ฟอสฟอรัสและการวิเคราะห์ฟอสฟอรัสด้วยวิธีกรดแวนนาโดโมลิบโดฟอสฟอริค

ฟอสฟอรัส พบได้ทั้งในน้ำธรรมชาติและน้ำเสียในรูปของฟอสเฟต ปัจจุบันนิยมจำแนกฟอสฟอรัสได้ 3 ประเภท คือ ออร์โธฟอสเฟต, คอนเดนซ์ฟอสเฟต (โพลีฟอสเฟตต่างๆ) และสารอินทรีย์ฟอสเฟต อาจพบฟอสฟอรัสได้ทั้งในรูปสารละลาย, สารแขวนลอยในน้ำ ตะกอนดินก้นบ่อ ตลอดจนในตัวของสิ่งมีชีวิตต่างๆ

รูปต่างๆของฟอสเฟตมีแหล่งกำเนิดหลากหลาย ยกตัวอย่างเช่น กระบวนการผลิตน้ำประปา ต้องมีการเติมโพลีฟอสเฟตปริมาณเล็กน้อยเพื่อใช้ปรับสภาพของน้ำประปา มิให้กัดกร่อนหรือตกตะกรันในเส้นท่อ ผงซักฟอกก็มีฟอสเฟตเป็นส่วนประกอบสำคัญ ปุ๋ยต้นไม้ก็มีฟอสเฟต เป็นต้น

ฟอสฟอรัสประเภทต่างๆ อาจจำแนกได้ตามวิธีวิเคราะห์ทางเคมี ดังนี้

1.  ฟอสฟอรัสละลายน้ำ หมายถึง ฟอสฟอรัสที่กรองผ่านกระดาษกรองเมมเบรนขนาดรู 0.45 ไมครอน

2.  ฟอสฟอรัสแขวนลอย หมายถึง ฟอสฟอรัสที่ไม่สามารถผ่านกระดาษกรองเมมเบรนขนาดรู 0.45 ไมครอน

3.  ฟอสฟอรัสแบบรีแอกทีฟ (Reactive) หมายถึง ฟอสฟอรัสที่วิเคราะห์ได้โดยไม่ต้องผ่านขั้นตอนไฮโดรไลซีส หรือย่อยสลายด้วยกรด ฟอสฟอรัสรีแอกทีฟทั้งหมด หรือเกือบทั้งหมดจะเป็นออร์โธฟอสฟอรัส และพบได้ทั้งในรูปละลายน้ำหรือแขวนลอย

4.  ฟอสฟอรัสแบบ Acid Hydrolyzable หมายถึง ฟอสฟอรัสที่วิเคราะห์ได้จากการใช้กรดสร้างปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับตัวอย่างน้ำที่อุณหภูมิของน้ำเดือด สภาวะเช่นนี้จะเกิดการเปลี่ยนรูปของคอนเดนซ์ฟอสเฟต (ทั้งละลายน้ำและแขวนลอย) ให้กลายเป็นออร์โธฟอสเฟต

5.  ฟอสฟอรัสอินทรีย์ หรือสารอินทรีย์ฟอสเฟต หมายถึง ฟอสฟอรัสที่วิเคราะห์ได้จากการย่อยสลายตัวอย่างด้วยกรดเข้มข้นอย่างแรง ฟอสฟอรัสที่รวมอยู่กับอินทรีย์สารจะถูกเปลี่ยนเป็นออร์โธฟอสเฟต เมื่อถูกออกซิไดส์ด้วยสารละลายกรดเข้มข้นดังกล่าว

การวิเคราะห์ฟอสฟอรัสมี 2 ขั้นตอน คือ

1.  การเปลี่ยนรูปของฟอสฟอรัสที่ต้องการวิเคราะห์ให้เป็นออร์โธฟอสเฟตที่ละลายน้ำโดนการย่อยตัวอย่างด้วยกรดเข้มข้น

2.  การวิเคราะห์ออร์โธฟอสเฟตที่ละลายน้ำด้วยวิธีเทียบสี

การย่อยตัวอย่างด้วยกรดเข้มข้นจำเป็นต้องทำก็ต่อเมื่อต้องการวิเคราะห์หาอินทรีย์ฟอสเฟต วิธีย่อยด้วยกรดมี 3 แบบ คือ

1.  ใช้กรดเปอร์คลอริก เป็นวิธีที่ใช้กับตัวอย่างที่มีสารอินทรีย์มากและย่อยยาก เช่น ดินก้นบ่อ

2.  ใช้กรดไนตริก-วัลฟุริก มักนิยมใช้กันทั่วไปหับตัวอย่างน้ำธรรมดาหรือน้ำเสีย

3.  ใช้กรดเปอร์ซัลเฟต เหมาะสำหรับใช้กับตัวอย่างน้ำธรรมชาติ

การวิเคราะห์ฟอสฟอรัสด้วยวิธีกรดแวนนาโดโมลิบโดฟอสฟอริค

หลักการ ภายใต้สภาวะที่เป็นกรด แอมโมเนียมโมลิบเดตจะทำปฏิกิริยากับออร์โธฟอสเฟต เกิดเป็นกรดโมลิบโดฟอสฟอริค เมื่อมีแวนนาเดียวอิออนจะเกิดสีเหลืองของกรดแวนนาโดโมลิบโดฟอสฟอริค ความเข้มข้นของสีเหลืองจะเป็นปฏิภาคโดยตรงกับปริมาณฟอสเฟตที่มีอยู่ในน้ำ

อุปกรณ์ สเปกโทรโฟโตมิเตอร์, บีกเกอร์, ปิเปต, ลูกยาง, volumetric flask

สารเคมี สารละลายกรด HCL, สารละลายแวนนาเดต-โมลิบเดต, สารละลายสต๊อกฟอสเฟต

วิธีทำ

1.  วัดค่า pH จากน้ำตัวอย่างให้อยู่ในช่วง pH 4-7 (ถ้า pH มากกว่า 7 ให้เติมกรด HCl เพื่อปรับ pH ในปริมาณเล็กน้อย)

2.  ตวงน้ำตัวอย่าง 30 ml ลงใน volumetric flask

3.  เติมสารละลายแวนนาเดต-โมลิบเดต 10 ml

4.  ปรับปริมาตรให้เป็น 50 ml โดยการเติมน้ำกลั่น

5.  ตั้งทิ้งไว้ 10 นาที วัดค่าดูดกลืนแสงด้วยเครื่อง สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ที่ความยาวคลื่น 120 nm

6.  บันทึกค่าและนำมาเทียบกับกราฟมาตรฐาน

การคำนวณ

ฟอสเฟต (mg/l)    =             ไมโครกรมฟอสเฟตที่อ่านได้จากกราฟ/ปริมาตรน้ำตัวอย่าง (ml)