Optimized Procedure for Determining the Adsorption of Phosphonates onto Granular Ferric Hydroxide using a Miniaturized Phosphorus Determination Method

Eduard Rott; Tobias Reinhardt; Stephan Wasielewski; Ellen Raith-Bausch; Ralf Minke

doi:10.3791/57618

JoVE Journal > Environment

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Environment

אופטימיזציה הליך לקביעת ספיחה של Phosphonates על גבי הידרוקסיד Ferric פרטנית באמצעות שיטה נחישות זרחן מיניאטורי

Published: May 18, 2018

doi:

10.3791/57618

Eduard Rott¹, Tobias Reinhardt¹, Stephan Wasielewski¹, Ellen Raith-Bausch¹, Ralf Minke¹

¹Institute for Sanitary Engineering, Water Quality and Solid Waste Management,University of Stuttgart

Summary

מאמר זה מציג את הליך לחקור את ספיחה של phosphonates על גבי חומרי הסינון המכילים ברזל הידרוקסיד ferric פרטנית במיוחד, עם קצת מאמץ ואמינות גבוהה. בפתרון במאגר, פוספונאט הוא הביא במגע עם adsorbent באמצעות מסובב ולאחר מכן נותחו באמצעות שיטה נחישות זרחן ולמחקר.

Abstract

מאמר זה מציג את הליך לחקור את ספיחה של phosphonates על גבי חומרי הסינון המכילים ברזל הידרוקסיד ferric פרטנית במיוחד (GFH), עם קצת מאמץ ואמינות גבוהה. פוספונאט, למשל, חומצה הידרוכלורית טכנית (NTMP), מובא במגע עם GFH ב מסובב אותם בפתרון באגירה מלאה על ידי חומצה אורגנית (למשל, חומצה אצטית) או מפריד (למשל, 2-(N– מורפולינו) חומצה ethanesulfonic) [MES] וחומצה N– cyclohexyl-2-הידרוקסיל-3-aminopropanesulfonic [CAPSO]) בריכוז של 10 מ מ במשך תקופה מסוימת צינורות צנטריפוגה 50 מ ל. לאחר מכן, לאחר סינון ממברנה (גודל הנקבוביות מיקרומטר 0.45), הכוללת ריכוז זרחן (P סה כ) נמדד באמצעות שיטה נחישות שפותח במיוחד (ISO_מיני). שיטה זו היא שינוי, פישוט של השיטה ISO 6878: מדגם 4 mL הוא מעורבב עם H₂כדי₄ ו- K₂S₂O₈ כובע בורג בקבוקון, מחומם ל 148-150 ° C עבור 1 h, מערבב עם NaOH , חומצה אסקורבית, molybdate acidified עם antimony(III) (סופי אחסון של 10 מ”ל) כדי לייצר קומפלקס כחול. עוצמת צבע, אשר באופן ליניארי פרופורציונלי לריכוז זרחן, נמדד spectrophotometrically (880 ננומטר). הוכח כי ריכוז מאגר המשמש יש השפעה משמעותית על ספיחה של פוספונאט בין pH 4 ו- 12. המאגרים, לכן, לא להתחרות עם פוספונאט לאתרים ספיחה. יתר על כן, הריכוז הגבוה יחסית של המאגר דורש ריכוז מינון גבוה יותר של סוכן חמצון (K₂S₂O₈) לעיכול מזה שצוין ב- ISO 6878, אשר, יחד עם המינון NaOH, נמצא תואם למאגר כל. למרות פישוט, השיטה_מיני ISO לא לאבד את רמת הדיוק שלה לעומת השיטה תקנית.

Introduction

מוטיבציה

המאמצים להפחית תשומות מזין לתוך פני המים, אשר נחוצים, בין היתר, בהקשר של יישום אירופה מים Framework Directive¹, דורשים בדיקה מקיפה יותר של פליטות זרחן. הקבוצה חומר של phosphonates (איור 1), אשר משמשים כמו אקונומיקה מייצבים בתעשיות טקסטיל ומוצרי נייר, אנטיסקלנטים בטיפול שתיית מים, כמו קשיות מייצבים של קירור מים, דטרגנטים וחומרי ניקוי, רלוונטיים במיוחד מבחינת כמות רלוונטיות הסביבה². Phosphonates חשודים לתרום אאוטריפיקציה לטווח ארוך של מים גופות²^,³^,⁴. לדוגמה, עקב קרינת UV של השמש או בנוכחות Mn^II ו חמצן מומס, phosphonates יכול להיות מושפל לתוך מלחי microbiologically זמין⁵^,⁶. אספקת יתר של פוספט הוא מאפיין מהותי של גופי מים מאוזנת מבחינה אקולוגית, מה שהופך זרחן חומר יעד חשוב לשיפור המצב האקולוגי של גופי מים בר קיימא.

Phosphonates ניתן להסיר שפכים על ידי משקעים/flocculation בעת שימוש ברזל או אלומיניום מלחי⁷^,⁸^,⁹^,¹⁰. בתהליך זה, מתכות הופכים והידרוקסידים מתכת בקושי מסיסים. אלה הצאן קוטב עם משטח מסוים גדול יחסית לשמש adsorbents עבור phosphonates טעונים שלילית. עם זאת, תהליך flocculation יכולים להיות שני חסרונות עיקריים. בהתאם השפכים, בוצה בנפחים של עד 30% של אמצעי האחסון מדגם יכול להתרחש¹¹. בוצה הזה חייב להיות מופרדים, מטופלים, מסולק של שקיעת נוספת או שלב סינון. יתר על כן, phosphonates ניתן מתחם ההפתתה הוסיף את, ובכך למנוע היווצרות של להקות, בפרט שפכים עם קשיות המים נמוך. אפקט זה יכול לקבל פיצוי על ידי כמויות גדלות של גדול. עם זאת, זה מוביל לערכים β מוגברת (β = יחס טוחנת של גדול כדי זרחן בשפכים)¹¹^,¹². מטריצה שפכים מורכבת, לכן, יכול לסבך את הפקד של מינון האופטימלית גדול.

איור 1: מבנה נוסחות חשוב phosphonates¹¹. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

חלופה אפשרית המנצלת את זיקתו ספיחה גבוהה של phosphonates משטחי מתכת המכיל וזה לא קיים את הנ ל החסרונות הם חומרי מסנן בהתבסס על תחמוצות ברזל (hydr). לחומרים כאלה מסנן ‘, הספרות מציג בעיקר חקירות חיסול של פוספט¹³^,¹⁴^,¹⁵^,¹⁶. מאמר זה מציג את הליך המאפשר חקירת יכולת ספיחה של חומרי סינון סלקטיבי מגורען, בעבודה זו בפרט עם הידרוקסיד ferric פרטנית (GFH), בנוגע phosphonates עם עומס קטן ומשמעותי החיסכון בעלויות. המחקר של קיבולת ספיחה ניתן לחלק את השלבים הבאים: הכנת פתרון פוספונאט, ספיחה מבחן (קשר של הפתרון פוספונאט עם granulate) וניתוח פוספונאט. כל השלבים חייבת להיות מתואמת בשלימות.

קונספט, ספיחה בדיקה של השימוש במאגרים מתאימים
לצורך המחקר של קיבולת ספיחה, בדיקות אצווה או עמודה יכולה להתבצע. על מנת לקבוע איזוטרמות או pH-יחסי תלות של adsorbent, הגישה אצווה היא המועדפת מאז ניתן להשיג תוצאות רבות בתוך תקופה קצרה של זמן על ידי האפשרות של משתנה מספר פרמטרים. ערך ה-pH הוא אחד הגורמים החשובים המשפיעים על ספיחה. ציות או התאמה של ערך ה-pH הוא אתגר גדול עבור הטכנאי במעבדה, כפי ההתאמה פשוטה של ערך ה-pH בפתרון מדגם בעבר לאיש הקשר עם adsorbent בדרך כלל לא מספקת. כל חומר adsorbent בדרך כלל שוקדת על אומדן רמת ה-pH מסביב לנקודת שלו. סכום אפס (PZC). בהתאם לכך, אפשרי תמיסה מימית, למשל, יש להתאים ל- pH 3, ישתנה ערך ה-pH של 8 כאשר על קשר מיידי עם adsorbent. שפכים לרוב בעל קיבולת חציצה טבעי, אשר נחלש אפקט זה. אם, לעומת זאת, רק הסרת חומר מסוים היעד להיחקר עם adsorbent מסוים, יש להשתמש בשפכים סינתטי, כלומר, מים טהורים, אשר במפורש מתובל עם חומר היעד או, למשל, תחרותי אניונים. לעומת זאת ל אבקת adsorbents, איפה ערך ה-pH יכול בקלות להישמר בטווח הרצוי על-ידי הוספת חומצות, בסיסים כלי מלהיב פתוח, אין התאמה pH בצורה זו יכולה להיעשות בגישה אצווה עם granulates. על מנת לשמור על גרגרי homogeneously מושעה, נדרשים במהירויות גבוהות מאוד מלהיב, והתוצאה תהיה שחיקה מהירה מאוד של החומר. אם כזה שחיקה לא מכוונות, השיטה הכי עדינה היא כדי לסובב צינורות צנטריפוגה סגורות כדי לשמור את גרגרי מעורב באופן רציף הפתרון. הדרך היחידה לשמור את ערך ה-pH קבוע במקרה זה היא להשתמש אנשים רגילים.

