لیدی: حذف فسفات، فاضلاب صنعتی،محیط کشت seperb

1-1- فسفر و نقش آن در طبیعت

1-1-1- فسفر 

فسفر یک عنصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن P و عدد اتمی آن 15 میباشد. فسفر یک عنصر غیر فلزی چند ظرفیتی گروه نیتروژن بوده و معمولا در سخره ها و کانی های فسفاتی و همچنین در تمام سلولهای زنده یافت میشود ولی هیچگاه به صورت طبیعی تنها و بدون ترکیب با عناصر دیگر وجود ندارد. فسفر بسیار واکنش پذیر بوده و هنگام ترکیب با اکسیژن نور کمی از خود انتشار می دهد. از عناصر لازم و حیاتی ارگان های زنده بوده و نامش به شکلهای گوناگون ذکر می شود. مهمترین استفاده فسفر در تولید کود می باشد. همچنین در تولید مواد منفجره کبریت آتش بازی مواد حشره کش خمیر دندان و مواد شوینده و همچنین مانیتورهای کامپیوتر نیز کاربرد دارد فسفر معمولا به شکل یک ماده جامد و موم مانند سفید رنگ است که بوی نامطبوعی دارد. فسفر خالص بی رنگ و شفاف است. اگرچه این نافلز در آب قابل حل نیست ولی در دی سولفید کربن حل می شود. فسفر خالص به سرعت در هوا می سوزد و تبدیل به پنتا اکسید فسفر می شود فسفر به چهار پنج شکل مختلف وجود دارد. ( سفید یا زرد، قرمز سیاه (یا بنفش). که متداول ترین آنها فسفر قرمز و سفید میباشند که هر دوی آنان از گروه چهار اتمی های چهار وجهی
می­باشند. فسفر سفید در تماس با هوا می سوزد و در مجاورت با گرما یا نور به فسفر قرمز تبدیل میشود که دو حالت آلفا و بتا دارد که با انتقال دمای -3.8 درجه سانتیگراد از هم تفکیک می شوند. در عوض فسفر قرمز پایدار تر بوده و در فشار بخار 1 اتمسفر در 17 درجه سانتیگراد تصعید می شود و از تماس و یا گرمای مالشی می سوزد. فسفر سیاه چندشکلی Allotrope هم در ساختاری مشابه گرافیت که در آن اتمها در یک صفحه شش وجهی چیده شده و هادی جریان الکتریسیته هستند وجود دارد. اسید فسفریک غلیظ شده که 70درصد تا 75درصد (P2O)5دارد، در(کشاورزی و تولید کود بسیار مهم می باشد). در نیمه دوم قرن بیستم نیاز بیشتر به کودها تولیدات فسفری را به مقدار قابل توجهی افزایش داد. (Rodriguez et al : 1999)

فسفر بعد از ازت مهم‌ترين عنصر غذايي در تغذيه گياه است. نقش فسفر برخلاف ازت كه در رشد رويشي گياه مهم است، در رشد زايشي و تشكيل گل و ميوه مهم‌تر و موثرتر است. منبع اصلي تأمين فسفر مورد نياز گياه، كودهاي فسفري است. كودهاي فسفري از سنگ معدن فسفات تهيه مي‌شوند. تغذيه فسفري قدمت طولاني دارد. در قديم توليدكنندگان استخوان را زير خاك مي‌كردند تا فسفر مورد نياز را تهيه كنند و اصولاً صنعت كود سازي فسفري به اين طريق شروع شد. محققين با اضافه كردن اسيد بر روي استخوان، فسفر موجود در استخوان را براي گياه قابل استفاده مي‌كردند. كودهاي فسفري از سنگ معدن فسفر (آپاتيت) توليد مي‌شود. و با افزودن اسيد سولفوريك به سنگ معدن فسفات، كود سوپر فسفات تهيه مي‌شود كه داراي منو كلسيم فسفات و مقداري گچ است. اين كود 26درصد (P2O)5 دارد. كود سوپر فسفات ساده 16درصد تا 20درصد (P2O)5 دارد. كود سوپر فسفات تريپت حدود 47درصد (P2O)5 دارد و بدليل اينكه درصد فسفات زيادي دارد، سوپر فسفات غليظ هم ناميده مي‌شود. كود فسفات آمونيوم به عنوان كود فسفري و كود ازتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. كودهاي فسفري محلول هستند(Rodriguez et al : 1999).

دیگر کاربردهای فسفر عبارتند از:

1-فسفر برای تولید شیشه مخصوص برای لامپهای سدیمی استفاده میشود.

