Name: 用小型化磷测定法测定膦酸在粒状氢氧化铁上吸附的优化方法 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 21 s
Description: 学习使用小型化磷测定法优化膦酸在粒状氢氧化铁上的吸附测定流程。该方法显著降低工作量与成本，可高效评估工业废水中膦酸的去除效果，为水处理研究提供可靠分析工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

作者感谢斯图加特Willy-Hager基金会提供的资金支持。我们还要感谢Zschimmer & Schwarz Mohsdorf GmbH & Co. KG公司的员工提供膦酸盐样品。

1. 总磷测定所需所有溶液的配制
注意：以下所述部分溶液的配制方法详见 ISO 687828。这些配制方法已根据本研究的方法进行了适当调整。所需化学试剂的纯度等级见所附材料清单。
<ol>
	<li>H的制备2SO4 溶液（13.5、9 和 0.9 M H2SO4) 
	注意：在通风橱内操作。
	<ol>
		<li>13.5 M H的制备2SO4
		<ol>
			<li>用量筒量取25 mL水，倒入置于烧杯内冰块中的100 mL玻璃瓶中。</li>
			<li>将同一量筒中装入75 mL浓硫酸，在搅拌下将其转移至瓶中的水中。 注意： 热量产生。</li>
			<li>当瓶体充分冷却后（最大 40 °C).</li>
		</ol>
		</li>
		<li>9 M H 的制备2SO4 （用于钼酸盐溶液配制）
		<ol>
			<li>将700 mL水倒入1 L量筒中，然后转移至置于装有冰块的桶中的3 L玻璃烧杯内。</li>
			<li>用量筒量取700 mL浓硫酸，倒入3 L烧杯中的水中，边加边搅拌。 注意： 热量产生。</li>
			<li>当3 L烧杯充分冷却后（最多 40 °C）并将其中的内容转移至一个 2 L 玻璃瓶中。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>0.9 M H的制备2SO4
		<ol>
			<li>向一个250 mL容量瓶中加入约100 mL水。</li>
			<li>转移 25 mL 9 M H2SO4 使用25 mL移液管将（见1.1.2）转移至250 mL容量瓶中。 注意： 热量产生。</li>
			<li>将水加入250 mL容量瓶，直至液面达到250 mL刻度环线。</li>
			<li>用塞子盖住容量瓶，振荡数次以混匀，然后将容量瓶中的溶液转移至250 mL玻璃瓶中。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>盐酸清洗液的配制（约 2 M） 
	注意：在通风橱内操作。
	<ol>
		<li>将1升水倒入2升量筒中。</li>
		<li>用32%（w/w）的盐酸溶液填充该量筒至400 mL。</li>
		<li>现在加入600 mL水，使量筒中的总体积达到2 L。</li>
		<li>用玻璃棒搅拌量筒中的内容物（例如，移液管）并将量筒中的内容物转移至2.5 L玻璃瓶中。</li>
		<li>盖上瓶盖，倒置并轻轻摇晃数次以混匀。</li>
		<li>仅可重复使用该溶液至颜色变化明显时为止。随后弃去清洗液，并配制新的溶液。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>盐酸溶液（10.2 M 和 2 M）的配制 
	注意：在通风橱内操作。
	<ol>
		<li>使用32% HCl（w/w）作为10.2 M HCl。</li>
		<li>2 M HCl 的配制
		<ol>
			<li>使用 15 mL 移液管，向 100 mL 容量瓶中加入 15 mL 32% HCl（10.2 M）。</li>
			<li>使用移液器向容量瓶中再加入 4.67 mL 的 32% HCl（10.2 M）。</li>
			<li>将水加入容量瓶至100 mL刻度环处。</li>
			<li>用瓶塞盖紧容量瓶，倒置并轻轻摇动数次以混匀，然后将容量瓶中的溶液转移至一个100 mL玻璃瓶中。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>NaOH溶液的配制（10、2、1.5 M NaOH） 
	注意：在通风橱内操作。
	<ol>
		<li>称取 100.0 g（配制 10 M 溶液）、20 g（配制 2 M 溶液）或 15 g（配制 1.5 M 溶液）NaOH 于一小烧杯中，将烧杯内容物转移至 250 mL 容量瓶中。</li>
		<li>将水加入容量瓶至250 mL刻度环处。用瓶塞盖紧容量瓶，倒置并轻轻振荡数次以混匀。注意： 溶液可能会变热。如果水位高度不再与环形标记对应，则需添加更多水（由于溶解过程，总体积会发生变化）。</li>
		<li>将容量瓶中的内容物转移至一个 250 mL 塑料瓶中（注意： 切勿使用玻璃瓶盛装 NaOH 溶液。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>K的制备2S2O8 溶液/悬浮液（8.33、41.67、50.00、58.33、66.66 g/L） 
	注意：测定磷需要使用不同浓度的过二硫酸盐混合液。由于其中一些浓度超过了 K2S2O8 约 50 g/L 20 °C，建议称量 K2S2O8 直接注入棕色玻璃瓶中，并加入相应体积的水（不可使用容量瓶进行配制）。
	<ol>
		<li>称取 2.08 g（8.33 g/L）、10.42 g（41.67 g/L）、12.50 g（50.00 g/L）、14.58 g（58.33 g/L）或 16.67 g（66.66 g/L）的固体 K2S2O8 直接注入一个250 mL棕色玻璃瓶中。</li>
		<li>用量筒量取250 mL水，将此水倒入K中2S2O8 在瓶中。</li>
		<li>搅拌瓶内溶液，直至所有成分完全溶解，或仅剩轻微浑浊。</li>
		<li>进行 K 的提取2S2O8 在磁力搅拌器上于高湍流条件下搅拌，以确保未溶解的 K2S2O8 尽可能均一地提取。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>100 g/L 抗坏血酸溶液的制备
	<ol>
		<li>称取50 g抗坏血酸，置于500 mL容量瓶中。</li>
		<li>将水加入容量瓶至500 mL刻度线处。</li>
		<li>在磁力搅拌器上搅拌容量瓶中的溶液，直至抗坏血酸完全溶解。可能需要通过加入少量水来调整液面，使其与环形标线重合（注意搅拌子也会占据一定体积）。然后将容量瓶中的溶液转移至棕色500 mL玻璃瓶中。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>钼酸盐溶液 I 的制备（用于磷酸盐测定）
	<ol>
		<li>称取13.0 g固体(NH4)6钼7O24∙4H2将O直接加入一个100 mL玻璃瓶中。用量筒量取100 mL水并倒入瓶中。将瓶内溶液置于磁力搅拌器上搅拌，直至完全溶解。</li>
		<li>称取 0.35 g 固体 K(SbO)C4H4O6∙½H2O 直接加入一个洁净的 100 mL 玻璃瓶中。用量筒量取 100 mL 水，倒入盛有 K(SbO)C 的瓶中。4H4O6·½H2O. 搅拌瓶内溶液，直至完全溶解。</li>
		<li>用量筒量取300 mL 9 M H2SO4 （参见1.1.2），倒入棕色500 mL玻璃瓶中。</li>
		<li>加入 (NH4)6Mo7O24∙4H2将 O 溶液加入 300 mL 的 9 M H 中2SO4。然后加入 K(SbO)C4H4O6·½H2将 O 溶液加入此混合物中。盖紧瓶盖，倒置摇晃数次以混匀。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>钼酸盐溶液II的制备（总磷测定所需）
	<ol>
		<li>称取 13.0 g 固体 (NH4)6莫7O24∙4H2将O直接加入一个100 mL玻璃瓶中。用量筒量取100 mL水倒入瓶中。将瓶中内容物置于磁力搅拌器上搅拌，直至完全溶解。</li>
		<li>称取 0.35 g 固体 K(SbO)C4H4O6·½H2O 直接加入一个洁净的 100 mL 玻璃瓶中。用量筒量取 100 mL 水，倒入盛有 K(SbO)C 的瓶中4H4O6½H2O. 搅拌瓶内内容物，直至完全溶解。</li>
		<li>用量筒量取70 mL水。加入230 mL 9 M H2SO4 （参见1.1.2）加入量筒中的水中即，加水至300 mL）。用玻璃棒小心地将量筒中的内容物混匀（例如，移液管）。将量筒中的溶液转移至棕色500 mL玻璃瓶中（当前溶液：6.9 M H2SO4).</li>