הדרישות הבאות עבור מאגרי חייבים להתקיים על מנת להיות מסוגל לחקור את ספיחה של פוספט, phosphonates על ברזל המכיל מסנן חומרים: ללא זרחן; חסר צבע; מסיסים; במקרה הטוב, ללא מתווכים complexing; אין תחרות עם phosphonates בנוגע ספיחה אל הקוטב מסנן חומרים; מבנה דומה של מאגרי שונים להשתמש; מאגרי או מוצריהם השפלה עליך אין השפעה שלילית על ספיגת ספקטרלי של צבע מורכבים לאחר עיכול לקביעת P הכולל. לשדה מחקר ביוכימי, מאגרי טוב כביכול היו מפותחות¹⁷^,¹⁸^,¹⁹, אשר יש בדיוק מאפיינים אלה. לפיכך, לחקירה של עבודה זו, נבחרו המאגרים בטבלה 1. PK הערך של כל המאגר מציין את טווח זה יכול להישמר קבוע על-ידי המאגר. עבור טווח pH < 5, לעומת זאת, חומצות אורגניות כגון חומצת לימון (CitOH), חומצה אצטית (AcOH) יש להשתמש. חומצה ציטרית הוא סוכן complexing, אבל זה אנשים רגילים בטווח ה-pH שבו רוב חומרי הסינון המכילים ברזל לאי-יציבות בכל מקרה. חומצה אצטית ואת המטליות שימשו כבר על ידי Nowack ואבן⁷ לחקור את ספיחה של NTMP על גתיט slurry (α-FeOOH) ב- pH 4.6 ו- 7.2. עם זאת, הניסויים שלהם על ה-pH-התלות של ספיחה התקיים ללא אגירה.

טבלה 1: pK _. ערכים ²⁰ , חמצן תיאורטי דרישה (ThOD) ולדרוש שנותחה בפועל כימי חמצן (COD) של מאגרי השתמשו במחקר זה.

P הכולל נחישות (ISO_מיני) להתאים את בופר
בעקבות כל בדיקה ספיחה, יש לנתח כל פתרון עבור ריכוז פוספונאט שיורית. רק לאחרונה, הוצג שיטה לקביעת phosphonates בדגימות איכות הסביבה עם מגבלות של כימות בטווח של 0.1 µg/L. היא מבוססת על שיטת IC-ICP-MS ושימוש הקטיון מחליפי (עבור ההמרה של phosphonates לתוך חומצות phosphonic “חופשי”) ואניון מחליפי (עבור ריכוז phosphonates מראש)²¹. יתר על כן, כבר בשנת 1997 שיטה מ Nowack²² הוצג עם הגבולות יותר של זיהוי של 15-100 µg/L, המבוססת על pre-complexation של phosphonates עם Fe^השלישי, השמירה באמצעות HPLC וגילוי האור של אלה מתחמי. עם זאת, שיטות אלה הם זמן רב ויקר מאוד. מחקרים עם שפכים סינתטי שבו המתחם המכילות זרחן היחיד הוא פוספונאט, זה מספיק לקבוע ריכוז פוספונאט על-ידי קביעת ריכוז P מוחלט. הקביעה של פוספט אורגניים מציג הנסיין עם הרבה פחות בעיות מאשר הקביעה של P הכולל, כמו האחרון דורש עיכול הקודם. כמות הכימיקלים שיש להוסיף priorly חייב להיות מתאימים בדיוק כדי תרכובות נוכח במדגם.

הקביעה של פוספט כיום מתבצע בעיקר באמצעות השיטה שהציג מרפי וריילי²³. שיטה זו מבוססת על זיהוי spectrophotometric phosphomolybdenum בעוצמה בצבע כחול מורכבים ([PSb₂מו₁₂O₄₀]⁻ עם λ_{מקסימום} ב 880 ננומטר) אשר נוצר בנוכחות פוספט ו molybdate acidified באמצעות חומצה אסקורבית, antimony(III) כמו צמצום סוכנים²⁴. במחקרים אחרים, היחס האופטימלי בין [H⁺]: [מו] היה נחוש בדעתו להיות 60-80²⁵^,²⁶. על מנת לקבוע P הכולל, עיכול, קרי, שבירת P-O-P, C-O-P ו- C-P אג ח ב המכילות זרחן תרכובות, החמצון של זרחן כדי פוספט צריך להתבצע לפני היווצרות phosphomolybdenum הכחול²⁴ . . Eisenreich et al. ²⁷ הציג שיטה פשוטה המבוססת על השימוש peroxodisulfate סוכן חמצון (K₂S₂O₈) ב- חצרו חומצי. רבים מן הממצאים הללו אוחדו הפיתוח של ISO 6878²⁸, שמסביר באופן שיטתי את ההליך לקביעת פוספט-P וריכוזי P הכולל בדגימות מים (שפכים, מי ים).

הקביעה P הכולל לפי ISO 6878 (איור 2) דורש את הדגימה להתעכל בתוך הבקבוק Erlenmeyer על ידי K₂S₂O₈ ב- pH חומצי (שימוש של חומצה גופרתית) במשך לפחות 30 דקות. לאחר עיכול, ערך ה-pH מוגדר 3-10 באמצעות NaOH והתוכן של Erlenmeyer הבקבוקון מועבר סטריליות 50 מ. את המבחנה הזאת, חומצה אסקורבית, פתרון חומצי המכיל molybdate לאנטימון נוספו המדגם הינם ואז מלא במים. אחרי 10-30 דקות, עוצמת צבע כחול זה נמדד באורך-גל של 880 ננומטר. במקרה של נחישות פוספט, העיכול מושמט. פירוש, המדגם הוא מעורב בבקבוקון נפח 50 מ עם חומצה אסקורבית, פתרון molybdate, כמו גם אנטימון, עוצמת צבע כחול נמדד את photometer.

איור 2 : הליך של נחישות P הכולל לפי ISO 6878 החלת מערכת העיכול באמצעות חומצה גופרתית, אשלגן peroxodisulfate, שינוי pH הבאים עם NaOH הגיוון באמצעות חומצה אסקורבית, המכילות molybdate פתרונות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

ההליך של נחישות P הכולל מורכב מאוד מאז במהלך העיכול שזה חייב תמיד להיות טיפלה המדגם לא גולש, ההתאמה של הדגימה כדי pH 3-10 אורכת זמן רב. כדי להיות מסוגל לנתח דגימות רבות ככל האפשר תוך זמן קצר מאוד, צורת ולמחקר P הכולל ונחישות אורתופדיה-פוספט פותחה המבוסס על שיטה זו ISO. איור 3 מסכם את השלבים בודדים של שיטה זו. שיטה זו נחישות מיניאטורי (ISO_מיני), הנפח הסופי של הפתרון צבע הוא 10 מ ל (בשיטת ISO, זה 50 מ ל). בהתאם לכך, השיטה_מיני ISO מפחיתה את כמות הפתרונות כדי לשמש חמישית. השיטה_מיני ISO, העיכול מתבצעת תרמוסטט (להבדיל שיטת ISO, שבו מערכת העיכול מוצע ב הבקבוק Erlenmeyer על גזייה)-148-150 ° C כדי להשיג חמצון הגבוהה ביותר האפשרי. NaOH נוסף לאחר עיכול יחד עם חומצה אסקורבית ופתרון molybdate חומצי.

איור 3 : הליך של נחישות P הכולל לפי צורה שונה, ולמחקר של ISO 6878 (ISO_מיני) באמצעות פקקי בורג 10 מ”ל שבקבוקי, ריכוזי peroxodisulfate תלויי-מאגר אשלגן, חימום תרמוסטט, תוספת של צבע ריאגנטים ישירות המדגם מתעכל מבלי להעבירו קודם לכן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

המאגרים אורגני הכלול הדגימות חייב להיות נוכח בריכוזים גבוהים יחסית (10 מ מ) בהשוואה פוספונאט (5-30 מיקרומטר) כדי לשמר את ערך ה-pH ביעילות. מאגרים אלה חייבים ובינינו לניתוח של P הכולל לאחר הבדיקה ספיחה. בהתאם לכך, הסכום עצומות של סוכן חמצון חייב להיות מתאימים למאגר כל, לוקחים בחשבון כי סוכן חמצון מדי אל תתערבו עם היווצרות של הצבע מורכב נוצר לאחר עיכול. כדי להיות מסוגל להעריך את K₂S₂O₈ הכמות הדרושה למערכת העיכול של כל מאגר הכולל קביעת P המבוסס על הביקוש חמצן כימית (COD) שנותחה, השוואה של כמה אלקטרונים ניתן להמיר במהלך הפחתה של O₂ ו- K₂S₂O₈ נחוץ:

O₂ + 4 H⁺ + 4 e^– ← 2 H₂O

₂O S_{8^{2 –}} + e^– 2 → 2 אז_4^2-

לפיכך, החמצון של מולקולה מסוימת דורשת מולקולות peroxodisulfate כפליים כמו O₂ מולקולות. בהתאם לכך, במקרה של נפח דגימה של 20 מ”ל, הדג המדגם יחרוג מ- 500 mg/L בעת שימוש בשיטת ISO. אולם, גם במקרה של MES, המאגר טוב עם המסה טוחנת הקטן טבלה 1, כבר בקלה של 2.4 g/L הוא נוכח ריכוז של 10 מ מ. בנוסף לפרוטוקול צעד אחר צעד של ספיחה מבחן ו- ISO_מיני שיטה, הנייר הזה, לכן, חוקר את הריכוז הנדרש מאגר, ההשפעה של המאגרים על פוספונאט ספיחה ו- K₂S₂O₈הכמות ואת NaOH לשפיע לעיכול שלהם בשיטה_מיני ISO.

פרוינדליך על מודל של ספיחה
איזוטרמות, דהיינו, טעינת q (למשל, במ ג P/g adsorbent) יש להחיל על c ריכוז מומסים (ב- mg/L P) של adsorptive מעולה לאחר זמן קשר מסוים, שניתן למדל באמצעות המשוואה המוצע על ידי פרוינדליך על²⁹:

אם הערכים השפעול שהושג q ו- c מותוות בצורה של ln(q) פונקציה מעל ln(c), השיפוע של פונקציה זו נקבע על ידי רגרסיה ליניארית מקביל 1/n והחיתוך ציר ה-y ערך K_F ³⁰.

סקירה של ההליך
התהליך כולו לקביעת יכולת ספיחה של הידרוקסיד ferric פרטנית ביחס phosphonates מחולק במספר שלבים, המתוארת בסעיף פרוטוקול. על הניתוח, זה הכרחי להכין כמות מספקת של ריאגנט פתרונות (סעיף 1 בפרוטוקול). אלה עמידים למשך מספר שבועות. הפתרון המכילות פוספונאט ואז מכינים (סעיף 2), ואחריו הבחינה ספיחה (קשר של הפתרון פוספונאט עם החומר פרטנית) (סעיף 3) וניתוח של P הכולל בהתאם לשיטה ISO מיניאטורי (סעיף 4).

