总磷总氮消解方法的改进分析
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作者:郑秋妹
摘要：水质中磷、氮的含量反映了水体富营养化，磷、氮的监测量成为监测环境质量的重要指标，因此测定水质中总磷总氮的含量成为了非常重要的问题。本文分析了几种传统的氧化消解法，同时就本次研究中重点研究的一项新型水质中总磷总氮监测装置的改进进行了分析，以期为相关工作提供借鉴。
关键词：总磷总氮消解方法;改进;分析
中图分类号：X830 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）09-0-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.071
Improved analysis of total phosphorus total nitrogen digestion method
Zheng Qiumei
（Yongchun County Environmental Monitoring Station，Quanzhou Fujian 362600，China）
Abstract：The content of phosphorus and nitrogen in water quality reflects the eutrophication of water.The monitoring of phosphorus and nitrogen has become an important indicator for monitoring environmental quality.Therefore，the determination of total phosphorus total nitrogen in water has become a very important issue.Several traditional oxidative digestion methods were also used to analyze the improvement of the total phosphorus total nitrogen monitoring device in a new type of water quality researched in this study，in order to provide reference for related work.
Key words：Total phosphorus total nitrogen digestion;Improvement;Analysis
现阶段我国正面临着水质污染问题越来越严重的境遇，且部分江水、湖泊中的总磷、总氮含量超过了零点一毫克每升，这会导致水中的许多植物以及浮游生物的过度生长，进一步加深水质污染，也就是我们常说的富营养化现象。并且，由于人口密度的增加，人们的过度滥用资源也加重了环境污染，这与我国的可持续发展经济战略背道而驰，成为了阻碍我国经济发展的重要问题。造成这一现象的主要原因是一些化工厂将化工废水直接排向了水中，让水质中的磷、氮的含量在短时间内达到很高的浓度，使得一些藻类植物过度繁殖，破坏了湖泊以及河流中的生态平衡，使得很多水生生物不断消亡。因此，适时地控制水中的磷、氮含量显得格外重要，作为预防水污染的重要途径，总磷总氮氧化消解法正受到环保部门的高度重视。要避免造成湖泊富营养化的环境污染，应当及时对水质中的磷、氮含量进行测量，并时刻改善环境保护措施。
1 几种常见的氧化消解方法
一般的消解水中氮、磷化合物的方法是利用过硫酸钾的氧化性，且在碱性溶液和高温的反应条件下，将氮、氧化合物氧化为硝酸根和磷酸根负离子，但是这种传统方法具有很大的缺点，即会对环境产生严重的污染。因此，以下将介绍几种目前常用的效果较好且更加绿色环保的氧化消解方法：
1.1 Fenton氧化法
将亚铁离子和过氧化氢进行反应，会产生一定量的羟基自由基，而羟基自由基具有将水中的化合物氧化为水、二氧化碳和无机盐的作用，这种氧化方法在酸性条件下（pH为2～5左右）效果更好。
1.2 超声波法
超声波穿过液体介质时会产生一种特殊的效应，即空化效应，这种效应不仅可以和处于激发态的水分子生成羟基自由基，还可以使溶液中的某些化合物之间的化学键断裂，达到氧化消解的目的。
1.3 臭氧氧化法