		<li>加入 (NH4)6莫7O24∙4H2将 O 溶液加入 300 mL 的 6.9 M H 中2SO4。然后加入 K(SbO)C4H4O6½H2将 O 溶液加入该混合物中。盖紧瓶盖，倒置并反复振荡数次，以实现均匀混合。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>内部质量标准品（IQS：1 mg/L KH2PO4- P 在 0.9 mM H2SO4)
	<ol>
		<li>干燥数克 KH2PO4 在小型玻璃培养皿中 105 °C 在干燥箱中干燥至质量恒定，然后冷却 KH2PO4 降至室温，置于干燥器中。</li>
		<li>称取 0.2197 g ± 0.0002 g 的 KH2PO4 从干燥器中直接转移至1 L容量瓶中，并向容量瓶中加入约800 mL水。</li>
		<li>现在加入 5 mL 9 M H2SO4 （参见1.1.2）使用5 mL移液管将溶液加入烧瓶中，并加水至1 L刻度环线处。</li>
		<li>在磁力搅拌器上搅拌容量瓶中的溶液，然后将容量瓶中的溶液转移至1 L玻璃瓶中（当前浓度：50 mg/L KH2PO4- P 在 45 mM H2SO4）。此后可将该溶液用作制备IQS的储备液。</li>
		<li>使用10 mL移液管将10 mL该溶液转移至500 mL容量瓶中，加水至500 mL刻度线，然后将容量瓶中的溶液置于磁力搅拌器上搅拌均匀。</li>
		<li>将容量瓶中的溶液转移至一个500 mL玻璃瓶中（当前溶液浓度：1 mg/L KH2PO4- P 在 0.9 mM H2SO4）。该溶液即为IQS。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 含磷酸盐缓冲溶液的制备
<ol>
	<li>将所需缓冲液称重或移液至容量瓶中（目标浓度为 1 L 中含 0.01 M 缓冲液，例如：572 µL 的 100% 乙酸、2.1014 g 的柠檬酸·H2O、1.9520 g 的 MES、2.0926 g 的 MOPS、2.3831 g 的 HEPES、2.5233 g 的 EPPS、2.3732 g 的 CAPSO、2.2132 g 的 CAPS、5 mL 的 2 M NaOH）。</li>
	<li>向容量瓶中加入约四分之三体积的水，并加入预先配制的 1 g/L 磷酸酯-P 储备液（目标浓度为 1 L 中含 1 mg/L 磷，例如，1 mL 的 1 g/L 磷酸酯-P）。</li>
	<li>用水定容至刻度线，将容量瓶置于磁力搅拌器上搅拌，直至所有成分完全溶解，然后转移至玻璃瓶中。</li>
	<li>在搅拌的同时，使用 HCl（例如，2 M 和 10.2 M）或 NaOH（例如，2 M 和 10 M）调节缓冲液至目标 pH 值（例如，MES 的 pH 为 6）（应避免同时加入酸性和碱性溶液，以防止离子强度不必要的升高）。</li>
	<li>按照步骤 4 的方法测定磷酸酯-P 的浓度。</li>
</ol>
3. 吸附试验步骤
<ol>
	<li>用蒸馏水彻底清洗滤材（例如，使用孔径为0.5 mm的筛子），然后在80 °C下干燥。 
	注意： 此处可暂停实验流程。</li>
	<li>将滤材（例如，颗粒状氢氧化铁）称重后放入50 mL离心管中。 
	注意： 此处可暂停实验流程。</li>
	<li>迅速将步骤2中含膦酸盐的溶液加入50 mL离心管中，至50 mL刻度线处。</li>
	<li>迅速盖紧管盖，并将其固定在旋转仪上（从此时开始计算接触时间）。</li>
	<li>以每分钟20转的速度旋转一定时间（例如，1 h）。</li>
	<li>用注射器滤器（0.45 µm孔径）将约10–20 mL上清液过滤至空玻璃瓶中。 
	注意： 此处可暂停实验流程。</li>
	<li>测定滤液的pH值，并继续进行步骤4以测定膦酸盐-P浓度；若研究磷酸盐吸附，则继续进行步骤5。</li>
</ol>
4. 根据 ISOmini 测定总磷（膦酸盐-P）
注意：以下步骤也在图3中展示。
<ol>
	<li>使用移液器将待分析样品的等分试样（Vsample，最大 4 mL）转移至一个 10 mL 螺口瓶中（螺口瓶及其瓶盖应预先用 HCl（见 1.2）和 H2O 漂洗，并在 80–100 °C 下干燥）。 
	注意：此处可暂停实验流程。</li>
	<li>使用移液器加入水，使样品与所加水的总体积达到 4 mL（Vwater = 4 mL−Vsample）。 
	注意：此处可暂停实验流程。</li>
	<li>使用移液器加入 0.2 mL 的 0.9 M H2SO4 溶液（见 1.1.3）。如果样品中含有 1 M NaOH（如再生溶液中常见），则加入 0.2 mL 的 13.5 M H2SO4 溶液（见 1.1.1）（注意：该硫酸溶液浓度极高）。 
	注意：此处可暂停实验流程。</li>
	<li>加入 4.8 mL 的 K2S2O8 溶液/悬浮液（见 1.5），其浓度取决于样品中所含缓冲液（对应 ISO 标准：0.01–1 M NaOH 时为 8.33 g/L K2S2O8；0.01 M CitOH、AcOH、MES 时为 41.67 g/L；0.01 M MOPS 时为 50.00 g/L；0.01 M HEPES 时为 58.33 g/L；0.01 M EPPS、CAPSO、CAPS 时为 66.66 g/L）。</li>
	<li>将瓶盖拧紧，充分振荡混匀。</li>
	<li>将螺口瓶置于恒温器中，在 148–150 °C 下加热 1 小时。</li>
	<li>从恒温器中取出螺口瓶，冷却至室温。 
	注意：此处可暂停实验流程。</li>
	<li>打开螺口瓶，加入 0.4 mL 的 1.5 M NaOH 溶液（见 1.4）。 
	注意：此处可暂停实验流程。</li>
	<li>加入 0.2 mL 的 100 g/L 抗坏血酸溶液（见 1.6）。</li>
	<li>随后加入 0.4 mL 钼酸盐 II 溶液（见 1.8）。</li>
	<li>盖上瓶盖，倒置旋转混匀。</li>
	<li>静置显色，时间不少于 15 分钟，不超过 4 小时。</li>
	<li>使用光度计在 880 nm 波长下测定样品的光吸收值（A）。</li>
	<li>对 4 mL 水（用于测定 Ablind）以及 4 mL IQS 溶液（见 1.9）重复执行步骤 4.1–4.13。</li>
	<li>根据分析样品的比吸收值（A）、空白样品的吸收值（Ablind）和样品体积（Vsample），使用以下公式计算分析样品中总磷或膦酸盐磷的浓度（0.287 对应使用 1 cm 比色皿时校准曲线的斜率，具体数值可能因光度计不同而有所差异）： 
	<img alt="磷浓度计算公式示意图；P[mg/L]=(A-A_blind)/0.287×4mL/V_sample[mL]" src="/files/ftp_upload/57618/57618eq2v2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="方程 2"></li>
</ol>
5. 正磷酸盐（o-PO）的测定43-- 根据 ISO微型
注意：当需要研究无机正磷酸盐在颗粒状过滤材料上的吸附时，可采用此测定方法。在此情况下，待测样品无需消解。
<ol>
	<li>使用移液器将待分析样品的等分试样（Vsample，最大体积为 9.4 mL）转移至一个 10 mL 带螺帽的样品瓶中（样品瓶及其瓶盖应预先用 HCl（见 1.2）和 H2O 冲洗，并在 80–100 °C 下干燥）。 
	注意：此步骤可暂停。</li>
	<li>使用移液器加入水，使样品与所加水的总体积达到 9.4 mL（Vwater = 9.4 mL−Vsample）。 
	注意：此步骤可暂停。</li>
	<li>加入 0.2 mL 的 100 g/L 抗坏血酸溶液（见 1.6）。</li>
	<li>随后加入 0.4 mL 钼酸盐 I 溶液（见 1.7）。</li>
	<li>盖紧瓶盖，并将样品瓶倒置以实现混匀。</li>
	<li>静置显色，时间至少 15 分钟，最长不超过 4 小时。</li>
	<li>使用光度计在 880 nm 波长下测定样品的光谱吸光度（A）。</li>
	<li>定期对 9.4 mL 水（用于测定 Ablind）以及 4 mL 的 IQS（见 1.9）重复执行步骤 5.1–5.7。</li>
	<li>根据分析样品的特异性吸光度（A）、空白样品的吸光度（Ablind）以及样品体积（Vsample），可利用 4.15 中的公式计算分析样品中正磷酸盐-P 的浓度。</li>
</ol>