Protocol

1. הכנה של כל הדרוש פתרונות הקביעה P סה הערה: חלק מהפתרונות המתוארים להלן הכנת מבואר ISO 687828. שיטות הכנה אלה היה מעט הסתגלו לשיטת עבודה זו. דרגת טוהר של כימיקלים הנדרש ניתן למצוא ברשימה המצורפת גשמי. הכנת H2אז4 פתרונות (13.5, 9 ו- 0.9 M H2אז4)התראה: לעבוד תחת fume המנוע. הכנת 13.5 M H2אז4 מילוי גליל 100 מ ל סיים עם 25 מ ל מים ולהעביר אותו לתוך בקבוק זכוכית 100 מ ל, מוקף קוביות קרח בגביע. למלא את אותו משורה 75 מ ל חומצה גופרתית מרוכזת, להעביר אותו. תחת ערבוב המים בבקבוק. התראה: פיתוח חום. לקחת את הבקבוק בזהירות מתוך כשהספל ברגע זה מספיק מקורר (מקסימום 40 ° C). הכנת 9 M H2אז4 (נדרש עבור הכנת molybdate פתרון) מילוי גליל 1 ליטר סיים עם 700 מ”ל של מים ולהעביר אותו לתוך גביע זכוכית 3 L מוקף קוביות קרח בדלי. למלא את הצילינדר 1 ליטר סיים אותו עם 700 מ”ל של חומצה גופרתית מרוכזת, להעביר אותו. תחת ערבוב המים במיכל 3 L. התראה: פיתוח חום. לקחת את הספל 3 L בקפידה מתוך הדלי ברגע זה מספיק מקורר (מקסימום 40 ° C) ולהעביר את התוכן שלה לתוך בקבוק זכוכית 2 ל’. הכנת 0.9 M H2אז4 למלא סטריליות 250 מ כ 100 מ ל מים. העברה מ 25 ל 9 M H2אז4 (ראה 1.1.2) לתוך 250 מ ל סטריליות באמצעות פיפטה הנפחי של 25 מ ל. התראה: פיתוח חום. למלא את 250 מ ל סטריליות במים עד כדי לסמן את הטבעת 250 מ. מקרוב סטריליות עם פקק, לנער אותו מספר פעמים המגון וגם להעביר את התוכן של הבקבוק הנפחי לתוך בקבוק זכוכית 250 מ. הכנה של HCl שטיפה פתרון (כ- 2 מ’)התראה: לעבוד תחת fume המנוע. למלא צילינדר 2 ל’ סיים עם 1 ליטר מים. למלא משורה זו עם 400 מ של 32% HCl (w/w) פתרון. עכשיו להוסיף 600 מ ל מים כדי לזכות הנפח הכולל של 2 ל’ בתוף בוגר. מערבבים תכולת משורה עם רוד (למשל, פיפטה בוגר), העברת תוכן משורה לתוך בקבוק זכוכית 2.5 L. סגור את הבקבוק, לנער אותו הפוך מספר פעמים המגון. שימוש חוזר פתרון זה רק עד שינוי צבע יהפוך לכאורה. לאחר מכן למחוק את הפתרון השטיפה, להכין אחת חדשה. אופן ההכנה של פתרונות HCl (10.2 ו- 2 מ’)התראה: לעבוד תחת fume המנוע. להשתמש 32% HCl (w/w) 10.2 M HCl. הכנת 2 M HCl מילוי סטריליות של 100 מ עם 15 מ”ל של 32% HCl (10.2 ז) באמצעות פיפטה הנפחי של 15 מ”ל. להוסיף עוד 4.67 מ”ל של 32% ב- HCl (10.2 ז) סטריליות באמצעות של micropipette. למלא את סטריליות במים עד כדי לסמן את הטבעת 100 מ. סגור את סטריליות עם פקק, לנער אותו הפוך מספר פעמים המגון, להעביר את התוכן של הבקבוק הנפחי לתוך בקבוק זכוכית 100 מ. אופן ההכנה של פתרונות NaOH (10, 2, 1.5 מ’ NaOH)התראה: לעבוד תחת fume המנוע. שוקל 100.0 g (עבור 10 מ’), 20 גרם (עבור 2 מ’) או 15 גרם (עבור 1.5 M) של NaOH לתוך חבית קטנה, להעביר את התוכן של כשהספל לתוך בקבוקון הנפחי 250 מ. למלא את סטריליות במים עד כדי לסמן את הטבעת 250 מ. סגור את סטריליות עם פקק, לנער אותו הפוך מספר פעמים המגון (זהירות: הפתרון יכול להיות חם). אם גובה מפלס המים כבר לא מתאים סימן טבעת, להוסיף עוד מים (הנפח הכולל השינויים כתוצאה תהליך המסת). להעביר את התוכן של הבקבוק הנפחי לתוך בקבוק פלסטיק 250 מ ל (זהירות: אין להשתמש בבקבוקי זכוכית לפתרונות NaOH). הכנה של K2S2O8 פתרון/השעיה (8.33, 41.67, 50.00 58.33, 66.66 g/L)הערה: תערובות peroxodisulfate מרוכזת אחרת יש צורך זרחן נחישות. מאז חלקם מעל ממגבלת הרוויה של K2S2O8 כ – 50 גרם/ליטר ב- 20 ° C, רצוי לשקול את K2S2O8 ישירות לתוך בקבוק זכוכית חום ויוצקים נפח המתאימים של מים על זה (לעשות לא להשתמש מבחנות הנפחי ההכנה). לשקול g 2.08 (עבור 8.33 g/L), g 10.42 (41.67 g/L), 12.50 (50.00 g/L), g 14.58 (58.33 g/L) או 16.67 g (66.66 g/L) של מוצק K2S2O8 ישירות לתוך בקבוק זכוכית חום 250 מ ל. למלא משורה של 250 מ של מים ושופכים את המים מעל K2S2O8 בבקבוק. מערבבים את תכולת הבקבוק עד כל החומרים הם מומס או עד יש רק עכירות קלה. לבצע את החילוץ של K2S2O8 תחת מערבולת גבוהה על פגים כדי להבטיח כי undissolved K2S2O8 ניתן גם לחלץ כמו homogeneously ככל האפשר. הכנה של פתרון חומצה אסקורבית 100 גרם/ליטר שוקל 50 גרם של חומצה אסקורבית לתוך בקבוקון נפח 500 מ”ל. למלא את סטריליות במים עד כדי לסמן את הטבעת 500 מ”ל. מוסיפים את תוכן סטריליות על פגים עד לחומצה אסקורבית היא התפרקה לחלוטין. זה ייתכן שיהיה צורך לתקן את הרמה של פני המים כדי שזה התואם סימן טבעת על-ידי הוספת עוד קצת מים (להיות זהיר של ערבוב בר נותן נפח כמו גם). ואז להעביר את התוכן של הבקבוק הנפחי לתוך בקבוק זכוכית חום 500 מ. הכנת Molybdate אני פתרון (נדרש לקביעת פוספט) שוקלים 13.0 גר’ מלא (NH4)6מו7O24∙4H2O ישירות לתוך בקבוק זכוכית 100 מ. למלא משורה של 100 מיליליטר מים ויוצקים אותו לתוך הבקבוק. מערבבים את תכולת הבקבוק על פגים עד זה הינו התפרקה לחלוטין. שוקלים 0.35 גרם מוצק C K (SbO)4H4O6∙½H2O ישירות לתוך בקבוק זכוכית טרי 100 מ. למלא משורה של 100 מיליליטר מים ויוצקים אותו לתוך הבקבוק עם K (SbO) ג4H4O6∙½H2O. מערבבים התוכן של הבקבוק עד זה היא התפרקה לחלוטין. למלא משורה של 300 מ של 9 M H2אז4 (ראה 1.1.2) ויוצקים אותו לתוך בקבוק זכוכית חום 500 מ ל. להוסיף את (NH4)6מו7O24∙4H2O הפתרון mL 300 של 9 מטר H2אז4. לאחר מכן להוסיף את K (SbO) ג4H4O6∙½H2O הפתרון תערובת זו. סגור את הבקבוק, לנער אותו מספר פעמים הפוך עבור המגון. הכנה של פתרון Molybdate II (נדרש לקביעת P סה כ) שוקלים 13.0 גר’ מלא (NH4)6מו7O24∙4H2O ישירות לתוך בקבוק זכוכית 100 מ. למלא משורה של 100 מיליליטר מים ויוצקים אותו לתוך הבקבוק. מערבבים את תכולת הבקבוק על פגים עד זה הינו התפרקה לחלוטין. שוקלים 0.35 גרם מוצק C K (SbO)4H4O6∙½H2O ישירות לתוך בקבוק זכוכית טרי 100 מ. למלא משורה של 100 מיליליטר מים ויוצקים אותו לתוך הבקבוק עם K (SbO) ג4H4O6∙½H2O. מערבבים התוכן של הבקבוק עד זה היא התפרקה לחלוטין. למלא משורה של 70 מ ל מים. להוסיף 230 מ ל 9 M H2אז4 (ראה 1.1.2) למים בתוף בוגר (קרי, למלא עד 300 מ ל). בזהירות homogenize בתוכן משורה עם מוט (למשל, פיפטה בוגר). להעביר את התוכן של משורה לתוך בקבוק זכוכית חום 500 מ ל (התוכן הנוכחי: 6.9 M H2אז4). להוסיף את (NH4)6מו7O24∙4H2O הפתרון mL 300 של 6.9 M H2אז4. לאחר מכן להוסיף את K (SbO) ג4H4O6∙½H2O הפתרון תערובת זו. סגור את הבקבוק, לנער אותו מספר פעמים הפוך עבור המגון. הכנת איכות פנימי רגיל (הישגים לימודיים: 1 mg/L ח’2PO4P – 0.9 מ מ גובה2אז4) לייבש כמה גרם של ח’2PO4 בקערת זכוכית קטנים ב 105 מעלות צלזיוס בתנור ייבוש עד החוקיות המוני מושגת, ואז צנני את ח’2PO4 עד לטמפרטורת החדר ב- desiccator. שוקל 0.2197 g ± 0.0002 g2פו ח’4 ישירות מ- desiccator לתוך בקבוקון נפח 1 ליטר ומוסיפים כ- 800 מ ל מים לתוך סטריליות. כעת הוסף 5 מ של 9 M H2אז4 (ראה 1.1.2) הבקבוקון באמצעות פיפטה 5 מ”ל נפח ומילוי הבקבוק עם מים עד ה-1 L טבעת מארק. מוסיפים את תוכן סטריליות על פגים, להעביר את התוכן של הבקבוק הנפחי לתוך בקבוק זכוכית 1 ליטר (התוכן הנוכחי: 50 mg/L ח’2PO4-P 45 מ מ H2אז4). פתרון זה יכול מעתה ואילך לשמש כפתרון מניות עבור הכנת הישגים לימודיים. להעביר 10 מ”ל של פתרון זה לתוך בקבוקון 500 מ”ל נפח באמצעות פיפטה הנפחי של 10 מ”ל, למלא את סטריליות במים עד כדי לסמן את הטבעת 500 מ”ל ומערבבים בתוכן סטריליות על פגים. להעביר את התוכן של הבקבוק הנפחי לתוך בקבוק זכוכית 500 מ”ל (התוכן הנוכחי: 1 mg/L ח’2PO4P – 0.9 מ מ גובה2אז4). פתרון זה הוא הישגים לימודיים. 