सीवेज कीचड़ से अल्ट्रासोनिक फॉस्फोर वसूली
- फॉस्फोर के लिए दुनिया भर में मांग बढ़ रही है, जबकि प्राकृतिक फास्फोरस संसाधनों की आपूर्ति दुर्लभ हो रही है.
- सीवेज कीचड़ और सीवेज कीचड़ राख फास्फोरस में समृद्ध हैं और इसलिए स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है फास्फोरस पुनः प्राप्त.
- अल्ट्रासोनिक गीला रासायनिक प्रसंस्करण और वर्षा सीवेज कीचड़ से फॉस्फेट की वसूली के साथ ही भस्म कीचड़ की राख से सुधार और वसूली काफी अधिक किफायती बनाता है।
फास्फोरस
फास्फोरस (फास्फोरस, पी) एक गैर-नवीकरणीय संसाधन है, जिसका उपयोग कृषि में उर्वरक के साथ-साथ कई उद्योगों में भी किया जाता है, जहां फास्फोरस एक मूल्यवान योज्य (जैसे, पेंट, कपड़े धोने वाले डिटर्जेंट, लौ मंदक, पशु आहार) है। सीवेज कीचड़, भस्म सीवेज कीचड़ राख (आईएसए), खाद और डेयरी बहिस्त्राव फास्फोरस में समृद्ध हैं, जिससे उन्हें फास्फोरस के सीमित संसाधन के साथ-साथ पर्यावरणीय चिंताओं के संबंध में फास्फोरस वसूली का एक स्रोत बना दिया जाता है।
तरल अपशिष्ट जल धाराओं से फास्फोरस वसूली दर 40 से 50% तक पहुंच सकती है, जबकि सीवेज कीचड़ और सीवेज कीचड़ राख से वसूली दर 90% तक पहुंच सकती है। फास्फोरस कई रूपों में वेग से किया जा सकता है, उनमें से एक struvite जा रहा है (एक उच्च गुणवत्ता, धीमी गति से जारी उर्वरक के रूप में मूल्य). फास्फोरस के उद्धार को किफायती बनाने के लिए, वसूली प्रक्रिया में सुधार किया जाना चाहिए। Ultrasonication प्रक्रिया accelerates और बरामद खनिजों की उपज बढ़ जाती है कि एक प्रक्रिया तेज विधि है।
अल्ट्रासोनिक फास्फोरस वसूली
sonication के तहत, इस तरह के struvite (मैग्नीशियम अमोनियम फॉस्फेट (एमएपी) के रूप में मूल्यवान सामग्री, कैल्शियम फॉस्फेट, हाइड्रॉक्सीपैटाइट (HAP) / कैल्शियम hydroxyapatite, ऑक्टाकैल्शियम फॉस्फेट, tricalcium फॉस्फेट, और dicalcium फॉस्फेट dihydrate बरामद किया जा सकता है अपशिष्ट धाराओं से. अल्ट्रासोनिक उपचार गीला रासायनिक निष्कर्षण के साथ ही वर्षा और क्रिस्टलीकरण में सुधार (सोनो क्रिस्टलीकरण) सीवेज कीचड़ से मूल्यवान सामग्री की और भस्म कीचड़ की राख से।
जबकि फास्फोरस की सामग्री (8-10%), लोहा (10-15%), और एल्यूमीनियम (5-10%) मोनो-इनसिनरेटेड सीवेज कीचड़ की राख में काफी अधिक है, इसमें सीसा, कैडमियम, तांबा और जस्ता जैसे जहरीले भारी धातुएं भी होती हैं।
फोफशोरस रिकवरी – एक दो-चरण की प्रक्रिया
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- अम्ल निष्कर्षण
फॉस्फोर वसूली का पहला कदम है सल्फ्यूरिक एसिड या हाइड्रोक्लोरिक एसिड जैसे एसिड का उपयोग करके सीवेज कीचड़ या भस्म सीवेज कीचड़ राख (आईएसए) से फास्फोरस की निकासी या निक्षालन। अल्ट्रासोनिक मिश्रण एसिड और ISSA के बीच बड़े पैमाने पर हस्तांतरण में वृद्धि से गीला रासायनिक leaching को बढ़ावा देता है ताकि फास्फोरस की एक पूरी leaching तेजी से हासिल की है. एक पूर्व उपचार कदम ethylenediaminetetraacetatic एसिड का उपयोग कर (EDTA) निष्कर्षण प्रक्रिया में सुधार करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