<ol><li>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. <a target="_blank" href="https://publications.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/70e52c10-85a1-4e97-8218-ed56d597ed05/language-en">Official Journal of the European Communities</a>. , 327(2000).</li>
<li>Rott, E., Steinmetz, H., Metzger, J. W. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969717325743">Organophosphonates: A review on environmental relevance, biodegradability and removal in wastewater treatment plants.</a> Science of the Total Environment. 615, 1176-1191 (2018).</li>
<li>Grohmann, A., Der Horstmann, B. <a target="_blank" href="NULL">Der Einsatz von Phosphonaten unter umwelttechnischen Gesichtspunkten (The use of phosphonates under environmental aspects)</a>. , Umweltbundesamt Berlin, Germany. Research report 102 063 22 UFA-FB 89-018 (1989).</li>
<li>Studnik, H., Liebsch, S., Forlani, G., Wieczorek, D., Kafarski, P., Lipok, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amino+polyphosphonates-chemical+features+and+practical+uses%2C+environmental+durability+and+biodegradation%5BTitle%5D)+AND+%22New+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Amino polyphosphonates-chemical features and practical uses, environmental durability and biodegradation.</a> New Biotechnology. 32 (1), 1-6 (2015).</li>
<li>Matthijs, E., de Oude, N. T., Bolte, M., Lemaire, J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0043135489900080">Photodegradation of ferric ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (EDTMP) in aqueous solution.</a> Water Research. 23 (7), 845-851 (1989).</li>
<li>Nowack, B., Stone, A. T. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/231275603_Degradation_of_Nitrilotrismethylenephosphonic_Acid_and_Related_AminoPhosphonate_Chelating_Agents_in_the_Presence_of_Manganese_and_Molecular_Oxygen">Degradation of nitrilotris(methylenephosphonic acid) and related (amino)phosphonate chelating agents in the presence of manganese and molecular oxygen.</a> Environmental Science & Technology. 34 (22), 4759-4765 (2000).</li>
<li>Nowack, B., Stone, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+of+phosphonates+onto+goethite-water+interface%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Colloid+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Adsorption of phosphonates onto goethite-water interface.</a> J. Colloid Interface Science. 214 (1), 20-30 (1999).</li>
<li>Nowack, B., Stone, A. T. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es9900860">The influence of metal ions on the adsorption of phosphonates onto goethite.</a> Environmental Science & Technology. 33 (22), 3627-3633 (1999).</li>
<li>Nowack, B., Stone, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Competitive+adsorption+of+phosphate+and+phosphonates+onto+goethite%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Research%22%5BJournal%5D)">Competitive adsorption of phosphate and phosphonates onto goethite.</a> Water Research. 40 (11), 2201-2209 (2006).</li>
<li>Zenobi, M. C., Hein, L., Rueda, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+1-hydroxyethane-%281%2C1-diphosphonic+acid%29+on+the+adsorptive+partitioning+of+metal+ions+onto+%CE%B3-AlOOH%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">The effects of 1-hydroxyethane-(1,1-diphosphonic acid) on the adsorptive partitioning of metal ions onto γ-AlOOH.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 284 (2), 447-454 (2005).</li>
<li>Rott, E., Minke, R., Steinmetz, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214714417300442">Removal of phosphorus from phosphonate-loaded industrial wastewaters via precipitation/flocculation.</a> Journal of Water Process Engineering. 17, 188-196 (2017).</li>
<li>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).</li>
<li>Boels, L., Tervahauta, T., Witkamp, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorptive+removal+of+nitrilotris%28methylenephosphonic+acid%29+antiscalant+from+membrane+concentrates+by+iron-coated+waste+filtration+sand%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hazardous+Materials%22%5BJournal%5D)">Adsorptive removal of nitrilotris(methylenephosphonic acid) antiscalant from membrane concentrates by iron-coated waste filtration sand.</a> Journal of Hazardous Materials. 182 (1-3), 855-862 (2010).</li>
<li>Boels, L., Keesman, K. J., Witkamp, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+of+phosphonate+antiscalant+from+reverse+osmosis+membrane+concentrate+onto+granular+ferric+hydroxide%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Adsorption of phosphonate antiscalant from reverse osmosis membrane concentrate onto granular ferric hydroxide.</a> Environmental Science & Technology. 46 (17), 9638-9645 (2012).</li>
<li>Martínez, R. J., Farrell, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+Nitrilotris%28methylenephosphonic+acid%29+reactions+with+ferric+hydroxide%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Understanding Nitrilotris(methylenephosphonic acid) reactions with ferric hydroxide.</a> Chemosphere. 175, 490-496 (2017).</li>
<li>Chen, Y., Baygents, J. C., Farrell, J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214714416304172">Removing phosphonate antiscalants from membrane concentrate solutions using granular ferric hydroxide.</a> Journal of Water Process Engineering. 19, 18-25 (2017).</li>
<li>Good, N. E., Winget, G. D., Winter, W., Connolly, T. N., Izawa, S., Singh, R. M. M. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5942950">Hydrogen ion buffers for biological research.</a> Biochemistry. 5 (2), 467-477 (1966).</li>
<li>Good, N. E., Izawa, S. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4206745">Hydrogen ion buffers.</a> Methods in Enzymology. 24, 53-68 (1972).</li>
<li>Ferguson, W. J., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7446957">Hydrogen ion buffers for biological research.</a> Analytical Biochemistry. 104 (2), 300-310 (1980).</li>
<li>Goldberg, R. N., Kishore, N., Lennen, R. N. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1416902">Thermodynamic quantities for the ionization reactions of buffers.</a> Journal of Physical and Chemical Reference Data. 31 (2), 231-370 (2002).</li>
<li>Schmidt, C. K., Raue, B., Brauch, H. J., Sacher, F. <a target="_blank" href="https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/03067319.2013.831410">Trace-level analysis of phosphonates in environmental waters by ion chromatography and inductively coupled plasma mass spectrometry.</a> International Journal of Environmental Analytical Chemistry. 94 (4), 385-398 (2014).</li>
<li>Nowack, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+phosphonates+in+natural+waters+by+ion-pair+high-performance+liquid+chromatography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chromatography+A%22%5BJournal%5D)">Determination of phosphonates in natural waters by ion-pair high-performance liquid chromatography.</a> Journal of Chromatography A. 773 (1-2), 139-146 (1997).</li>
<li>Murphy, J., Riley, J. P. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267000884445">A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters.</a> Analytica Chimica Acta. 27, 31-36 (1961).</li>
<li>Worsfold, P., McKelvie, I., Monbet, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+phosphorus+in+natural+waters%3A+A+historical+review%5BTitle%5D)+AND+%22Analytica+Chimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Determination of phosphorus in natural waters: A historical review.</a> Analytica Chimica Acta. 918, 8-20 (2016).</li>
<li>Going, J. E., Eisenreich, S. J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267001829147">Spectrophotometric studies of reduced molybdoantimonylphosphoric acid.</a> Analytica Chimica Acta. 70, 95-106 (1974).</li>
<li>Pai, S. C., Yang, C. C., Riley, J. P. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267000851168">Effects of acidity and molybdate concentration on the kinetics of the formation of the phosphoantimonylmolybdenum blue complex.</a> Analytica Chimica Acta. 229, 115-120 (1990).</li>
<li>Eisenreich, S. J., Bannerman, R. T., Armstrong, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simplified+phosphorus+analysis+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Letters%22%5BJournal%5D)">A simplified phosphorus analysis technique.</a> Environmental Letters. 9 (1), 43-53 (1975).</li>
<li><a target="_blank" href="https://www.iso.org/standard/36917.html">ISO 6878:2004. Water quality-Determination of phosphorus-Ammonium molybdate spectrometric method</a>. , Beuth Verlag GmbH, Germany. (2004).</li>
<li>Freundlich, H. <a target="_blank" href="http://www.scirp.org/(S(351jmbntvnsjt1aadkposzje))/reference/ReferencesPapers.aspx?ReferenceID=1415401">Über die Adsorption in Lösungen (About the adsorption in solutions).</a> Z. Physical Chemistry. 57, 385-470 (1907).</li>
<li>Ho, Y. S., Porter, J. F., McKay, G. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1023/A:1021304828010">Equilibrium isotherm studies for the sorption of divalent metal ions onto peat: Copper, nickel and lead single component systems.</a> Water Air & Soil Pollution. 141 (1-4), 1-33 (2002).</li>
<li>Reach Devices. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.reachdevices.com/Protein/BiologicalBuffers.html">http://www.reachdevices.com/Protein/BiologicalBuffers.html</a> (2017).</li>
<li>Li, L., Zhang, S., Li, G., Zhao, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+chemical+oxygen+demand+of+nitrogenous+organic+compounds+in+wastewater+using+synergetic+photoelectrocatalytic+oxidation+effect+at+TiO2+nanostructured+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Analytica+Chimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Determination of chemical oxygen demand of nitrogenous organic compounds in wastewater using synergetic photoelectrocatalytic oxidation effect at TiO2 nanostructured electrode.</a> Analytica Chimica Acta. 754, 47-53 (2012).</li>
</ol>

