Fósforo

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O que é o fósforo?

O fósforo (P) é um elemento químico com um número atómico de 15 e uma massa atómica de 31. Devido à sua elevada reatividade, o fósforo não existe naturalmente como elemento livre. O fósforo geralmente ocorre como fosfato em minerais. O fosfato é normalmente encontrado na crosta terrestre a uma concentração de cerca de 1 grama por quilograma.

Os dois tipos de fósforo elementar são o fósforo branco e o fósforo vermelho. Quando exposto ao oxigénio, o fósforo branco emite um brilho fraco causado pela oxidação (também conhecido como quimiluminescência).

O fósforo pertence ao grupo de elementos dos nitrogenóides que consiste no azoto, fósforo, arsénio, antimónio, bismuto e unumpêntio (recentemente designado por moscóvio). Estes elementos são agrupados por causa de sua estrutura atómica similar, que lhes dá a capacidade de formar compostos estáveis devido à sua tendência de formar ligações covalentes duplas e triplas. Exceto para o azoto (que permanece um gás), os outros nitrogenóides são sólidos à temperatura ambiente.

Organismos complexos como plantas e animais necessitam de fósforo porque os fosfatos são um componente do ADN, ARN, ATP e fosfolípidos. O fósforo é extraído para utilização em detergentes, pesticidas, agentes nervosos e predominantemente fertilizantes.

Fosfatos/ortofosfato

No ortofosfato (um dos fosfatos mais comuns), um átomo de fósforo é ligado a quatro átomos de oxigénio. O ortofosfato é às vezes chamado de "fósforo reativo" porque se liga facilmente a outros elementos e compostos deficientes em eletrões, uma vez que os três eletrões "extra" nos átomos de oxigénio querem fortemente ligar-se aos protões.

Fosfatos condensados

Os fosfatos condensados são moléculas de ortofosfato múltiplas "condensadas" em conjunto e que partilham uma ligação covalente entre átomos de fósforo (P) e oxigénio (O) adjacentes. Este grupo inclui o metafosfato, o pirofosfato e o polifosfato, frequentemente utilizados para o controlo da corrosão em sistemas de distribuição de água potável.

Fósforo total/fósforo orgânico

O fósforo total é uma soma de todo o fósforo presente: ortofosfato/fosfatos, fosfatos condensados e fósforo orgânico. O fósforo orgânico está normalmente presente sob a forma de fosfatos contidos no interior ou ligados a um composto orgânico.


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Porquê medir o fósforo?

Embora os fosfatos não contribuam para problemas de sabor e odor e, portanto, não sejam um alvo na água potável, os elevados níveis de fosfato na descarga de águas residuais podem ter um impacto significativo no ecossistema circundante. Níveis elevados de fosfatos na água de nascente podem acelerar tipos de algas e crescimento de plantas, o que pode levar à eutrofização e ao aparecimento de algas. Quando isto ocorre, os peixes e vida aquática são privados de oxigénio, resultando em grandes mortes de peixes e habitats destruídos. A medição do fosfato nos efluentes de águas residuais é essencial para manter um ecossistema saudável e proteger a vida selvagem. Muitas áreas têm limites rígidos de descarga para fosfatos, para proteger o ecossistema que recebe esta água. Além de a monitorização proteger o ecossistema, a não monitorização e falta de controlo dos seus níveis de fosfato também pode resultar em violações e multas. As plantas de água potável que utilizam fosfatos para o controlo da corrosão podem necessitar de monitorizar os fosfatos em água final, sistema de distribuição e outras fases do processo de tratamento. As soluções da Hach® foram concebidas para ajudar a manter a conformidade e dar aos seus operadores os conhecimentos de que necessitam para tomar decisões de tratamento.

Na Hach, encontre o equipamento de teste, os recursos, a formação e o software de que necessita para monitorizar e gerir com sucesso os níveis de fósforo na sua aplicação de processo específica.

Produtos em destaque para medir o fósforo

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Que processos requerem monitorização do fósforo?

Água potável

A água de nascente pode conter concentrações elevadas de fosfatos devido ao escoamento agrícola, o que pode provocar eutrofização de águas superficiais com crescimento de algas e libertação de cianotoxinas. Os fosfatos condensados são frequentemente utilizados para o controlo da corrosão em sistemas de distribuição de água potável, pelo que os processos de tratamento de água potável podem exigir a monitorização do fosfato tanto em bruto como em água final distribuída.

Este frasco transparente de água baseia-se num sistema de distribuição que utiliza fosfatos condensados para controlo da corrosão em sistemas de distribuição de água potável.

Tratamento de águas residuais

O fósforo é um nutriente essencial para plantas e especificamente para o crescimento de algas. A descarga de fósforo, juntamente com outros nutrientes essenciais no efluente de águas residuais, estimula o crescimento de algas nos fluxos que recebem a descarga de águas residuais. As algas causam problemas de sabor e odor, são esteticamente pouco agradáveis e, mais importante, criam uma enorme demanda de oxigénio quando a eflorescência algal morre. O empobrecimento de oxigénio causado pelas eflorescências algais a morrerem é tóxico para os peixes e causa outras perturbações significativas no ambiente aquático. Por estas razões, as agências reguladoras regulam estritamente com frequência a quantidade de fósforo permitida nas descargas de águas residuais.

