließende erste Analysenprobe ergab wieder eine Phosphatkonzentration von 23,2 mg/l P205 im Abwasser.
TABELLE Zeit nach der ersten ermittelte Analysenwerte Reinigung (h) (mg p2o5/i Abwasser) 0 23,2 1 18,8 2 13,4 4 11,6 8 9,8 12 9,2 16 8,9 20 8,7 24 8,7 Apparatur gesäubert 23,2

Claims

Patentansprüche ?.jVerfahren zur automatischen Phosphatbestimmung in Abwässern mittels eines Fotometers und einer Molybdat-Vanadat-Reagenzlösung, dadurch gekennzeichnet, daß man der zu fotometrierenden Analysenprobe Chloridionen zumischt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chloridionenkonzentration der zu fotometrierenden Analysenprobe mindestens 100 mg/l beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Chloridionen bei der Bereitung der Molybdat-Vanadat-Reagenziösung zugibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Chloridionen als Lösung der zu fotometrierenden Analysenprobe zumischt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Chloridionen als 0,5 - 2,5 ziege Lösung zumischt.