2. הכנת המכילות פוספונאט Buffered פתרונות שוקל או pipette המאגר הרצוי לתוך בקבוקון נפחי (בריכוז היעד של מאגר 0.01 M ב- 1 ליטר, למשל: 572 µL של 100% AcOH, 2.1014 גר’ CitOH· H2O, 1.9520 גר’ MES, 2.0926 גר’ סחבות, 2.3831 גר’ HEPES, 2.5233 גר’ אפסס, 2.3732 g של CAPSO, 2.2132 g של כובעים, 5 מ של NaOH 2 מ’). למלא את סטריליות כדי כשלושה רבעים עם מים ולהוסיף 1 g/L בעבר מוכן פוספונאט-P מניות פתרון (ריכוז היעד של 1 mg/L P ב- 1 ליטר, למשל, מ 1 ל 1 g/L פוספונאט-P). למלא את הבקבוק במים עד כדי לסמן את הטבעת, ומערבבים את התוכן של הבקבוק על פגים עד כל החומרים הם התפרקה, להעביר אותו לתוך בקבוק זכוכית. תוך כדי ערבוב, התאם את ערך ה-pH הרצוי הפתרון מאגר (למשל, ה-pH 6-MES) עם HCl (למשל, 2 ו- 10.2 מ’) או NaOH (למשל, 2 ו-10 מ’) (התוספת של פתרון חומציים ובסיסיים להימנע כדי למנוע מיותר עלייה של כוח יוניים). כדי לקבוע ריכוז פוספונאט-P, להמשיך על פי שלב 4. 3. הליך הבדיקה ספיחה לשטוף את החומר מסנן ביסודיות עם מים מזוקקים (למשל, מעל מסננת עם רשת שינוי בגודל של 0.5 מ מ), ואז לייבש אותו ב- 80 מעלות צלזיוס.הערה: ניתן להשהות את הפרוטוקול פה. שוקלים את החומר מסנן (למשל, הידרוקסיד ferric פרטנית) לתוך שפופרת צנטרפוגה 50 מ.הערה: ניתן להשהות את הפרוטוקול פה. במהירות למלא את הצינור צנטריפוגה 50 מ עם הפתרון המכילות פוספונאט משלב 2 עד כדי לסמן 50 מ. לסגור את הצינור ובמהירות. תהדק את זה לתוך מסובב פועל (הזמן קשר מתחיל מעתה ואילך). לסובב את הצינור ב 20 סיבובים לדקה עבור כמות מסוימת של זמן (למשל, 1 h). לסנן כ 10-20 מ ל תגובת שיקוע עם מסנן מזרק (0.45 µm גודל הנקבוביות) לתוך בקבוק זכוכית ריקים.הערה: ניתן להשהות את הפרוטוקול פה. לקבוע את ערך ה-pH פילטרט של והמשך כדי לקבוע את פוספונאט-P ריכוז בשלב 4. במקרה של חוקרים פוספט ספיחה, להמשיך עם שלב 5. 4. קביעת סה כ P (פוספונאט-P) לפי ISOמיני הערה: ההליך הבא מוצג גם באיור3. העברה של aliquot לדוגמה כדי לנתח (Vלדוגמה, מקסימום 4 מ”ל) באמצעות micropipette לתוך בקבוקון פקקי בורג 10 מ”ל (המבחנה כולל הכובע צריך להיות שטופים מראש עם HCl (ראה 1.2) ו- H2O מיובשים -80-100 מעלות צלזיוס).הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן. להוסיף מים עם micropipette כדי להשיג את הנפח הכולל של 4 מ ל יחד עם הדגימה בעבר הוסיף (Vמים = V 4 מ”ל–לדוגמה).הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן. הוספת 0.2 מ של 0.9 M H2אז4 פתרון (ראה 1.1.3) באמצעות של micropipette. אם יש ריכוז של NaOH M 1 במדגם, כפי שקורה לעיתים קרובות עם פתרונות התחדשות, הוספת 0.2 מ של 13.5 M H2אז4 פתרון (ראה 1.1.1) (זהירות: פתרון זה של חומצה גופרתית מרוכזים מאוד).הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן. להוסיף 4.8 מ של K2S2O8 פתרון/השעיה (ראה 1.5) הריכוז של אשר תלוי על המאגר הכלולים במדגם (המקביל ISO-0.01-1 M NaOH: 8.33 g/L K-2S-2O-8; 0.01 M CitOH, AcOH, MES: 41.67 g/L; 0.01 M מגבים, מכשירי: 50.00 g/L; 0.01 M HEPES: 58.33 g/L; 0.01 M אפסס, CAPSO, כובעים: 66.66 g/L). סגור את המבחנה בפקק בחוזקה, לנער את זה. מחממים את המבחנה, תרמוסטט-148-150 ° C עבור 1 h. לקחת את המבחנה מחוץ התרמוסטט ולתת לזה להתקרר עד לטמפרטורת החדר.הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן. פתח את המבחנה והוסף 0.4 מ של פתרון NaOH 1.5 M (ראה 1.4).הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן. הוספת 0.2 מ ל 100 גרם/ליטר חומצה אסקורבית פתרון (ראה 1.6). לאחר מכן, הוסף 0.4 mL molybdate II פתרון (ראה 1.8). סוגרים את הצנצנת, נהפוך אותו עבור המגון. לחכות מינימום 15 דקות לכל היותר 4 שעות צבע צורה. למדוד את ספיגת ספקטרלי (א) באורך-גל של 880 ננומטר באמצעות של photometer. לבצע את השלבים 4.1-4.13 באופן קבוע עבור 4 מ”ל של מים (מצפניעיוור) כמו גם עבור 4 מיליליטר הישגים לימודיים (ראה 1.9). חישוב סך P או ריכוז פוספונאט-P של המדגם ניתוח על בסיס ספיגת ספציפי של המדגם ניתוח (א), ספיגת של המדגם עיוור (עיוור) ונפח מדגם (Vלדוגמה) באמצעות הפעולות הבאות משוואה (0.287 תואם השיפוע של קו כיול עם וואקום 1 ס מ, ניתן לסטות בהתאם photometer): 5. קביעת o-פו43 — P לפי ISOמיני הערה: שיטה זו נחישות יכול לשמש כאשר ספיחה של אי-אורגנית אורתופדיה-פוספט על חומרים מגורען מסנן להיחקר. במקרה זה, לדוגמה כדי להיבדק לא קיימת להתעכל. העברה של aliquot לדוגמה כדי לנתח (Vלדוגמה, מקסימום 9.4 מ ל) על-ידי micropipette לתוך בקבוקון פקקי בורג 10 מ”ל (המבחנה כולל הכובע צריך להיות שטופים מראש עם HCl (ראה 1.2) ו- H2O מיובשים -80-100 מעלות צלזיוס).הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן. להוסיף מים עם micropipette כדי להשיג את הנפח הכולל של 9.4 מ ל יחד עם הדגימה בעבר הוסיף (Vמים = V 9.4 מ ל–לדוגמה).הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן. הוספת 0.2 מ ל 100 גרם/ליטר חומצה אסקורבית פתרון (ראה 1.6). לאחר מכן, להוסיף מ 0.4 ל molybdate אני פתרון (ראה 1.7). סוגרים את הצנצנת, נהפוך אותו עבור המגון. לחכות מינימום 15 דקות לכל היותר 4 שעות צבע צורה. למדוד את ספיגת ספקטרלי (א) באורך-גל של 880 ננומטר באמצעות של photometer. לבצע את השלבים 5.1-5.7 באופן קבוע עבור 9.4 מ ל מים (מצפניעיוור) כמו גם עבור 4 מיליליטר הישגים לימודיים (ראה 1.9). על בסיס ספיגת ספציפי של המדגם ניתוח (א), של המדגם עיוור (עיוור) ונפח מדגם (Vלדוגמה), הריכוז אורתופדיה-פוספט-P של המדגם ניתוח יכול להיות מחושב באמצעות המשוואה ב- 4.15.