2-فسفات کلسیم یا Bone-Ash برای تولید ظروف چینی مرغوب و Mono_calcium Phosphate که در بکینگ پودر مصرف دارد استفاده می شود.

3-همچنیند این عنصر در تولید فلزات برنز فسفات و دیگر فلزات استیل کاربرد دارد.

4-تری سدیم فسفات در ماده های تصفیه کننده برای شیرین کردن آب و همچنین جلوگیری از فرسایش لوله­ها کاربرد دارد.

5-از فسفر سفید در ساخت بمب های آتش زا و دود زا و گلوله های رسام استفاده می شود.

6-فسفر کاربردهای گوناگون دیگری در ساخت کبریت­های بی­خطر، مواد آتش­زا، حشره­کش­ها، خمیردندان­ها و مواد پاک کننده دارد.

ترکیبات فسفری نقش حیاتی در تمام گونه های حیات شناخته شده در زمین دارد. فسفرهای معدنی نقش کلیدی در ملکولهای بیولوژیکی مانند DNAو RNA که قسمتی از استقامت های ملکولی را شکل
می دهند بازی می کنند. همچنین سلولهای زنده از فسفرهای معدنی برای ذخیره و انتقال انرژی سلولی از طریق تری فسفات آدنوزین ATP استفاده می کنند. نمکهای فسفات کلسیوم هم توسط حیوانات برای سفت شدن استخوان استفاده می شود. ضمناً فسفر یک عضو حیاتی برای پروتوپلاسمهای سلولی و بافتهای عصبی می­باشد، فسفر (که یونانی آن فسفروس به معنای”حامل روشنایی” و از نامهای باستانی سیاره زهره می باشد) در سال 1669 توسط شیمیدان آلمانی Henning Brand در حین تولید یک دارو از ادرار کشف شد. براند با تبخیر ادرار سعی در تقطیر نمک داشت که در این فرایند ماده سفید رنگی تولید شد که در تاریکی
می­درخشید و با نور زیادی می­سوخت. از آن روز تابندگی فسفری برای شرح اشیاءی که در شب بدون سوختن می درخشند بکار برده شد.

کبریت­های اولیه که از فسفر سفید در ترکیباتشان استفاده می­شد به دلیل سمی بودن خطرناک بودند و استفاده از آنها موجبات قتل و خودکشی و…. را فراهم می کرد. (یک داستان نا معلوم حکایت از این دارد که زنی با اضافه کردن فسفر سفید به غذای شوهرش قصد کشتن وی را داشت که هنگام جوشانیدن غذا به دلیل به وجودآمدن بخار نورانی لو رفت).

همچنین کارگران کبریت ساز به دلیل مجاورت با بخار آن دچار مردگی استخوانهای فک می­شدند. زمانی که فسفر قرمز که خاصیت آتش زایی فسفر به دلیل واکنش پذیری در هوا و دیگر مواد حاوی اکسیژن به تنهایی در طبیعت یافت نمی شود ولی به صورت ترکیبی به مقدار زیادی در معادن گوناگون پخش شده اند. که بزرگترین این معادن در روسیه، مراکش، فلوریدا، Idaho, Tennesseو Utah قرار دارد. فسفرهای چند شکلی سفید می توانند به شیوه های گوناگونی تهیه شوند. در یک فرایند تری کلسیم فسفات که از صخره های فسفاتی گرفته شده در مجاورت کربن و سیلیکا در کوره های سوختی یا برقی حرارت داده می­شود. در این فرایند عناصر فسفری به صورت بخار آزاد شده و به صورت اسید فسفریک جمع آوری می­شوند. و سمی به مراتب کمتری را دارد کشف شد جایگزین فسفر سفید در صنعت کبریت سازی گردید. فسفر به عنوان کليد زندگي گياه لقب گرفته و مهم‌ترين نقش فسفر در گياه، در انتقال و ذخيره انرژي به صورت مولکول ATP است. فسفر در رشد زايشي و تشکيل گل و غيره نقش مهم و مؤثري دارد (ملكوتي، 1378).

1-1-2- تاریخچه فسفر

اگر چه کیمیاگران غرب فسفر را در قرن 12 کشف کرده اند، اما کشف آن بهBrand Henning نسبت داده شده که فسفر را به وسیله ی تخلیص آن از اوره در سال 1669 جدا کرد. فسفر اولین عنصری است که به ثبت رسید. اسم فسفر از کلمه ی یونانی phôs به معنی نور و phoros به معنی