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- फास्फोरस की वर्षा
अल्ट्रासोनिक क्रिस्टलीकरण बोने अंक बढ़ाने और एक क्रिस्टल बनाने के लिए अणुओं के अधिशोषण और एकत्रीकरण में तेजी लाने के द्वारा फॉस्फेट की वर्षा काफी बढ़ाता है। सीवेज स्लूज और आईएसए से फास्फोरस की अल्ट्रासोनिक वर्षा जैसे मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड और अमोनियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग करके प्राप्त की जा सकती है। परिणामस्वरूप वेग स्ट्रूवाइट, मैग्नीशियम, अमोनियम, फास्फोरस और ऑक्सीजन से बना यौगिक होता है।
स्ट्रवीट का सोनोक्रिस्टलीकरण
अल्ट्रासोनिक dispersing चरणों के बीच बड़े पैमाने पर स्थानांतरण को बढ़ावा देता है और फॉस्फेट के लिए नाभिकन और क्रिस्टल विकास शुरू करता है (उदाहरण के लिए, struvite /
अल्ट्रासोनिक इनलाइन वर्षा और struvite के क्रिस्टलीकरण औद्योगिक पैमाने पर बड़ी मात्रा strams के उपचार के लिए अनुमति देता है। एक बड़े सीवेज कीचड़ धारा प्रसंस्करण के मुद्दे को एक सतत अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया है, जो struvite के क्रिस्टलीकरण accelerates और छोटे, अधिक वर्दी फॉस्फेट कणों का उत्पादन क्रिस्टल आकार में सुधार द्वारा हल किया जा सकता है। वेगित कणों का आकार वितरण नाभिकन दर और बाद में क्रिस्टल वृद्धि दर निर्धारित किया जाता है। त्वरित नाभिकन और बाधित वृद्धि एक जलीय समाधान में cristalline फॉस्फेट कणों, यानी struvite की वर्षा के लिए महत्वपूर्ण कारक हैं। Ultrasonication प्रतिक्रियाशील आयनों की एक समरूप वितरण प्राप्त करने के क्रम में सम्मिश्रण में सुधार करता है कि एक प्रक्रिया तेज विधि है।
अल्ट्रासोनिक वर्षा संकरा कण आकार वितरण, छोटे क्रिस्टल आकार, नियंत्रणीय आकृति विज्ञान और साथ ही तेजी से नाभिक दर देने के लिए जाना जाता है।
Struvite क्रिस्टल सूअर प्रवाह से उपजी (स्रोत: किम एट अल २०१७)
अच्छा वर्षा परिणाम पीओ के साथ उदाहरण के लिए प्राप्त किया जा सकता है3-4 : एनएच+4 : एमजी2 + 1 : 3 : 4 के अनुपात में। 8 से 10 के पीएच रेंज अधिकतम फॉस्फेट पी रिलीज की ओर जाता है
Ultrasonication कैल्शियम फॉस्फेट, मैग्नीशियम अमोनियम फॉस्फेट (एमएपी) और हाइड्रॉक्सीपैटाइट (HAP), कैल्शियम हाइड्रॉक्सीपैटाइट, ऑक्टाकैल्सफॉस्फेट जैसे मूल्यवान सामग्रियों की वर्षा को बढ़ावा देने के लिए एक अत्यधिक कुशल प्रक्रिया है। ट्राइकैल्सियम फॉस्फेट, और अपशिष्ट जल से डाइकैल्सियम फॉस्फेट डाइहाइड्रेट। सीवेज कीचड़, खाद और डेयरी बहिस्त्राव पोषक तत्वों से भरपूर अपशिष्ट जल के रूप में जाना जाता है, जो ultrasonically सहायता प्रदान की वर्षा के माध्यम से मूल्यवान सामग्री के उत्पादन के लिए उपयुक्त है।
Struvite क्रिस्टल गठन:
मिलीग्राम2 + + राष्ट्रीय राजमार्ग+4 + एचपीओ2-4 + एच2हे –> एमजीएनएच4पीओ4 $6H2हे + एच+