Representative Results

דוגמה isotherms צבר עם ההליך המוצעאיור 4 מראה דוגמה של התוצאות צבר בשעת החלת פרוטוקול במקרה של חקירת ספיחה של NTMP על ידי GFH ב ערכי pH שונים. NTMP נבחר בגלל, עם שלוש קבוצות פוספונאט, זה פוספונאט קנאס עבור לקשת רחבה של phosphonates אפשרי אשר מספר קבוצות פוספונאט משתנה בין אחד (PBTC) ו-5 (DTPMP). יתר על כן, המסה טוחנת של NTMP (299.05 g/mol) ממוקם גם בטווח הביניים של phosphonates (HEDP: 206.03 g/mol, DTPMP: 573.20 g/mol). איור 4, איזוטרמות, דהיינו, הטעינה של פוספונאט מעל הריכוז פוספונאט שיורית, מתוארים ב מאגרים שונים וערכי pH לאחר זמן מגע של ח’ 1 קשר יותר פעמים יכול להוביל רצוי שחיקה של החומר בשל יותר מדי זמן המגע בין החלקיקים. עבור כל איזותרמה, פתרון עם 1 מ ג/ליטר NTMP-P ו, תלוי בטווח ה-pH הרצוי, מאגר ירידה בריכוז 0.01 M היה מוכן, מותאם ערך pH ההתחלתית של HCl או NaOH. זה היה 4.0 (AcOH), 6.0 (MES), 8.0 (אפס), 10.0 (כמוסות) ו- 12.0 (NaOH). בהתאם הריכוז GFH, בשל הזמן קשר 1 h, ערך ה-pH בפתרון לשינוי על-ידי מספר מרבי של 2.0: 4.0-6.0 (AcOH), 6.0-7.3 (MES), 8.0-8.2 (אפס), 9.4-10.0 (כמוסות), 10.9-12.0 (NaOH). PZC של GFH הוא 8.6 כ, אז זה תוצאתי כי ערך ה-pH במקרה ערך ה-pH קבוע > 8.6 ירד עקב מגע עם GFH, גדל ב- pH הערך < 8.6. רחוק משם זה מותאם ערך pH היה מ- 8.6, השינוי pH היה חזק יותר. איור 4 : טעינה של NTMP (בראשי תיבות ריכוז של 1 mg/L NTMP-P) על גבי פרטנית הידרוקסיד ferric עצומות בריכוזים של 0.7 – 14 g/L לאחר זמן מגע 1 h בטמפרטורת החדר. המאגרים הבאים בריכוזים של 0.01 מול/ליטר שימשו את הערכים שהוזכרו pH בגרף: AcOH (pH 4.0-6.0), MES (pH 6.0 7.3), אפס (pH 8.0-8.2), כובעים (pH 9.4-10.0), NaOH (pH 10.9-12.0). העקומות המותווים הם פרוינדליך על isotherms. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. כל isotherms באיור 4 עוצבו לפי הדגם באמצעות המשוואה פרוינדליך על (ערכים R² משמאל לימין עם הגדלת pH: 0.875, 0.905, 0.890, פרטית 0.986, 0.952; n הערכים המתאימים: 2.488, 3.067, 4.440, 2.824, 1.942; ערכי KF מקבילים: 0.619 0.384, 0.260, 0.245, 0.141). ב- pH לערכים של 4-6, טעינה של עד 0.55 מ ג ש-NTMP-P/g הושגה, אשר תואמת mg 1.8 NTMP/g. ערך ה-pH גבוה יותר, נמוך יותר הרמה של ספיחה. ברזל והידרוקסידים יש מספר גדול של קבוצות Fe-או על פני השטח, אשר עשוי להיות protonated או deprotonated בהתאם לערך ה-pH. עם העומק של ערך ה-pH, השטח הוא בעיקר protonated, דהיינו, טעונה באופן חיובי, מה שאומר phosphonates multidentate, אשר מחויב באופן שלילי על פני הטווח pH כמעט כולו, נמשכים. ערך ה-pH גבוה יותר משמרות את המטען של פני השטח הידרוקסיד ברזל בכיוון שלילי, אשר בתורו מוביל לדחיה אלקטרוסטטית מוגברת7. מעניין, אפילו ב- pH 12, המתאים או– ריכוז של 0.01 M, ספיחה אירעה. לכן, עבור desorption מוצלח, NaOH פתרונות עם ריכוז גבוה יותר יש להשתמש. לעומת התוצאות של חוקרים אחרים, הטעינה המרבי של עד 0.55 מ ג NTMP-P/g GFH בעבודה זו נראה נמוכות למדי. . Boels et al. נמצאו 14 טעינה מקסימלית של 71 מ ג NTMP/g של GFH, המתאים 21.7 מ”ג של NTMP-P/g GFH בניסויים שלהם עם תרכיז סינתטי אוסמוזה הפוכה עם 30 mg/L NTMP (9.3 mg/L NTMP-P) ב- pH 7.85. הם השתמשו GFH אבקת ונסערת הפתרון סינתטי, אשר הכיל HCO3– אשר משמש גם מאגר, במשך 24 שעות ביממה. לכן, התוצאות שלהם לא יכולה להיות ישירות לעומת ממצאי עבודה זו, כפי שהם השתמשו ריכוז גבוה יותר הראשונית אבקת GFH, אשר עשויה להוביל אל פני שטח גבוה ותוצאות, לכן, ספיחה ביצועים טובים יותר. בנוסף, הזמן קשר היה משמעותית יותר כמו עבודה זו. Nowack ואבן7 ערכו ניסויים עם פתרון NTMP מיקרומטר 40 (3.72 מ”ג של NTMP-P/L) בתערובת גתיט 0.42 g/L ב- pH של 7.2. הפתרון היה מנוער כבר שעתיים מוביל לרחבת טעינה מקסימלית כ – 30 מיקרומטר NTMP/g גתיט (2.79 מ”ג של NTMP-P/g). 1 מ מ מגבים שימשה חיץ. שוב, התוצאות לא ניתן להשוות ישירות התוצאות של העבודה בשל ריכוז גבוה יותר פוספונאט הראשונית. בנוסף, slurry, שכללה להקות גתיט, היו פני שטח גבוהה. עם זאת, הצורות של isotherms מ. Boels et al. 14 ו Nowack ואבן7 מסכים עם אלה של עבודה זו, כל אחד מהם יכול להיות מצויד היטב על ידי המודל פרוינדליך. ההשפעה של המאגר על פוספונאט ספיחה וריכוז מאגר הדרושיםניסויים קודמים כדי לקבוע את קינטיקה ספיחה הראתה כי גם עם השימוש במאגרים, ערך ה-pH של שיווי משקל הינו נגיש בתוך תקופה קצרה מאוד של זמן. את ה-pH ניתן לסטות באופן משמעותי מהערך pH שהוגדר בעבר בפתרון המכילים פוספונאט (pH מנוכי עונתיות). PH שיווי משקל זה נוטה PZC של החומר מסנן, אשר היה 8.6 עבור הידרוקסיד ferric פרטנית שנדונו כאן (על פי חקירות משלו). לכן, ניתן להניח כי ערך ה-pH אחרי הפעם קשר (pH הסופי) הוא מכריע עבור היקף אשר מתרחשת ספיחה של פוספונאט. איור 5: שמאל: טעינה של NTMP (בראשי תיבות ריכוז של 1 mg/L NTMP-P) על גבי 2.5 g/L הידרוקסיד ferric פרטנית כפונקציה של ערך ה-pH בריכוזים שונים מאגר לאחר זמן מגע של 1 h. מימין: השוואת הערך pH לאחר זמן מגע 1 h עם ערך pH להגדיר הפתרון מניות לפני מגע עם הידרוקסיד ferric פרטנית בריכוזים שונים של מאגרי AcOH, MES, מגבים, אפסס, CAPSO, כובעים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. בדיאגרמה הימני באיור5, ערכי pH שנקבעו בפתרון המכילות NTMP בריכוזים מאגר שונים מושווים עם ערכי pH הסופי לאחר המגע h 1 בין 1 mg/L NTMP-P ו- 2.5 g/L GFH. זה הופך להיות ברור כי מתאם מסוים בין ערך pH קודם לכן הגדרת בפתרון ערך ה-pH הסופי היה רק השגה, ובכך שינוי pH יחסית אמין היה אפשרי רק כאשר שימשו מאגרי בריכוזים של 10 מ מ. זה משתקף בפונקציה המתאם נקבע באמצעות רגרסיה הפולינומית ולא לשכפל בדיאגרמה בצד הימין. העובדה כי במקרה של מאגר ריכוזים מתחת 10 מ מ pH ערכים של 2-4 חייב להיות מוגדר מראש על מנת לקבל ערכי pH הסופי של 6-7 מראה כי נבואתו של ערך pH הסופי, אשר הוא מכריע עבור ספיחה, ובכך ביצוע בטוח f בדיקות ספיחה או ריכוז מאגר כזה היו מאתגרים. בדיאגרמה שמאל איור 5, היקף ספיחה של 1 mg/L NTMP-P-2.5 g/L GFH מתואר כפונקציה של ערך ה-pH הסופי עבור מאגר שונים ריכוזים. בהנחה של תלות לינארית ההעמסה על ערך ה-pH בטווח ה-pH לפי 4-12 להמשוואה y = ax + b הערכים המחושבים על-ידי רגרסיה ליניארית עבור כל ריכוזי מאגר חקר היו דומות מאוד (10 מ מ: = −0.0673, b = 1.0914, R² = 0.9837; 6.6 מ”מ : = −0.0689, b = 1.1047, R² = 0.9512; 3.3 מ מ: = −0.0672, b =-0.0672, R² = 0.9570; מ מ 0: = −0.0708, b = 1.157, R² = 0.8933). מקדם הדטרמינציה, אשר היה הגבוה ביותר עבור מאגר 10 מ מ, הראו בבירור כי לריכוז מאגר זה לא רק ערך ה-pH הסופי היה קל יותר להתאים, אבל גם התוצאות האמינות ביותר ביחס ספיחה הושגו. רק את הקורס ללא מאגר מציין סטיות האפשר של היקף ספיחה בין pH 5 ו- 7. עם זאת, על מנת להשיג ערכי pH הסופי אלה בלי חציצה, נמוך מאוד ערכי pH היה להגדיר בהפתרון מניות, אשר חלקם היו רק מעט מעל 2. לאור ההבדל חזקה מאוד בין pH מנוכי עונתיות ו- pH הסופי, אפשרי, לכן, כי ערך ה-pH הסופי היה לא החלטי על היקף ספיחה במקרה של מאגר לא. לפיכך יש להניח כי השימוש במאגרים טוב מוזכרת טבלה 1 שאין לו השפעה מהותית על ספיחה של phosphonates אל GFH, כלומר, אין תחרות לאתרים ספיחה בין פוספונאט של המאגר. סלקטיביות כזו נפוצה רק כי ספיחה של NTMP אל GFH נובע בעיקר בשל היווצרות מונו – ו קומפלקסים bidentate15. מאגרי טוב, מצד שני, יש נטייה קטנה בצורת מכלולי מתכת17,19, וזו הסיבה NTMP רצוי נמדד על ידי GFH. במקרה של adsorbents עם משטח פחות קוטבית, כגון פחם פעיל, ניתן להניח כי מאגרי טוב גם תופסים אתרים חינם ספיחה, ובכך להשפיע על ספיחה של פוספונאט. לכן לא מומלץ השימוש במאגרים אלה כדי ללמוד על ספיחה של phosphonates על פחם פעיל. כיול של ISO מיני שיטת ותאימות עם ISOאיור 6 מציגה את הקווים כיול באמצעות איכות פנימי רגיל (הישגים לימודיים: 1 mg/L ח’2PO4P – 0.9 מ מ גובה2אז4) לפי ISO 6878, כמו גם שיטתמיני ששונה ISO עבור P ו- o-פו סה כ4 3 — P נחישות. בהתבסס על רגרסיה ליניארית, הפונקציה כיול שקול ל- ISO 6878 היה y = 0.0033 + 0.2833 x (R² = 0.99978). רגרסיה ליניארית חלה על הווריאציה ולמחקר על נחישות פוספט, גרמו כיול הפונקציה y = 0.0058 + 0.2864 x (R² = 