未声明任何利益冲突。

膦酸盐的重要性日益增加，因此需要研究可靠的方法以从废水中去除这些化合物，从而保护污水处理厂或受纳水体。目前，关于从工业废水中去除膦酸盐的研究非常有限5,11,12,13,14,16。本文所介绍的方法表明，按照所提供的实验方案，可快速且可靠地开展膦酸盐在含极性氧化铁材料（特别是颗粒状氢氧化铁）上的吸附去除研究。
进行吸附研究的关键在于维持pH值。在旋转离心管中若不使用缓冲液，则无法实现这一目标。本文表明，Good缓冲液仅在0.01 M浓度下才能实现可接受的pH调节，且即使在此浓度下，对膦酸盐在GFH上的吸附也无显著影响。Good缓冲液的应用也是本文所述方法不能用于研究膦酸盐在活性炭等非极性材料上吸附的原因：Good缓冲液会与膦酸盐竞争自由吸附位点。
由于通过高效液相色谱法（HPLC）22 或离子色谱-电感耦合等离子体质谱法（IC-ICP-MS）21 对膦酸盐进行直接分析非常复杂且成本高昂，因此本文提出的方法建议在膦酸盐与吸附剂接触后，通过测定总磷含量进行间接测量。总磷的测定通常采用标准化方法（ISO 687828），该方法需在加热板上使用 H2SO4 和 K2S2O8 进行消解，随后用 NaOH 将 pH 值调节至 3–10，并在抗坏血酸和钼酸盐溶液的作用下形成蓝色络合物（其颜色强度与磷酸盐浓度呈线性正比关系）。该标准化方法耗时耗力，因此开发了一种更快的 ISO 方法变体（ISOmini）。ISOmini 方法将总体积减少至原来的五分之一，消解过程可在恒温器中便捷完成，且消解后 NaOH 的加量固定。该方法可在极短时间内完成大量磷含量测定，且与标准 ISO 方法相比，准确性不受影响。
每种缓冲液的化学需氧量（COD）均不相同。此外，由于所需缓冲液浓度相对较高，为0.01 M，因此为了确保样品组分得到充分消解，所加入的氧化剂用量必须显著高于ISO方法中规定的用量。若K2S2O8的用量过低或过高，均会导致测量结果不准确。因此，在ISOmini方法中，K2S2O8的用量需针对每种缓冲液单独优化。另一个关键因素是NaOH的用量。通常情况下，再生液的NaOH浓度大于&#62; 0.1 M。为了避免影响显色络合物形成所需的[H+]:[Mo]比例25,26，在消解前必须对H2SO4的加入量进行适当调整。当再生液被多次重复使用时，其pH值和COD会发生变化，从而引发问题。由于在螺口小瓶中无法进行可靠且简便的pH测量，且该方法未提供相应的pH调节步骤，因此本文所介绍的ISOmini方法在处理pH值极高的样品时存在局限性。对于再生液，建议采用ISO标准方法。