प्रयोगशाला से पायलट और औद्योगिक पैमाने पर उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर।
लीचिंग और वर्षा के लिए औद्योगिक अल्ट्रासोनिक उपकरण
उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक सिस्टम और रिएक्टरों औद्योगिक पैमाने पर भस्म सीवेज कीचड़ राख (आईएसए) और सीवेज कीचड़ के इलाज के लिए आवश्यक हैं। Hielscher Ultrasonics डिजाइन और उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक उपकरणों के निर्माण में विशेषज्ञता है – प्रयोगशाला और बेंच टॉप से पूरी तरह से औद्योगिक इकाइयों के लिए। Hielscher ultrasonicators मजबूत कर रहे हैं और मांग वातावरण में पूर्ण लोड के तहत 24 / इस तरह के विभिन्न geometries के साथ प्रवाह सेल रिएक्टरों के रूप में सहायक उपकरण, sonotrodes (अल्ट्रासोनिक जांच) और बूस्टर सींग प्रक्रिया आवश्यकताओं के लिए अल्ट्रासोनिक प्रणाली के इष्टतम अनुकूलन के लिए अनुमति देते हैं। बड़ी मात्रा धाराओं को संसाधित करने के लिए, Hielscher 4kW, 10kW और 16kW अल्ट्रासोनिक इकाइयों, जो आसानी से अल्ट्रासोनिक समूहों के समानांतर में जोड़ा जा सकता है प्रदान करता है।
Hielscher के परिष्कृत ultrasonicators आसान संचालन और प्रक्रिया मापदंडों के सटीक नियंत्रण के लिए एक डिजिटल स्पर्श प्रदर्शन की सुविधा है।
उपयोगकर्ता मित्रता और एक आसान, सुरक्षित आपरेशन Hielscher ultrasonicators की प्रमुख विशेषताएं हैं। रिमोट ब्राउज़र नियंत्रण पीसी, स्मार्ट फोन या टैबलेट के माध्यम से आपरेशन और अल्ट्रासोनिक प्रणाली के नियंत्रण की अनुमति देता है।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह की दर | अनुशंसित उपकरणों |
|---|---|---|
| 10 से 2000 मील | 20 से 400 एमएल / मिनट | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20 एल | 0.2 से 4 एल / मिनट | UIP2000hdT |
| 10 से 100 एल | 2 से 10 एल / मिनट | UIP4000hdT |
| एन.ए. | 10 से 100 एल / मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | के समूह UIP16000 |
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साहित्य / संदर्भ
- Dodds, जॉन ए; एस्पिटेलियर, फैबिएन; लुईसनार्ड, ऑलिवियर; ग्रोसियर, रोमेन; डेविड, रेने; हसून, मायरियाम; Baillon, फैबियन; गटूमेल, सेन्ड्रिन; Lyczko, Nathali (2007): क्रिस्टलीकरण-वर्षा प्रक्रियाओं पर अल्ट्रासाउंड का प्रभाव: कुछ उदाहरण और एक नया अलगाव मॉडल. कण और कण सिस्टम विशेषता, विले-वीसीएच Verlag, 2007, 24 (1), pp.18-28
- खारबंदा, ए.; प्रसन्ना, के.(2016): मानचित्र (मैग्नीशियम अमोनियम फॉस्फेट) और एचएपी (हाइड्रोक्सीपैटाइट) के रूप में डेयरी अपशिष्ट जल से पोषक तत्वों का निष्कर्षण। रसायन विज्ञान Vol. 9, No. 2; 2016. 215-221.
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- रहमान, एम, Salleh, एम, अहसान, ए, हुसैन, एम, रा, सी (2014): struvite क्रिस्टलीकरण के माध्यम से अपशिष्ट जल से धीमी गति से रिलीज क्रिस्टल उर्वरक का उत्पादन. अरब. जे केम. 7, 139-155.
जानने के योग्य तथ्य
कैसे अल्ट्रासोनिक वर्षा काम करता है?