0.99999). עם y = 0.0020 + 0.2890 x (R² = 0.99985) הפונקציה כיול לקביעת P הכולל בהתאם לשיטהמיני ISO היה דומה מאוד ומדויק מאוד גם כן. כל המשתנים היה מקדם גבוה מאוד של נחישות, מה שאומר כי השיטהמיני ISO לא מתפשרים דיוק על ידי צמצום של אמצעי האחסון מדגם חמישית. המשוואה ההמרה נקבע על-ידי הפונקציות כיול לקביעת ריכוז P במדגם ניתוח מ absorbances ספקטרלי נמדד ניתנת בפרוטוקול בשלב 4.15. הניסיון הוכיח כי ספיגת המדגם עיוור יכול בדרך כלל להיות מוזנח מאז ב 880 ננומטר האות הנפלטת את photometer יכול לקפוץ בעוצמה רבה בטווח מדידה קטנה מאוד. לפיכך, ערך נמדד של 0.287 בווליום מדגם 4 mL (ISOמיני) תאמו ריכוז זרחן של 1 mg/L פ איור 6: קווים כיול לקביעת סכום P ואורתופדיה-פוספט-P לפי ISO 6878 ו- ISOמיני. הישגים לימודיים (1 mg/L ח’2PO4P – 0.9 מ מ גובה2אז4) היה על פי נקודת 1.9 של הפרוטוקול. עבור פעולת השירות ISO, מנת. משכל שימש aliquots של 4, 8, 12, 16 ו- 20 מ”ל ועל שיטת ISO ששונהמיני aliquots של 0.8, 1.6, 2.4, 3.2 ו- 4.0 מ”ל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. הסבירות וכמויות מאגר תלוית מינון של ISO מיני שיטהכפי שהוזכר כבר, שינוי pH אמין במבחן ספיחה אפשרי רק עם ריכוז מאגר של 0.01 M. עם זאת, ריכוז מאגר כזה דורש K2S2O8 אסתדר יותר שצוינה ב- ISO 6878 למאגרי רוב. בנוסף, ISO קובע כי יש להגדיר את ערך ה-pH 3-10 באמצעות בדיקה pH לאחר עיכול. כיוון כזה שינוי ה-pH לא יכול להתבצע בבקבוקון פקקי בורג קטן, הכמות התאמת המינון NaOH לפתרונות מאגר שונים היה להיקבע. איור 7 מציג את ספיגת של פתרונות שונים המכיל מאגר עם 1 מ ג/ליטר NTMP-P כאשר אלה היו עם K2S2O8 בכמות לפי ISOמיני מתעכל מטופלים עם כמויות משתנות של NaOH לאחר עיכול. בהתאם לכך, כל מטריצה התבססה על ההליך הבא: 4 מ של פתרון היה מעורבב עם 0.2 מ ל 0.9 M H2אז4, מסופק עם כמויות8 2O2S K שונה, התמלא H2O לאותה הנפח הכולל של 9 מ. זה היה מתעכל עכשיו לפי הפרוטוקול (1h-148-150 ° C). לאחר קירור, היו בכמות NaOH הוסיף, מלא עד הנפח הכולל של 9.4 מ עם H2O. לאחר מכן, נוספו 0.2 מ ל חומצה אסקורבית פתרון ו- 0.4 מ של הפתרון השני molybdate. הקביעה של ספיגת (880 ננומטר) בוצע 4 שעות לאחר התוספת של ריאגנטים צבע אלה. הפעם נבחר כדי להבטיח כי ספיגת ספציפי היה יציב. פתרון עם 1 מ ג/ליטר NTMP-P ו- 1 M NaOH נחקר גם. עם זאת, במקום של2O2S. K8 ואת כמויות NaOH, H2אז4 כמויות היו מגוונות כדי להבטיח כי ה-pH היה מספיק נמוך לעיכול. הערך יישוב ספיגת היה 0.287 (ראה כיול קו ב איור 6). לפיכך, איור 7 ערכים אלה מוצגים בירוק בהיר המעו משווי זה היעד באמצעות מספר מרבי של 5%. ערך אחד במטריצה כל מודגשת בצבע ירוק כהה. זה מסמן את K2S2O8 והכמויות NaOH המינון המומלץ עבור השיטה הרגילה שלמיני ISO עבור סוג זה של בופר. איור 7: ספיגת ספקטרלי (× 1000) פתרונות שונים פוספונאט, מאגר-המכילים עם שונה K2S2O8 ו- NaOH המינון כמויות באורך-גל של 880 ננומטר ב ביולוגיה מולקולרית 1 ס מ. נוהל: פתרון 4 מ”ל (כפי שמוצג באיור ומותאמת לצרכי pK הערך של המאגר הותאם לפי pK התרמודינמית הערכים של גולדברג. et al. 20 כדי ריכוז של 0.01 M ו- 25 ° C31) הוצב בקבוקון פקקי בורג 10 מ”ל, מעורבב עם 0.2 מ של 0.9 M H2אז4 ועם כמויות שונות של K2S2O8 (כפי שמוצג באיור). מים ואז נוסף כדי לקבל את הנפח הכולל של 9 מ עבור כל הדגימות לפני עיכול. עכשיו הבקבוקונים היו מחומם ב התרמוסטט-148-150 ° C עבור h 1 (מערכת העיכול). לאחר קירור לטמפרטורת החדר, כמויות שונות של NaOH (כפי שמוצג באיור) נוספו, עם התוספת של מים, זה היה הבטיחו כי הנפח הכולל של 9.4 mL היה נוכח כל המבחנות. 4 שעות לאחר תוספת של 0.2 מ”ל של פתרון חומצה אסקורבית ו- 0.4 מ של molybdate II פתרון, ספיגת ב 880 ננומטר הייתה נחושה. במקרה של פתרון l (1 מ ג/ליטר NTMP-P ב- 1 M NaOH), הסכום של H2כדי4 היו מגוונים במקום K-2S-2O-8. כאן, כמות NaOH עצומות כל הדגימות תאמו 0.4 מ של NaOH M 1.5, כלומר, mmol 0.60 של NaOH. ירוק בהיר: 5% המרבי, סטייה ערך היעד: 287. ירוק כהה: ההגדרה המומלצת עבור פתרון זה המכיל מאגר של פוספונאט. מקווקו: בקלה, קו ישר: ThOD. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת. למרות התנאים חותכות מוכרח להיות בתהליך היווצרות צבע ואת יתר K2S2O8 עלולים להפריע זה, התוצאות עבור פתרונות ו- b (איור 7), אשר אין (משכל) או רק כמות קטנה מאוד של K2 S2O8 (רק NTMP בלי מאגר) נדרשת, הראה כי כמויות גבוהות יותר של K2S2O8 מהנדרש לא באופן אוטומטי להוביל ירידה פתאומית ספיגת. זה צריך להיות גם שהוזכרו כאן את phosphonates אחרים בפתרונות אנלוגיים b פתרון עם 1 מ ג/ליטר PBTC-P (ספיגת: 0.3005), 1 מ ג/ליטר HEDP-P (0.3035), 1 מ ג/ליטר EDTMP-P (0.2952) או 1 mg/L DTPMP-P (0.2936) היו מתעכל לחלוטין באמצעות ה-ISOמיני שיטת לפי הפרוטוקול עם 0.04 g K2S2O8 ו- 0.6 mmol NaOH. לכן, בשיטה זו יכול לשמש גם עבור phosphonates חוץ NTMP. טבלה 1 מציגה את הדרישה חמצן תיאורטי (ThOD) עבור החמצון של כל המאגר ואת הדרישה חמצן כימית (COD) נמדדת בפתרון מאגר 0.01 M הע ח LCK 514 cuvette אימונוגלובולינים. זה ידוע הזה dichromate אשלגן, חמצון המשמש לקביעת סיבת המוות, אינו מתחמצן חנקן אורגני מאוגד32. למאגרי טוב, הדג שנמדד היה תמיד בין הסכום תיאורטי עבור החמצון של C ו- H החמצון של C, H ו- S. רק עבור מאגרי עם קבוצה C-הו (HEPES, אפסס, CAPSO) הערך שנמדד שיתאימו ערך תיאורטי עבור חמצון של C, H ו- S. במאגרי שאינן מכילות קבוצה C-הו (MES, סחבות, כמוסות), הקבוצה sulfo מן הסתם לא יורד לחלוטין כדי חומצה גופרתית. עבור פתרונות 7 c כדי 7j, ניתן לראות בבירור כי K2S2O8 כמויות באופן משמעותי מתחת כמות סוכן חמצון הנדרש על פי הדג מאגר, ללא תלות כמות NaOH, לא לתרום ההישג של ערך היעד. ב- 10 מ”מ, המאגר בפתרונות אלה היה ריכוז של – 1000 פעמים גבוה יותר מזה של NTMP. אם המאגר אינו מתעכל, זה אין אפשרות להבטיח כי יכול להיות תחמוצת לחלוטין פוספונאט. רק K2S2O8 כמויות מעבר הדג תרם הפרי אמין של ערך היעד. לכן, זה לא היה נחוץ עבור כל מאגרי להחיל את הדרישה חמצון תיאורטי עבור חמצון מלא המאגר (ThOD) כי החנקן וכמובן גם עבור כמה מאגרים, הקבוצות sulfo היו לא לגמרי רקובה. כל סוכן חמצון מעבר הדג לא הגיבו עם המאגר, לפיכך, היה מספיק עודף של K2S2O8 להתחמצן את פוספונאט. NTMP מכיל גם חנקן. למרות זה עשוי לא להיות לגמרי תחמוצת כדי טונות, פוספונאט כל קבוצות הם ללא ספק מחומצן כדי פוספט. אחרת, אחד לא ימצא את ספיגת כי קיים במשך 1 mg/L פ עודף בשפע של K-2S-2O-8 עשה בהחלט גם לתרום חמצון להשלים את פוספונאט, אך לאחר העיכול כמה K2S2 O8 עדיין היתה נוכחת ו יכול להגיב עם חומצה אסקורבית, אשר יש צורך ההפחתה של המתחם molybdate הכחול-פוספט. התוצאה הייתה ספיגת נמוך יותר ערך היעד. בכל שורה, ספיגת עלה עם כמות NaOH החל מכמות מסוימת של NaOH. לפיכך, גם עלה כי מתחת הסכום של סוכן חמצון הנדרש על פי הדג של המאגר, הערך שנמדד ספיגת יכול להיות לפי ערך היעד, למרות NTMP היה ברור לא לגמרי מתעכל (ראה פתרונות 7 c, 7f, ו 7 שעות). במקרה זה, לעלייה ספיגת היה עקב ירידה עצמית של יונים molybdate עקב נמוך מדי [H+]: [מו] יחס26, ו בכל תכתובת לכן היה אקראי. בהתאם לכך, עם K2S2O8 לכמויות גבוהות, NaOH יותר יכול לשמש לאחר עיכול, K2S2O8 מפחית את ערך ה-pH. בתחום פתרונות רוב, ספיגת היה גם לפי ערך היעד גם אם אין מינון NaOH הוחל. לעיתים, עם זאת, לחריגות ערך זה התרחשה, אשר ייתכן כי העדר של NaOH הביא העובדה כי אופטימלי [H+]: [מו] יחס לא נשמר והפך וכך מורכב הצבע לא יציב. לכן, ללא התחשבות הפתרון ניתוח, במינון של 0.6 mmol NaOH מומלץ, כמו, ובכך, מתחמי צבע התבררה היציב ביותר. התחדשות פתרונות לעיתים קרובות יש ריכוז של 1 M NaOH. במקרה אחד כזה מכוסה על ידי l מטריצה. כאן, זה הוצגה שרק ספקטרום צר מאוד של H2כדי4 מינון מותר, להוכיח כי השימוש של בדיקה pH כדי להתאים את ה-pH לאחר עיכול עשוי להיות הליך בטוח יותר כאן. כל הערכים ספיגת ירוק כהה איור 7 (n = 12), שהוסב ריכוז P מוחלט על פי קו כיול איור 6, תספק ערך הממוצע של 1.013 מ ג/ל’ סטיית התקן היא 0.014 מ ג/ל’ סטייה טיפוסי ערך היעד (1.000 mg/L) ולכן הוא רק 0.11-2.67% ((1.013––0.014 1.000) / 1.000 × 100% = 0.11%; (–1.013 + 0.014 1.000) / 1.000 × 100% = 2.67%). זה מראה על רמת דיוק גבוהה של השיטהמיני ISO.