Os métodos mais comuns para a remoção de fósforo de águas residuais são a remoção biológica e a precipitação química. Estes processos são normalmente referidos como tratamento terciário e requerem monitorização do fósforo.

Esta bacia de aeração numa estação de tratamento de águas residuais monitoriza o fósforo. O fósforo solúvel diminuirá ao longo do comprimento da bacia de aeração durante o ciclo aeróbio.

Como é monitorizado o fósforo?


Analisador de fosfato 5500 sc da Hach

Métodos colorimétricos (ortofosfato)

O ortofosfato (fósforo reativo) é combinado com molibdato num meio ácido para produzir uma cor azul ou amarela. Tenha em atenção que nenhum teste analítico é perfeito e alguns fosfatos condensados também podem ser medidos com estes testes. Devido aos reagentes acídicos, pode ser detetado algum ortofosfato suspenso se a amostra não tiver sido primeiro filtrada a 0,45 mícrones. Para medir todo o fósforo, incluindo os fosfatos em partículas, é necessário utilizar um teste de fósforo total, que incorpora uma digestão rigorosa para converter a maior parte do fosfato em partículas em formato dissolvido.

De bancada/portáteis:

LCK349 para fosfato (orto/total), LR

LCK348 para fosfato (orto/total), HR

LCK350 para fosfato (orto/total), UHR

LCK049 para ortofosfato

PhosVer 3 Método 8048

PhosVer 3 TNT Método 8048

Molybdovanadate TNT HR Método 8114

Chemkey de Ortofosfato Faixa Baixa (LR), Reagentes PPA

Chemkey de Ortofosfato Faixa Alta (HR), Reagentes PPA

Online:

Analisador de fosfato 5500 sc

Analisador de fosfato de gama baixa Phosphax sc LR

Analisador de fosfato Phosphax sc

Analisadores de fosfato da série EZ


Conjunto de reagentes TNT de fósforo (total e ácido hidrolisável) da Hach, método de ácido ascórbico de gama baixa

Fosfato hidrolisável ácido/fosfato condensado

Para medir os fosfatos condensados, é necessário transformá-los em ortofosfato utilizando ácido sulfúrico e calor, digerindo a amostra a 150 °C durante 30 minutos. Este é designado por "fosfato hidrolisável ácido", uma vez que os fosfatos condensados são hidrolisados em ortofosfato. Após a digestão, são utilizados os métodos de ácido ascórbico ou de molibdovanadato para medir o ortofosfato. Alguns fosfatos orgânicos também serão hidrolisados em ortofosfato, pelo que os resultados não são fosfatos condensados "puros". Naturalmente, apenas a realização do teste de digestão e colorimétrico indica-lhe a concentração do ortofosfato original e dos fosfatos condensados. Se pretender apenas a concentração de fosfato condensado, basta executar o teste de ortofosfato na mesma amostra sem digestão e subtrair esses resultados ao primeiro valor de concentração.

Método 8180 de TNT LR de fósforo hidrolisável a ácido (PhosVer 3)


LCK348

Fósforo total/fosfato orgânico

Os fosfatos orgânicos são compostos resistentes que não gostam de se decompor facilmente. Para os testar, é necessário não só digerir a amostra primeiro com ácido sulfúrico e calor, mas também adicionar um forte oxidante, como o persulfato de potássio, para quebrar os ortofosfatos livres das ligações orgânicas. Após a digestão, podem ser utilizados os mesmos métodos de ácido ascórbico ou de molibdovanadato para medir a concentração de fosfato. O teste descrito converte todas as diferentes formas de fosfato em ortofosfato, o que significa que os resultados são fósforo total. Se pretender saber apenas a concentração de fosfato ligado organicamente, é necessário realizar o teste hidrolisável de ácido e subtrair esses resultados da concentração total de fósforo (as concentrações totais de fósforo serão sempre superiores à concentração de ortofosfato).

De bancada:

LCK349 para fosfato (orto/total), LR

LCK348 para fosfato (orto/total), HR

LCK350 para fosfato (orto/total), UHR

Total Phosphorus TNT LR Method 8190 (PhosVer 3)

Total Phosphorus TNT HR Method 10127 (Molybdovanadate)

Online:

Analisadores de fósforo total da série EZ

Analisador B7000 BioTector TOC/TN/TP

Perguntas frequentes

O analisador Phosphax sc pode ser utilizado em aplicações de água do mar?

Não, o Phosphax sc não pode ser utilizado em aplicações de água do mar, uma vez que este método funciona apenas até 1000 mg/L de cloreto. O teor de cloreto de água do mar é normalmente superior a 19 000 mg/L.

Qual é a diferença entre o método azul e o método amarelo para os fosfatos?

O fósforo reativo pode ser medido colorimetricamente utilizando vários reagentes diferentes. Em primeiro lugar, o fósforo reage com molibdato numa solução ácida para formar um complexo fosfomolibdato. Para medições de gama baixa, o complexo fosfomolibdato é reduzido com um aminoácido ou ácido ascórbico, criando uma espécie azul de molibdénio característica. As medições de gama alta podem ser efetuadas reagindo ao complexo fosfomolibdato com reagente de vanádio para criar um produto de cor amarela. A intensidade da cor dos complexos azul e amarelo é proporcional à concentração de fósforo na amostra.