研究动机
减少向地表水体输入营养物质的努力是必要的， 例如，根据《欧洲水框架指令》的实施背景1，需要对磷排放进行更详细的考察。膦酸盐类物质（图1），在纺织和造纸工业中用作漂白稳定剂，在饮用水处理中用作阻垢剂，在冷却水中用作硬度稳定剂，以及在洗涤剂和清洁剂中的应用，无论从使用量还是环境影响角度来看都尤为重要2. 磷酸酯类化合物被认为可能导致水体的长期富营养化2,3,4例如，由于阳光中的紫外线辐射或在 Mn 存在的情况下II 以及溶解氧存在时，膦酸盐可降解为微生物可利用的磷酸盐5,6磷酸盐的过量供应是生态失衡水体的重要特征，这使得磷成为水体生态状况可持续改善的关键目标物质。
使用铁盐或铝盐时，可通过沉淀/絮凝法从废水中去除膦酸盐7,8,9,10。在此过程中，金属转化为难溶的金属氢氧化物。这些具有相对较大比表面积的极性絮状物可作为吸附剂，吸附带负电荷的膦酸盐。然而，絮凝过程可能存在两个主要缺点。根据废水性质的不同，产生的污泥体积可高达样品体积的30%11，这些污泥需通过后续的沉淀或过滤阶段进行分离、处理和处置。此外，膦酸盐可与添加的絮凝剂形成络合物，从而阻止絮状物的形成，尤其是在水质较软的废水中。该效应可通过增加絮凝剂用量来补偿，但这会导致更高的β值（β = 废水中絮凝剂与磷的摩尔比）11,12。因此，复杂的废水基质可能使最优絮凝剂投加量的控制变得困难。
<img alt="膦酸类化合物化学结构，PBTC、HEDP、NTMP、EDTMP、DTPMP，螯合剂示意图。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57618/57618fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1：重要膦酸盐的结构式11。 <a href="/files/ftp_upload/57618/57618fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
一种可能的替代方法是利用磷酸酯对含金属表面具有高吸附亲和力的特性，且不具有上述缺点，即基于铁（氢）氧化物的过滤材料。对于此类过滤材料，文献主要报道了其在去除磷酸盐方面的研究13,14,15,16。本文介绍一种方法，可简便、低成本地评估选择性颗粒过滤材料对磷酸酯的吸附能力，本研究特别以颗粒状氢氧化铁（GFH）为例。吸附能力的研究可分为以下步骤：磷酸酯溶液的配制、吸附试验（磷酸酯溶液与颗粒材料的接触反应）以及磷酸酯分析。所有步骤必须精确协调进行。
吸附试验的设计概念及合适缓冲液的选择与使用 
为研究吸附容量，可进行批量试验或柱状试验。为测定吸附剂的吸附等温线或pH依赖性，通常优先采用批量法，因其可在短时间内通过调节多个参数获得大量结果。pH值是影响吸附过程最重要的因素之一。对实验技术人员而言，维持或调节pH值是一项重要挑战，因为在吸附剂接触前仅对样品溶液进行简单的pH调节通常并不充分。每种吸附材料通常都会趋向于使其周围环境的pH值接近其零电荷点（PZC）。因此，有可能出现如下情况：一种水溶液， 例如，调节至 pH 3 后，当立即接触吸附剂时，pH 值会变为 8。废水通常具有天然缓冲能力，可减弱此效应。然而，若仅需研究特定吸附剂对某一目标物质的去除效果，则必须使用合成废水。 即，纯水，该纯水经过特定加标含有目标物质，或 例如，竞争性阴离子。与粉末状吸附剂不同，在开放搅拌容器中可通过添加酸或碱轻松将pH值维持在所需范围内；而对于颗粒状吸附剂，在批次处理中无法通过此方式调节pH值。为了使颗粒均匀悬浮，需要极高的搅拌速度，但这会导致材料迅速磨损。若非有意造成磨损，最温和的方法是旋转密闭的离心管，以持续保持颗粒在溶液中的均匀混合。在此情况下，维持pH值恒定的唯一方法是使用缓冲液。
为了研究磷酸盐和膦酸盐在含铁滤料上的吸附行为，所用缓冲液必须满足以下要求：不含磷；无色；可溶；最好不含络合剂；不会与膦酸盐在极性滤料上的吸附产生竞争；所用不同缓冲液的结构应相似；且缓冲液或其降解产物在总磷测定消化后，不得对显色络合物的光谱吸光度产生负面影响。针对生物化学研究领域，已开发出所谓的“Good缓冲液”17,18,19，恰好具备上述特性。因此，本研究选用了表1中的缓冲液。每种缓冲液的pKa值表明其能够维持稳定的pH范围。然而，对于pH < 5的范围，必须使用柠檬酸（CitOH）和乙酸（AcOH）等有机酸。柠檬酸是一种络合剂，但它所缓冲的pH范围正是大多数含铁滤料本身已不稳定的区域。乙酸和MOPS此前已被Nowack和Stone7用于研究NTMP在浆体针铁矿（α-FeOOH）上于pH 4.6和7.2条件下的吸附行为。然而，他们关于吸附pH依赖性的实验是在无缓冲条件下进行的。
<img alt="缓冲液化合物结构及其pKa值和氧化数据；ThOD与COD结果表。" src="/files/ftp_upload/57618/57618table1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="表 1"> 
表 1：本研究中所用缓冲液的pKa值20、理论需氧量（ThOD）及实测化学需氧量（COD）。
总磷测定（ISOmini）在缓冲溶液中的适用性 
每次吸附实验后，必须分析各溶液中残留的膦酸盐浓度。直到最近，才出现了一种用于环境样品中膦酸盐测定的方法，其定量限可低至0.1 µg/L。该方法基于IC-ICP-MS技术，并使用阳离子交换剂（将膦酸盐转化为“游离”膦酸）和阴离子交换剂（用于膦酸盐的预富集）21。此外，早在1997年，Nowack22提出了一种检测限较高（15–100 µg/L）的方法，该方法基于膦酸盐与FeIII的预络合、HPLC保留以及这些络合物的光度检测。然而，这些方法耗时较长且成本较高。在合成废水中仅含有膦酸盐作为含磷化合物的研究中，通过测定总磷浓度即可足够准确地反映膦酸盐浓度。相比总磷的测定，无机磷酸盐的测定对实验人员而言困难要小得多，因为总磷测定需要预先进行消解处理。此前需加入的化学试剂用量必须与样品中存在的化合物精确匹配。
磷酸盐的测定目前主要采用由Murphy和Riley提出的方法23. 该方法基于分光光度法检测一种深色的磷钼蓝复合物（[PSb2莫12O40]− 与 λ最大值 在磷酸盐和酸化钼酸盐存在下，使用抗坏血酸和三价锑作为还原剂，在880 nm处形成）24. 在其他研究中，[H+]:[Mo] 被确定为 60-8025,26为了测定总磷，需进行消解， 即在磷钼蓝形成之前，必须完成含磷化合物中P-O-P、C-O-P和C-P键的断裂，并将磷氧化为磷酸盐24. Eisenreich 等27 提出了一种基于氧化剂过二硫酸钾（K2S2O8在酸性环境中。这些发现中的许多已被纳入 ISO 6878 的制定中28，系统阐述了水样（废水和海水）中磷酸盐-P和总磷浓度的测定步骤。
根据 ISO 6878 标准测定总磷（图2）时，需在锥形瓶中于酸性 pH 条件下（使用硫酸）用 K2S2O8 对样品进行消解，时间至少为 30 分钟。消解完成后，用 NaOH 将 pH 值调节至 3–10，并将锥形瓶中的内容物转移至 50 mL 容量瓶中。在该容量瓶中，向样品加入抗坏血酸以及含钼酸盐和锑的酸性溶液，然后用水定容。10–30 分钟后，在波长 880 nm 处测定此蓝色溶液的吸光度。在测定磷酸盐时，则省略消解步骤，即直接在 50 mL 容量瓶中将样品与抗坏血酸以及含钼酸盐和锑的溶液混合，随后在分光光度计中测定蓝色显色的吸光度强度。
<img alt="化学需氧量（COD）分析示意图；包括样品制备和吸光度测定。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57618/57618fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图2"> 
图2：依据ISO 6878标准测定总磷的流程，包括使用硫酸和过硫酸钾进行消解、用NaOH调节pH值，以及利用含抗坏血酸和钼酸盐溶液进行显色反应。 <a href="/files/ftp_upload/57618/57618fig2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
总磷测定过程非常复杂，因为在消解过程中必须始终防止样品沸腾溢出，且将样品调节至 pH 3-10 耗时较长。为了能够在极短时间内分析尽可能多的样品，基于该 ISO 方法开发了一种总磷和正磷酸盐测定的微型化方法。图3总结了该方法的各个步骤。在此微型化测定方法（ISOmini）中，显色溶液的最终体积为 10 mL（在 ISO 方法中为 50 mL）。因此，ISOmini 方法将所需试剂溶液的用量减少至原来的五分之一。在 ISOmini 方法中，消解在恒温器中于 148-150 °C 进行（与 ISO 方法中建议在电热板上的锥形瓶内进行消解不同），以实现尽可能高的氧化效率。消解完成后，加入氢氧化钠，并与抗坏血酸及酸性钼酸盐溶液一同反应。
<img alt="K2S2O8溶液分析过程；试管；化学反应；分光光度计测量。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57618/57618fig3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图3"> 
图3：根据ISO 6878标准的改进微型化方法（ISOmini）测定总磷的流程，使用10 mL螺旋盖小瓶、缓冲液依赖性的过硫酸钾浓度，在恒温器中加热，并在无需预先转移消化后样品的情况下直接加入显色试剂。 <a href="/files/ftp_upload/57618/57618fig3large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
样品中的有机缓冲剂浓度必须相对较高（10 mM），相较于膦酸盐（5–30 µM），以有效维持 pH 值。在吸附试验后，必须对这些缓冲剂进行消解，以便分析总磷。因此，所加入的氧化剂用量必须根据每种缓冲剂进行匹配，同时需注意，过量的氧化剂不应干扰消解后形成的有色络合物。为了基于测得的化学需氧量（COD）估算总磷测定中每种缓冲剂消解所需 K2S2O8 的量，有必要比较 O2 和 K2S2O8 在还原过程中可转化的电子数：
O2 + 4 H+ + 4 e- → 2 H2O
S2O82- + 2 e- → 2 SO42-
因此，氧化一个特定分子所需的过二硫酸盐分子数量是氧气的两倍2 分子。因此，当采用ISO方法且样品体积为20 mL时，样品的化学需氧量（COD）不得超过500 mg/L。然而，即使是MES，其作为Good缓冲剂中摩尔质量最小的 表1，浓度为10 mM时，化学需氧量（COD）已达到2.4 g/L。除吸附试验的分步操作流程及ISO微型 方法，本文因此研究了所需的缓冲液浓度、缓冲液对膦酸盐吸附的影响以及K2S2O8 数量及消化过程中所需的 NaOH 用量微型 方法
吸附的弗伦德利希模型 
吸附等温线， 即，上样 q例如，以吸附剂上的吸附量（单位：mg P/g 吸附剂）对特定接触时间后吸附质的溶解浓度 c（单位：mg/L P）作图，可采用 Freundlich 提出的方程进行建模29:
<img alt="用于吸附分析的弗伦德利希等温方程 \( q = K_Fc^{1/n} \)，公式表示。" src="/files/ftp_upload/57618/57618eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="方程 1">
若将实验测得的 q 和 c 值以 ln(q) 对 ln(c) 的函数形式作图，则通过线性回归确定的该函数斜率对应于 1/n，其与 y 轴的截距对应于 KF 值30。
实验流程概述 
测定颗粒状氢氧化铁对膦酸盐吸附能力的整个过程分为多个步骤，具体在本方案的协议部分进行描述。分析前需配制足量的试剂溶液（协议第1节），这些溶液可稳定保存数周。随后配制含膦酸盐的溶液（第2节），接着进行吸附试验（将膦酸盐溶液与颗粒材料接触反应）（第3节），最后采用微型化ISO方法分析总磷含量（第4节）。