Discussion

החשיבות הגוברת של phosphonates מחייב מחקר אמין שיטות של הסרת תרכובות אלו בשפכים כדי להגן על טיפול בשפכים או גופי מים המקבל. בזמן הנוכחי, בוצעו מחקרים מעטים מאוד על הסרת phosphonates של שפכים תעשייתיים⁵^,¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴^,¹⁶. ההליך שהוצגו כאן מראה כי חקירות מצ ח בנוגע חיסול של phosphonates על ידי ספיחה על קוטב תחמוצת ברזל המכיל חומרי, הידרוקסיד ferric ממוקדת בפרט, יכול להיות בוצעו במהירות ובאמינות כאשר לפי פרוטוקול נתון.

נקודת ההכרעה ספיחה מחקרים הינה שמירה על ערך ה-pH. זה לא יכול להיעשות תוך סיבוב צנטריפוגה צינורות ללא שימוש מאגר. במאמר זה, זה הוצג כי מאגרי טובה לאפשר הסתגלות pH מקובלת רק על ריכוז של 0.01 M ויש אפילו ב ריכוז זה אין השפעה משמעותית על ספיחה של phosphonates אל GFH. היישום של מאגרי טוב הוא גם הסיבה מדוע ההליך המובאים כאן אינם יכולים לשמש עבור מחקרים על ספיחה של phosphonates על גבי חומרים מעדיף לא קוטביים כגון פחם פעיל. מאגרי טוב להתחרות עם phosphonates בחינם אתרים ספיחה.

מאז הניתוח ישירה של phosphonates באמצעות HPLC²² או IC-ICP-MS²¹ הוא מאוד מורכב ויקר, השיטה הציג מרמז כי פוספונאט לאחר מגע עם adsorbent יש למדוד באופן עקיף באמצעות קביעת של P. סה שיטה סטנדרטית (ISO 6878²⁸) משמש בדרך כלל עבור קביעת P הכולל, שבו מתבצע עיכול החוצה באמצעות H₂אז₄ ו- K₂S₂O₈ על גזייה, ערך ה-pH ואז מוגדר 3-10 באמצעות NaOH, מורכב צבע כחול (עוצמת הצבע של אשר היא לינארית פרופורציונלי לריכוז פוספט) נוצר בעזרת חומצה אסקורבית ופתרון molybdate. שיטה סטנדרטית זו עבודה מאוד, זמן רב, ולכן משתנה מהר יותר של השיטה ISO (ISO_מיני) פותחה. השיטה_מיני ISO מפחית את הנפח הכולל חמישית. העיכול מתרחש בנוחות תרמוסטט והמנה NaOH לאחר עיכול הוא קבוע. שיטה זו מאפשרת מספר רב של זרחן האישושים יבוצע בתוך זמן קצר מאוד, זה לא מספק דיוק לעומת השיטה ISO.

כל מאגר יש בקלה שונים. בנוסף, ריכוז גבוה יחסית המאגר נחוץ 0.01 M אומר כי, על מנת להבטיח העיכול מספקת של המרכיבים לדוגמה, סכומים גבוהים משמעותית של סוכן חמצון צריך להיות עצומות מאשר זה כאמור בשיטה ISO. אם המינון₈ K₂O₂S הוא נמוך מדי או גבוה מדי, שגוי תוצאות המדידה להתרחש. השיטה_מיני ISO, המינון הזה-₈ O₂₂S K ובכך מותאם למאגר כל אחד בנפרד. נקודה קריטית נוספת היא המינון של NaOH. ככלל, יש התחדשות פתרונות NaOH ריכוזי > 0.1 M. על מנת להימנע מכך [H⁺]: [מו] היחס הדרוש היווצרות מורכבות²⁵^,צבע²⁶ היא לא פעלה בהתאם להצהרה, התאמה נכונה של H₂אז כמות₄ לפני לעיכול ולכן הכרחי. הבעיה מתעוררת כאשר הפתרון התחדשות שימוש חוזר מספר פעמים, וכך לשנות את ערך ה-pH שלו ודג בקלה. כיוון מדידה אמין ופשוט pH אינה אפשרית בקאפ בורג בקבוקונים הסתגלות pH המתאים לא מסופק, השיטה_מיני ISO המובאת כאן, מגיע לכן את הגבולות שלה עבור דגימות בערכי ה-pH מאוד גבוה. פתרונות התחדשות ולכן מומלץ להשתמש בשיטת ISO.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

המחברים אסירי תודה על התמיכה הכלכלית על ידי ווילי-הייגר-Stiftung, שטוטגרט. כן נרצה להודות העובדים של Zschimmer & שוורץ Mohsdorf GmbH & ושות’ KG מתן דוגמאות פוספונאט.

