离子色谱在晶析脱磷处理工程中的应用_田中一彥(1)

离子色谱在晶析脱磷处理工程中的应用田中一彦黑川利一中岛良三一前言、1嘴诵月一.城市下水道排水和各种工业废水中的磷,是引起封闭水域富营养化的物质,而采用各种脱磷剂(磷矿石、骨炭等)晶析脱磷的方法是弓!人注目的。可以认为该法是今后最有实用性的处理方法。其原理是污废水中有PO`一3、Ca十2和HCO3一`离子存在下,以经磷灰石(主要成份是羚磷灰石)作脱磷剂,在其表面上进行晶析脱磷,因此,它与凝聚沉淀法有所不同,不产生二次污染,甚至有可能容易地与二级处理装置联合使用。在本研究中,采用磷矿石及与其相类似的化学组成骨炭作脱磷剂,对于脱磷处理工程进行了研究,同时,对于近年来采用引人注目的离子色谱(IC)和离子排除IC,对于水中各有关离子高灵敏度同时测定的方法,也进行了研究。其目l均是,探讨在晶析脱磷反应中各有关离子(PO`一昌、Ca十’和HCO。一’)的重要作用、动态及其在IC测定中的实用性,并且探讨问歇法和立柱法最佳晶析脱磷条件。其结果是,IC在晶析脱磷处理工程巾,对上述离子的测定具有良好的实用性,确定了晶析脱磷的最佳条件。二、实验(一)IC1.液体色讲仪PO厂3:用Dione公司制造的16型IC装置(2通道),附带电导率检出器(COND),少夕二于儿制造的VP一6541型2笔记录计。Ca十2:同磷酸根离子.HCO3一’:用日立公司制造的034型液休离子色谱仪进行分离后,以同公司制造的63型电子检出器(FCD)和056型记录仪进行IC测定.该法是利用从分离柱溶出的碳酸中的氢离子和对苯酿之间的定量电解电位反应.因此,对弱酸性阴离子检出有效。2.分离柱PO厂3:用Dionex公司制造的阴离子交换树脂分离柱分离与PO`一“共存的阴离子,为了提高灵敏度,还采用了纤维质抑制器。Ca十2:用Dionex公司制造的阳离子交换柱分离与Ca十2共存的阳离子,为了提高灵敏度,也采用了纤维质抑制器。HCO3一’:用日立公司制造的2613型阳离子交换树脂分离柱(中5mnl,H25em)离子排除分离与HCO。一`共存的弧酸性阴离子。3.溶离液PO`一3:用市售特级碳酸钠和碳酸氛钠各2.4mM和3mM混合水汗子液,在1.smL/min流量下通过色谱仪进行分离。Ca+“:用市售特级硝酸和二盐酸间二苯胺各2.smM混合水济液,在1.smL/min流量下通过色谱仪进行分离。HCO3一’:用水(1mL/min).4.试剂磷酸、碳酸氢钠标准溶液,市售特级钠盐,分别用市售特级氯化钙制成的钙离子水溶液.其它试剂均用市售特级品。5.操作在离子色谱装置中,用其附带的大通阀环状微量注射器,将各种样液0.1卜L注入分离柱进行离子色谱分离,以其峰高进行定量.(二)间歇式晶析脱磷处理1.脱磷剂本研究所用的脱磷剂是20~30目栗田工业制造的磷矿石脱磷剂和市售骨炭.2.操作于500mL烧杯中加入脱磷剂(2%)、PO`一“、Ca’“并与下水道水混合.用DKK制造的TIC一21型自动滴定装置调节pH6.5~9.5进行晶析脱磷试验,经过一定时间后,取样进行IC测定。另外,在测定前试液应通过1.2林m滤膜过滤.用如前所述的碳酸体系济离液进行离子色谱分离,其结果如图l所示,在15miln匀得到良好的分离.巧min图1阴离子电导率离子色语图试样浓度:loppm;进样量:。.lm卜溶离液:2一m州3mMNaHCO:(1.sml/min);分离柱:Dion.xfastoran;抑制器:Dionex阴离子纤维抑制器(再生淮:25mMH:50.;柱温:室温。(1)CI一1;(2)Po一J;(3)NO:一J;(4)50一2.标准曲线5~soppmPO`一“的标准曲线,如图2所示.图2显示出良好的线性关系.80尸。70605040302010妞踌佃半:榷t(三)柱式晶析脱磷处理1.月毛磷剂于中21.6mmL130“m透明聚氯乙烯柱(充填容积约为37.32L)内充填磷矿石,连续进行脱磷处理试验。2.操作用含有PO一“、HCO3一’和Ca十2的合成下水道水,调节所需pH后,以0.3~1.IL/min流量进行晶析脱磷试验.三、结果和考察(一)PO`一的IC电导率检出1.与PO4一吕共存的阴离子的分离分别将含有10Ppm的氯化物、硝酸、硫酸及磷离子的标准溶液注入分离柱内,o护瑞尸扩写厂丽一百。Po;一,一P浓度ppm图2PO一昌标准曲线色谱条件同图13.检出限S/N=2的检出限为10.8PP’b,这是高灵敏度的方法.4.再现性sppmPO`一“溶液离子色谱峰高的变动系数(n=6)为0.3%,这是有良好再现性的方法。5.在实际试样中的应用将本法应用于柱式晶析脱磷处理水(原水)中PO`一3的测定,其结果如图3所示,与PO4一“共存的阴离子得到良好分离。说明该法实用。的分离无影响。卜州20min图4阳离子电导率色谱检出试样浓度:1o