<table><tbody><tr><td>硫酸（H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;SO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;)</td><td>默克公司（德国达姆施塔特）</td><td>1120802510</td><td>98%（分析纯）</td></tr><tr><td>盐酸（HCl）</td><td>VWR Chemicals（法国丰特奈苏布瓦）</td><td>20254.401</td><td>32%（AnalaR NORMAPUR，p.a.）</td></tr><tr><td>氢氧化钠（NaOH）</td><td>默克公司（德国达姆施塔特）</td><td>1064981000</td><td>&amp;ge;99%（分析纯）</td></tr><tr><td>乙酸（AcOH）</td><td>VWR Chemicals（法国丰特奈苏布瓦）</td><td>20104.334</td><td>100% (p.a.)</td></tr><tr><td>2-(N-吗啉代)乙磺酸（MES）</td><td>SigmaAldrich（美国密苏里州圣路易斯）</td><td>M3671-250G</td><td>&amp;ge;99%</td></tr><tr><td>3-(N-吗啉代)丙磺酸 (MOPS)</td><td>SigmaAldrich（美国密苏里州圣路易斯）</td><td>M1254-250G</td><td>&amp;ge;99.5%</td></tr><tr><td>4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸（HEPES）</td><td>SigmaAldrich（美国密苏里州圣路易斯）</td><td>H3375-250G</td><td>&amp;ge;99.5%</td></tr><tr><td>4-(2-羟乙基)-1-哌嗪丙磺酸（EPPS）</td><td>SigmaAldrich（美国密苏里州圣路易斯）</td><td>E9502-250G</td><td>&amp;ge;99.5%</td></tr><tr><td>N-环己基-2-羟基-3-氨基丙磺酸（CAPSO）</td><td>SigmaAldrich（美国密苏里州圣路易斯）</td><td>C2278-100G</td><td>&amp;ge;99%</td></tr><tr><td>N-环己基-3-氨基丙磺酸（CAPS）</td><td>SigmaAldrich（美国密苏里州圣路易斯）</td><td>C2632-250G</td><td>&amp;ge;98%</td></tr><tr><td>2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸（PBTC）</td><td>Zschimmer &amp;amp; Schwarz（德国莫赫多夫）</td><td>CUBLEN P 50</td><td>50% 技术性</td></tr><tr><td>1-羟基乙烷-1,1-二膦酸一水合物（HEDP）&amp;middot;H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>SigmaAldrich（美国密苏里州圣路易斯）</td><td>54342-50G</td><td>&amp;ge;95.0%</td></tr><tr><td>氮川三(亚甲基膦酸) (NTMP)</td><td>SigmaAldrich（美国密苏里州圣路易斯）</td><td>72568-50G</td><td>&amp;ge;97.0%</td></tr><tr><td>乙二胺四（亚甲基膦酸）（EDTMP）&amp;middot;1.4H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Zschimmer &amp;amp; Schwarz（德国莫赫斯多夫）</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>二乙烯三胺五（亚甲基膦酸）（DTPMP）&amp;middot;6H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Zschimmer &amp;amp; Schwarz（德国莫赫斯多夫）</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>磷酸二氢钾（KH₂PO₄）&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;)</td><td>默克公司（德国达姆施塔特）</td><td>1048731000</td><td>&amp;ge;99.5%（分析纯）</td></tr><tr><td>过硫酸钾（K&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;S&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;8&lt;/sub&gt;)</td><td>默克公司（德国达姆施塔特）</td><td>1050920250</td><td>&amp;ge;99.0%（分析纯）</td></tr><tr><td>L(+)-抗坏血酸（C&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;H&lt;sub&gt;8&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;)</td><td>默克公司（德国达姆施塔特）</td><td>1004680500</td><td>&amp;ge;99.7%（分析纯）</td></tr><tr><td>四水合七钼酸铵（(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O）&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;)&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt;摩尔&lt;sub&gt;7&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;24&lt;/sub&gt;&amp;middot;4H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>默克（德国达姆施塔特）</td><td>1011800250</td><td>&amp;ge;99.0%（分析纯）</td></tr><tr><td>羟基氧化铁颗粒（GFH）</td><td>Hego BioTec（德国柏林）</td><td>-</td><td>FerroSorp RW</td></tr><tr><td>注射器滤膜</td><td>Sartorius Stedim Biotech GmbH (G&amp;ouml;德国蒂宾根</td><td>17765----------Q</td><td>Minisart RC 亲水性 25 mm 0.45 &amp;mu;m 孔径大小</td></tr><tr><td>用于膜过滤的一次性注射器</td><td>Henke Sass Wolf（德国图特林根）</td><td>5200.X00V0</td><td>3 组分软注射器鲁尔接头 20 mL</td></tr><tr><td>旋转器</td><td>LLG实验耗材（德国迈肯海姆）</td><td>6.263 660</td><td>uniROTATOR2</td></tr><tr><td>旋转器夹具</td><td>LLG实验耗材（德国迈肯海姆）</td><td>6.263 664</td><td>uniROTATOR2 用夹具</td></tr><tr><td>带螺纹盖的小瓶</td><td>格拉斯格尔&amp;auml;tebau Ochs（德国博文登）</td><td>135215</td><td>Pr&amp;auml;paratenglas Duran，16×100 mm，螺纹GL18，带PTFE密封盖</td></tr><tr><td>微量移液器</td><td>Eppendorf（德国汉堡）</td><td>3123000047</td><td>艾本德 Research plus 10&amp;ndash;100 &amp;micro;L</td></tr><tr><td>微量移液器</td><td>Eppendorf（德国汉堡）</td><td>3123000063</td><td>艾本德 Research plus 100&amp;ndash;1000 &amp;micro;L</td></tr><tr><td>微量移液器</td><td>Eppendorf（德国汉堡）</td><td>3123000071</td><td>Eppendorf Research plus 0.5&amp;ndash;5 mL</td></tr><tr><td>精密天平</td><td>Precisa Gravimetrics（瑞士迪蒂孔）</td><td>-</td><td>Precisa LX 220 A SCS</td></tr><tr><td>恒温器</td><td>哈希（德国柏林）</td><td>LTV077</td><td>HT200S 高温恒温器</td></tr><tr><td>恒温器</td><td>默克公司（德国达姆施塔特）</td><td>1712000001</td><td>Spectroquant TR 320</td></tr><tr><td>分光光度计</td><td>Jasco Labor- u. Datentechnik (Gro&amp;szlig;德国乌姆施塔特</td><td>-</td><td>紫外/可见分光光度计 Jasco V-550</td></tr><tr><td>离心管</td><td>Sarstedt（N&amp;uuml;mbrecht，德国</td><td>62.559.001</td><td>50 mL离心管，115×28 mm，聚丙烯材质，平底/锥形底，带组合盖</td></tr><tr><td>pH探针</td><td>WTW（德国韦尔海姆）</td><td>103635</td><td>WTW pH电极 SenTix 41</td></tr><tr><td>pH 仪器</td><td>WTW（德国韦尔海姆）</td><td>-</td><td>WTW Multi 350i</td></tr><tr><td>化学需氧量测定</td><td>哈希（德国柏林）</td><td>LCK514</td><td>100&amp;ndash;2000 mg/L O&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td></tr><tr><td>筛子</td><td>Retsch（德国哈恩）</td><td>60.131.000500</td><td>0.5 mm 网孔试验筛（ISO 3310/1）不锈钢</td></tr><tr><td>干燥柜</td><td>Memmert（德国施瓦巴赫）</td><td>-</td><td>Modell 600</td></tr></tbody></table>