Materials

Sulfuric acid (H₂SO₄)	Merck (Darmstadt, Germany)	1120802510	98% (p.a.)
Hydrochloric acid (HCl)	VWR Chemicals (Fontenay-sous-Bois, France)	20254.401	32% (AnalaR NORMAPUR, p.a.)
Sodium hydroxide (NaOH)	Merck (Darmstadt, Germany)	1064981000	≥99% (p.a.)
Citric acid monohydrate (CitOH∙OH)	VWR Chemicals (Fontenay-sous-Bois, France)	20276.292	99.9% (AnalaR NORMAPUR, p.a.)
Acetic acid (AcOH)	VWR Chemicals (Fontenay-sous-Bois, France)	20104.334	100% (p.a.)
2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES)	SigmaAldrich (St. Louis, MO, USA)	M3671-250G	≥99%
3-(N-morpholino)propanesulfonic acid (MOPS)	SigmaAldrich (St. Louis, MO, USA)	M1254-250G	≥99.5%
4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES)	SigmaAldrich (St. Louis, MO, USA)	H3375-250G	≥99.5%
4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazinepropanesulfonic acid (EPPS)	SigmaAldrich (St. Louis, MO, USA)	E9502-250G	≥99.5%
N-cyclohexyl-2-hydroxyl-3-aminopropanesulfonic acid (CAPSO)	SigmaAldrich (St. Louis, MO, USA)	C2278-100G	≥99%
N-cyclohexyl-3-aminopropanesulfonic acid (CAPS)	SigmaAldrich (St. Louis, MO, USA)	C2632-250G	≥98%
2-Phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC)	Zschimmer & Schwarz (Mohsdorf, Germany)	CUBLEN P 50	50 % technical
1-Hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid monohydrate (HEDP·H₂O)	SigmaAldrich (St. Louis, MO, USA)	54342-50G	≥95,0 %
Nitrilotris(methylene phosphonic acid) (NTMP)	SigmaAldrich (St. Louis, MO, USA)	72568-50G	≥97,0 %
Ethylenediamine tetra(methylene phosphonic acid) (EDTMP·1.4H₂O)	Zschimmer & Schwarz (Mohsdorf, Germany)	–
Diethylenetriamine penta(methylene phosphonic acid) (DTPMP·6H₂O)	Zschimmer & Schwarz (Mohsdorf, Germany)	–
Potassium dihydrogen phosphate (KH₂PO₄)	Merck (Darmstadt, Germany)	1048731000	≥99.5% (p.a.)
Potassium peroxodisulfate (K₂S₂O₈)	Merck (Darmstadt, Germany)	1050920250	≥99.0% (p.a.)
L(+)-Ascorbic acid (C₆H₈O₆)	Merck (Darmstadt, Germany)	1004680500	≥99.7% (p.a.)
Ammonium heptamolybdate tetrahydrate ((NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)	Merck (Darmstadt, Germany)	1011800250	≥99.0% (p.a.)
Potassium antimony-(III) oxide tartrate hemihydrate (K(SbO)C₄H₄O₆∙½H₂O)	Merck (Darmstadt, Germany)	1080920250	≥99.5% (p.a.)
Granular ferric hydroxide (GFH)	Hego BioTec (Berlin, Germany)	–	FerroSorp RW
Syringe membrane filters	Sartorius Stedim Biotech GmbH (Göttingen, Germany)	17765———-Q	Minisart RC Hydrophilic 25 mm 0.45 μm pore size
Single-use syringes for membrane filtration	Henke Sass Wolf (Tuttlingen, Germany)	5200.X00V0	3-part Soft-Ject Luer 20 mL
Rotator	LLG Labware (Meckenheim, Germany)	6.263 660	uniROTATOR2
Clamp for rotator	LLG Labware (Meckenheim, Germany)	6.263 664	Clamp for uniROTATOR2
Screw cap vial	Glasgerätebau Ochs (Bovenden, Germany)	135215	Präparatenglas Duran, 16×100 mm, thread GL18, cap with PTFE seal
Micropipette	Eppendorf (Hamburg, Germany)	3123000047	eppendorf Research plus 10–100 µL
Micropipette	Eppendorf (Hamburg, Germany)	3123000063	eppendorf Research plus 100–1000 µL
Micropipette	Eppendorf (Hamburg, Germany)	3123000071	eppendorf Research plus 0.5–5 mL
Precision balance	Precisa Gravimetrics (Dietikon, Switzerland)	–	Precisa LX 220 A SCS
Thermostat	Hach (Berlin, Germany)	LTV077	HT200S High Temperature Thermostat
Thermostat	Merck (Darmstadt, Germany)	1712000001	Spectroquant TR 320
Spectrophotometer	Jasco Labor- u. Datentechnik (Groß-Umstadt, Germany)	–	UV/VIS Spectrophotometer Jasco V-550
Centrifuge tube	Sarstedt (Nümbrecht, Germany)	62.559.001	Tube 50 mL, 115×28 mm, flat/conical base PP, assembled cap
pH probe	WTW (Weilheim, Germany)	103635	WTW pH-Electrode SenTix 41
pH device	WTW (Weilheim, Germany)	–	WTW Multi 350i
COD determination	Hach (Berlin, Germany)	LCK514	100–2000 mg/L O₂
Sieve	Retsch (Haan, Germany)	60.131.000500	Test sieve 0.5 mm mesh (ISO 3310/1) stainless steel
Drying cabinet	Memmert (Schwabach, Germany)	–	Modell 600

References

. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy. Official Journal of the European Communities. , 327 (2000).
Rott, E., Steinmetz, H., Metzger, J. W. Organophosphonates: A review on environmental relevance, biodegradability and removal in wastewater treatment plants. Science of the Total Environment. 615, 1176-1191 (2018).
Grohmann, A., Der Horstmann, B. . Der Einsatz von Phosphonaten unter umwelttechnischen Gesichtspunkten (The use of phosphonates under environmental aspects). , (1989).
Studnik, H., Liebsch, S., Forlani, G., Wieczorek, D., Kafarski, P., Lipok, J. Amino polyphosphonates-chemical features and practical uses, environmental durability and biodegradation. New Biotechnology. 32 (1), 1-6 (2015).
Matthijs, E., de Oude, N. T., Bolte, M., Lemaire, J. Photodegradation of ferric ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (EDTMP) in aqueous solution. Water Research. 23 (7), 845-851 (1989).
Nowack, B., Stone, A. T. Degradation of nitrilotris(methylenephosphonic acid) and related (amino)phosphonate chelating agents in the presence of manganese and molecular oxygen. Environmental Science & Technology. 34 (22), 4759-4765 (2000).
Nowack, B., Stone, A. T. Adsorption of phosphonates onto goethite-water interface. J. Colloid Interface Science. 214 (1), 20-30 (1999).
Nowack, B., Stone, A. T. The influence of metal ions on the adsorption of phosphonates onto goethite. Environmental Science & Technology. 33 (22), 3627-3633 (1999).
Nowack, B., Stone, A. T. Competitive adsorption of phosphate and phosphonates onto goethite. Water Research. 40 (11), 2201-2209 (2006).
Zenobi, M. C., Hein, L., Rueda, E. The effects of 1-hydroxyethane-(1,1-diphosphonic acid) on the adsorptive partitioning of metal ions onto γ-AlOOH. Journal of Colloid and Interface Science. 284 (2), 447-454 (2005).
Rott, E., Minke, R., Steinmetz, H. Removal of phosphorus from phosphonate-loaded industrial wastewaters via precipitation/flocculation. Journal of Water Process Engineering. 17, 188-196 (2017).
Klinger, J., Sacher, F., Brauch, H. J., Maier, D., Worch, E. Behaviour of phosphonic acids during drinking water treatment. Vom Wasser. 91, 15-27 (1998).
Boels, L., Tervahauta, T., Witkamp, G. J. Adsorptive removal of nitrilotris(methylenephosphonic acid) antiscalant from membrane concentrates by iron-coated waste filtration sand. Journal of Hazardous Materials. 182 (1-3), 855-862 (2010).
Boels, L., Keesman, K. J., Witkamp, G. J. Adsorption of phosphonate antiscalant from reverse osmosis membrane concentrate onto granular ferric hydroxide. Environmental Science & Technology. 46 (17), 9638-9645 (2012).
Martínez, R. J., Farrell, J. Understanding Nitrilotris(methylenephosphonic acid) reactions with ferric hydroxide. Chemosphere. 175, 490-496 (2017).
Chen, Y., Baygents, J. C., Farrell, J. Removing phosphonate antiscalants from membrane concentrate solutions using granular ferric hydroxide. Journal of Water Process Engineering. 19, 18-25 (2017).
Good, N. E., Winget, G. D., Winter, W., Connolly, T. N., Izawa, S., Singh, R. M. M. Hydrogen ion buffers for biological research. Biochemistry. 5 (2), 467-477 (1966).
Good, N. E., Izawa, S. Hydrogen ion buffers. Methods in Enzymology. 24, 53-68 (1972).
Ferguson, W. J., et al. Hydrogen ion buffers for biological research. Analytical Biochemistry. 104 (2), 300-310 (1980).
Goldberg, R. N., Kishore, N., Lennen, R. N. Thermodynamic quantities for the ionization reactions of buffers. Journal of Physical and Chemical Reference Data. 31 (2), 231-370 (2002).
Schmidt, C. K., Raue, B., Brauch, H. J., Sacher, F. Trace-level analysis of phosphonates in environmental waters by ion chromatography and inductively coupled plasma mass spectrometry. International Journal of Environmental Analytical Chemistry. 94 (4), 385-398 (2014).
Nowack, B. Determination of phosphonates in natural waters by ion-pair high-performance liquid chromatography. Journal of Chromatography A. 773 (1-2), 139-146 (1997).
Murphy, J., Riley, J. P. A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. Analytica Chimica Acta. 27, 31-36 (1961).
Worsfold, P., McKelvie, I., Monbet, P. Determination of phosphorus in natural waters: A historical review. Analytica Chimica Acta. 918, 8-20 (2016).
Going, J. E., Eisenreich, S. J. Spectrophotometric studies of reduced molybdoantimonylphosphoric acid. Analytica Chimica Acta. 70, 95-106 (1974).
Pai, S. C., Yang, C. C., Riley, J. P. Effects of acidity and molybdate concentration on the kinetics of the formation of the phosphoantimonylmolybdenum blue complex. Analytica Chimica Acta. 229, 115-120 (1990).
Eisenreich, S. J., Bannerman, R. T., Armstrong, D. E. A simplified phosphorus analysis technique. Environmental Letters. 9 (1), 43-53 (1975).
. . ISO 6878:2004. Water quality-Determination of phosphorus-Ammonium molybdate spectrometric method. , (2004).
Freundlich, H. Über die Adsorption in Lösungen (About the adsorption in solutions). Z. Physical Chemistry. 57, 385-470 (1907).
Ho, Y. S., Porter, J. F., McKay, G. Equilibrium isotherm studies for the sorption of divalent metal ions onto peat: Copper, nickel and lead single component systems. Water Air & Soil Pollution. 141 (1-4), 1-33 (2002).
Li, L., Zhang, S., Li, G., Zhao, H. Determination of chemical oxygen demand of nitrogenous organic compounds in wastewater using synergetic photoelectrocatalytic oxidation effect at TiO2 nanostructured electrode. Analytica Chimica Acta. 754, 47-53 (2012).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

Rott, E., Reinhardt, T., Wasielewski, S., Raith-Bausch, E., Minke, R. Optimized Procedure for Determining the Adsorption of Phosphonates onto Granular Ferric Hydroxide using a Miniaturized Phosphorus Determination Method. J. Vis. Exp. (135), e57618, doi:10.3791/57618 (2018).

Automatically Generated