臭氧作为一种常见的氧化剂，被广泛运用到化工生产的过程中，具体领域涉及到消毒氧化等等。臭氧的化学性质非常活泼，其也是氧气的同素异形体，具有很强的氧化性。
在利用臭氧氧化消解时，一般有两种方法：其一是直接氧化法。因为臭氧分子的特殊结构，具有很强的亲核性和亲电性，当臭氧遇到有机物时，通常需要考虑苯环上的取代基的电子效应。一般来说，臭氧倾向于和苯环上电子密度较大的部分发生亲电反应，这也导致了臭氧在氧化过程中具有一定的反应选择性，可以有选择性地氧化某些基团。其二是臭氧经过自身分解，形成一些自由基，促进氧化反应。这种臭氧氧化法被称为间接氧化法，其中关键因素是溶液的酸碱度，可以在很大程度上影响臭氧在氧化消解反应中真实的氧化能力。
2 改进的氧化消解方法分析
本次研究工作具体从氧化消解的具体原理和装置的內部结构两个方面开展，可以设计一台高质量、高效率测量水质磷、氮含量的装置。其中具体体现如下：
（1）基于很多改进的氧化消解方法，设计一套将臭氧和紫外线结合的新式氧化消解装置，这种装置最大的特点便是绿色环保、转换率高，可以极大地满足及时测量水质磷、氮含量的需要;（2）经过多次的实验和证明，通过监测和实验装置的分析，总结出了以下结论：在利用离子色谱仪测量磷、氮含量时，这种测量条件可以改善传统的测量装置达不到的测量效果，由此来验证装置的测量功能;（3）通过监测磷、氮含量的流程，可以设计出一台可以达到连续测量效果的新型装置，采取人工智能原理，不会增加对环境污染的因素，更加环保，操作简便省事。 3 原理上的改进
即使是很完美的实验技术，在进行氧化消解装置时也会产生一些影响最终测量结果的影响因子，而对于此装置进行一定的简化可以降低机器出错的概率并节省时间和精力。在测量总磷、总氮时要注重原理上的改进，比如仅仅运用臭氧和紫外线进行结合的装置，就可以达到理想的测量效果，不仅省事省力而且环保绿色。当然，利用臭氧和紫外线的氧化消解原理，也具备更好的可靠度和准确性。在多种技术相融合的氧化消解测量装置中，臭氧和液体的接触面积和时间并不长，因此不能很好地使臭氧进一步溶解于水质中而进行氧化消解。因为水质中磷、氮的氧化消解过程是很缓慢的，为了尽可能地增加氧化消解效率，可以将水样进行采集分析，间隔一段时间之后再进行氧化消解测量，这样可以实现监测结果的更高效性。经过这样的原理改进，使得总磷、总氮的监测技术更加成熟，有更好的测量效率和结果，为总磷、总氮的监测在改善环境上作出一定的贡献。
4 装置上的改进
对于一份空白水样的测定，在利用了实验研究中的总磷、总氮消解装置测量后，其结果也显示含有少量的磷、氮元素，使得最终的测量结果会普遍偏高一点。故在整体的总磷、总氮氧化消解装置中，有一些仍未确定的因素导致了最终测量结果的偏离，而经过不断的研究和证明，发现了是由于实验装置中的石英管中有原先测量物质的沉积，使得最终测量结果的不精确，这样久而久之，会影响之后的测量结果的精确度。但是，石英管却不是容易清洗的，因此，需要找到一种可以让石英管更清洁的方法。而氮气在雾化装置损坏的情况下，进入了实验装置后，会在高温放电的情况下生成硝酸根离子，使得测量水质中氮的含量增加，这也解释了为什么空白水样的监测也会出现氮含量的情形。
另外，由于部分特殊材料中也存在着氮，而装置是采用气体和液體互相流通的机理，因此这不会导致装置中的液体全部出现雾化情形。在雾化发生之后，由于液体会出现因为电流不稳而造成的不稳定局面，这也会大大影响最终测量结果的精确度，因此，在这种多种技术结合测量水质中总磷、总氮含量的装置中，应当积极发现现有的问题，提出解决方式，改善测量结果。
5 结论
综上所述，经过本实验中的研究之后，对于各种水质中总磷、总氮的监测有了一定的测量基础，而这种融合了多种测量方式的新型装置，由于其结构的复杂性，也在一定程度上增加了其损坏的可能性，在对于装置的保养开销上也增加了许多，尤其是在高温放电这样的环境中，对于原件的损害更大。而对于该装置在检测空白水样也会出现氮含量的局面，需要找出以上出现的问题，具体分析，并找出最终的解决方法，设计更加符合要求的测量装置。在简化了最终测量装置的原理之后，设计一套更加适用于连续测量的装置显得更加有必要。
参考文献
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收稿日期：2019-04-08
作者简介：郑秋妹（1990-），女，汉族，本科学历，助理工程师，研究方向为地表水水质常规监测。
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