使用微型化磷测定法优化测定膦酸盐在颗粒状氢氧化铁上吸附的实验步骤

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

本文介绍了一种简便且高可靠性的方法，用于研究膦酸盐在含铁过滤材料（特别是颗粒状氢氧化铁，GFH）上的吸附行为。该膦酸盐 例如，氮川三甲基膦酸（NTMP）在由有机酸缓冲的溶液中，于旋转器中与GFH接触例如，乙酸）或 Good 缓冲液（例如, 2-(N-吗啉代)乙磺酸 [MES] 和 N-cyclohexyl-2-羟基-3-氨基丙磺酸 [CAPSO]），在50 mL离心管中于10 mM浓度下反应特定时间。随后经膜过滤（孔径0.45 µm）后，采用专门开发的测定方法（ISO）检测总磷（total P）浓度。微型）。该方法是对ISO 6878方法的改进与简化：取4 mL样品与H混合2SO4 和 K2S2O8 在螺口瓶中，加热至148–150 °C，保持1小时，然后加入NaOH、抗坏血酸以及含锑(III)的酸化钼酸盐溶液（终体积10 mL），生成蓝色络合物。颜色强度与磷浓度呈线性正比关系，通过分光光度法在880 nm处测定。结果表明，在pH 4至12范围内，所用缓冲液浓度对膦酸盐吸附无显著影响，因此缓冲液不会与膦酸盐竞争吸附位点。此外，由于缓冲液浓度相对较高，需要增加氧化剂（K2S2O8) 的消化时间比 ISO 6878 中规定的更短，且与 NaOH 用量一起针对每种缓冲液进行了优化。尽管进行了简化，该 ISO微型 与标准方法相比，该方法不会损失任何准确性。

本文介绍了一种简便且高可靠性的方法，用于研究膦酸盐在含铁过滤材料（特别是颗粒状氢氧化铁）上的吸附过程。在缓冲溶液中，利用旋转仪使膦酸盐与吸附剂接触，随后采用微型化磷测定方法进行分析。

本文介绍了一种研究膦酸盐在含铁过滤材料（特别是颗粒状三价铁...）上吸附作用的实验方法。

本实验的总体目标是可靠地研究含铁氢氧化物的选择性材料（如颗粒状氢氧化铁）对磷化合物的吸附能力，与传统方法相比，该方法工作量小，可显著节约成本。该方法有助于回答一些关键问题，例如在工业废水中（如含有作为阻垢剂存在的磷化合物的膜浓缩液）如何有效去除磷化合物。采用10毫升小瓶和恒温器进行改良磷测定的主要优势在于，与传统方法相比，可在更短时间内获得更多的检测结果。本实验操作将由本实验室的技术员 Ellen Raith-Bausch 演示。开始实验时，选择一种或多种适用于该技术的缓冲液，使其能够缓冲目标 pH 范围。对于每种待配制的缓冲液，称量或移取所需量的溶质，加入容量瓶中，配制成 0.01 摩尔每升的溶液。加入反渗透处理的去离子水，直至烧瓶约充满至3/4体积。根据所需目标磷浓度，加入相应体积的磷储存液（浓度为每升含1克磷），以达到缓冲液中的目标磷浓度。然后用水定容至刻度环线。搅拌混合物直至溶质完全溶解，若为液体溶质则搅拌五分钟。然后将缓冲溶液转移至已标记的玻璃瓶中。在搅拌的同时，用盐酸或氢氧化钠将溶液的 pH 值调节至所需值。开始吸收测试时，将选定的经洗涤并干燥的过滤材料按所需量称重后放入50毫升离心管中。将旋转仪设置为20转/分钟并启动旋转仪。将约250毫升pH已调节的含膦酸盐缓冲溶液转移至玻璃烧杯中。迅速操作，将含有磷酸盐的缓冲液加入滤材管中，直至液面达到50毫升刻度线。盖紧管盖，并将其固定在旋转仪上。以20 rpm的速度旋转，持续所需吸附时间。然后，将10至20毫升上清液通过0.45微米注射器滤膜过滤至玻璃瓶中用于分析。测量并记录滤液的pH值。对每种含膦酸盐的缓冲液重复此步骤。分析前，为每个待测样品准备一个10毫升带螺口盖的样品瓶及其聚四氟乙烯（PTFE）衬垫盖，并将其清洗干净并烘干。若样品的预期磷浓度在标准曲线范围内，用移液器吸取4毫升样品加入样品瓶中。若样品浓度预计超出标准曲线范围，则取较小体积的样品，用水稀释至总体积为4毫升。接下来，用移液器将 0.2 毫升 0.9 摩尔的硫酸溶液加入小瓶中。如果样品的氢氧化钠浓度为 1 摩尔，则改为小心地向小瓶中加入 0.2 毫升 13.5 摩尔的硫酸。然后，向小瓶中加入 4.8 毫升适当浓度的过硫酸钾储备溶液或悬浮液，该浓度需根据缓冲液和样品的要求确定。盖紧试管并振荡试管1秒钟。由于每种缓冲液的化学需氧量（COD）不同，过硫酸钾的加样量需针对每种缓冲液和溶液单独匹配。将样品在消解恒温器中于148至150摄氏度加热1小时。然后将小瓶从恒温器中取出，使其冷却至室温。ISO 6878 方法建议使用锥形瓶进行消解。然而，这种方法非常耗时耗力。此外，在固定氢氧化钠用量的情况下，无需按照传统的ISO方法进行手动pH调节。接下来，依次加入0.4毫升1.5摩尔/升的氢氧化钠溶液、0.2毫升100克/升的抗坏血酸溶液以及0.4毫升钼酸盐溶液2号储备液。盖紧瓶盖并振荡混匀。在溶液中等待15分钟至4小时以显色。最后，使用分光光度计在880纳米处测定样品的吸光度。在酸性缓冲液中反应1小时，可达到每克GFH吸附0.55毫克NTMP磷的负载量。尽管吸附量随pH升高而降低，但在pH为12的氢氧化钠体系中仍观察到吸附现象。这表明，要实现有效的解吸，需要使用浓度更高的氢氧化钠溶液。当NTMP磷浓度为1毫克/升、GFH浓度为2.5克/升时，分别接触一小时后，观察到不同缓冲液浓度下的pH变化。只有在缓冲液浓度为 10 毫摩尔每升时，才能相对可靠地实现因与 GFH 接触而引起的 pH 调节。10 毫摩尔每升的缓冲液也提供了最可靠的吸附结果。此外，结果表明，磷酸酯的吸附不受缓冲液同时吸附的显著影响，因为无论缓冲液浓度如何，磷酸酯的吸附均主要保持相似。 当使用 10 毫摩尔每升的缓冲液时，加入 0.6 毫摩尔氢氧化钠后，所形成的有色复合物最为稳定。过硫酸钾的用量只需超过基于重铬酸钾的化学需氧量即可，因为氮和部分磺酸基团预计不会完全分解。我在撰写博士论文期间，按照常规方法分析了 1,000 多个样品的总磷含量，首次提出了该技术的构想。这一过程非常耗时。本文所展示的方法表明，按照给定的实验方案，通过颗粒状氢氧化铁等含极性氧化铁材料吸附去除膦酸盐的研究可以快速且可靠地进行。利用该方法，可研究多种因素对颗粒状氢氧化铁吸附膦酸盐的影响，例如 pH 值、温度、动力学、初始膦酸盐浓度和 GFH 浓度，或废水中典型组分（如钙离子）的存在与否。进行该操作时，请务必注意避免污染，提前正确清洁每一件设备。若操作得当，仅需数小时即可完成约50次总磷污染的处理。

optimized-procedure-for-determining-adsorption-phosphonates-onto

Research

科研

JoVE Journal

Environment

环境

用小型化磷测定法测定膦酸在粒状氢氧化铁上吸附的优化方法

本方案描述了一种利用微孔板读数仪测量并分类土壤磷的高通量酶解法，可将土壤磷分为单酯磷、二酯磷和无机磷。在标准实验室中，可同时测定多达96个样品。...

环境样品中有机磷的高通量测定与分类

来源：Pokhrel, A., et al. 细菌中无机多聚磷酸盐的检测。 J. Vis. Exp.

一种用于定量细菌中无机多聚磷酸盐的检测方法

介绍了一种制备多孔杂化分离介质的方法，该介质由大孔聚合物整体柱构成，其内部涂覆有高比表面积的微孔配位聚合物。...

在大孔聚合物整体柱上制备高孔隙配位聚合物涂层以增强磷酸化肽的富集

由于钯、金和钴的重要性及其广泛使用...

利用具有纳米级车轮状孔结构的新型传感器/吸附剂从城市矿山中检测和回收钯、金及钴金属

本文介绍了一种利用高炉矿渣通过矿物碳化法并行生产沉淀碳酸钙以及通过碱性水热转化法生产沸石材料的方案。同时测试了该沸石材料对镍的吸附性能。...

高炉渣的双向资源化：沉淀碳酸钙与沸石型重金属吸附剂的合成

我们介绍一种简单的方法，用于快速定量多种细菌中的无机多聚磷酸盐，包括革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌以及分枝杆菌。...

检测细菌中的无机多聚磷酸盐

准确量化饱和土壤和沉积物中磷（P）的解吸潜力对于磷的建模及迁移控制工作具有重要意义。为更准确地考虑 原位...

测量实验室微宇宙系统中的磷释放以评估水质

理解生物分子-无机固相相互作用的第一步是揭示可通过建立吸附等温线来评估的基本物理化学常数。液相中的吸附受到动力学、表面容量、pH值以及竞争性吸附的限制，因此在设置吸附实验之前应谨慎考虑所有这些因素。...

采用耗尽法研究短肽在溶液分散无机纳米颗粒上的吸附

本文介绍了一种基于96孔板中钼蓝反应的筛选方法，用于筛选来自Thermotoga...

筛选 Thermotoga maritima 膜结合型焦磷酸酶抑制剂

本文描述了一种用于对哺乳动物细胞提取物中的肌醇焦磷酸盐进行绝对定量的毛细管电泳-电喷雾电离质谱分析方法。...

毛细管电泳电喷雾电离质谱法对肌醇焦磷酸的绝对定量

本文介绍了一种从细胞和组织中富集内源性磷酸化蛋白磷酸酶及其相互作用蛋白，并通过基于质谱的蛋白质组学方法对其进行鉴定和定量的实验方案。...

基于质谱法鉴定磷酸化蛋白磷酸酶及其相互作用蛋白的方法

学习使用小型化磷测定法优化膦酸在粒状氢氧化铁上的吸附测定流程。该方法显著降低工作量与成本，可高效评估工业废水中膦酸的去除效果，为水处理研究提供可靠分析工具。

使用微型化磷测定法优化测定膦酸盐在颗粒状氢氧化铁上吸附的实验步骤

探索更多视频