Ultrasonication प्रभावों नाभिकन और क्रिस्टल विकास, एक प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है सोनोक्रिस्टलन।
सबसे पहले, अल्ट्रासाउंड के आवेदन के लिए नाभिक दर है, जहां वहाँ एक तरल समाधान से ठोस क्रिस्टल फार्म को प्रभावित करने की अनुमति देता है. उच्च शक्ति ultrasond गुहिकायन बनाता है, जो एक तरल माध्यम में वैक्यूम बुलबुले के विकास और implosion है। वैक्यूम बुलबुले के implosion प्रणाली में ऊर्जा का परिचय और महत्वपूर्ण अतिरिक्त मुक्त ऊर्जा कम कर देता है. इस तरह, बीज बिंदु और नाभिक एक उच्च दर पर और जल्द से जल्द शुरू कर रहे हैं. गुहिकायन बुलबुला और समाधान के बीच इंटरफेस पर, एक विलेय अणु के आधे विलायक द्वारा solvated है, जबकि अणु सतह के अन्य आधे cavitation बुलबुला द्वारा कवर किया जाता है, ताकि solvation दर कम हो जाती है. विलेय अणु के पुनः विघटन को रोका जाता है, जबकि विलयन में अणुओं का जमाव बढ़ जाता है।
दूसरे, sonication क्रिस्टल विकास को बढ़ावा देता है। अल्ट्रासोनिक मिश्रण बड़े पैमाने पर हस्तांतरण और अणुओं के एकत्रीकरण incresing द्वारा क्रिस्टल के विकास को बढ़ावा देता है।
sonication द्वारा प्राप्त परिणाम sonication मोड द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है:
सतत Sonication:
समाधान के सतत अल्ट्रासोनिक उपचार कई नाभिक साइटों का उत्पादन करता है, ताकि छोटे क्रिस्टल की एक बड़ी संख्या बनाई जाती है
स्पंदित sonication:
स्पंदित / cycled sonication के आवेदन क्रिस्टल आकार पर सटीक नियंत्रण के लिए अनुमति देता है
नाभिक आरंभ करने के लिए Sonication:
अल्ट्रासाउंड केवल क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया की शुरुआत के दौरान लागू किया जाता है, तो नाभिक की एक सीमित संख्या का गठन कर रहे हैं, जो तब एक बड़े आकार के लिए बड़े हो रहे हैं।
क्रिस्टलीकरण के दौरान ultrasonication का उपयोग करना, विकास दर, आकार, और क्रिस्टल संरचनाओं के आकार को प्रभावित और नियंत्रित किया जा सकता है। sonication के विभिन्न विकल्प sono-क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाओं ठीक नियंत्रणीय और repeatable बनाते हैं।
अल्ट्रासोनिक cavitation
जब उच्च तीव्रता अल्ट्रासाउंड एक तरल माध्यम को पार, उच्च दबाव (संपीड़न) और कम दबाव (rarefaction) तरंगों तरल के माध्यम से बारी कर रहे हैं। जब एक अल्ट्रासोनिक लहर पार एक तरल पार करने के लिए कारण नकारात्मक दबाव काफी बड़ा है, तरल के अणुओं के बीच की दूरी तरल बरकरार रखने के लिए आवश्यक न्यूनतम आणविक दूरी से अधिक है, और फिर तरल टूट जाता है ताकि वैक्यूम बुलबुले या रिक्तियों बनाए जाते हैं। उन वैक्यूम बुलबुले भी के रूप में जाना जाता है गुहिकायन बुलबुले.
Cavitation बुलबुले इस तरह के मिश्रण के रूप में बिजली अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया, dispersing, पिसाई, निष्कर्षण आदि 10 Wcm से अधिक अल्ट्रासाउंड तीव्रता के तहत होते हैं2. गुहिकायन बुलबुले कई ध्वनिक कम दबाव / उच्च दबाव चक्र पर हो जाना जब तक वे एक आयाम है जहाँ वे और अधिक ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर सकते तक पहुँचने. जब एक गुहिकायन बुलबुला अपने अधिकतम आकार तक पहुँच गया है, यह एक संपीड़न चक्र के दौरान हिंसक implodes. एक क्षणिक गुहिकायन बुलबुला के हिंसक कोथप्पड़ बहुत उच्च तापमान और दबाव, बहुत उच्च दबाव और तापमान अंतर और तरल जेट विमानों के रूप में चरम स्थितियों बनाता है। उन बलों अल्ट्रासोनिक अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया रासायनिक और यांत्रिक प्रभाव के लिए स्रोत हैं। प्रत्येक गिर बुलबुला एक microreacter जिसमें कई हजारों डिग्री और एक हजार से अधिक वातावरण के तापमान के तापमान तुरंत बनाया जाता है के रूप में माना जा सकता है [Suslick एट अल 1986].
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण ध्वनिक गुहिकायन और उसके hydrodynamic कतरनी बलों पर आधारित है
फास्फोरस
फास्फोरस एक आवश्यक, गैर-पुनर्जीवन ीय संसाधन है और विशेषज्ञों ने पहले से ही भविष्यवाणी की है कि दुनिया मारा जाएगा “फॉस्फोर शिखर”, यानी वह समय जिससे आपूर्ति अब लगभग 20 वर्षों में बढ़ी हुई मांग को पूरा नहीं कर सकती है। यूरोपीय आयोग ने पहले ही फास्फोरस को एक महत्वपूर्ण कच्चे माल के रूप में वर्गीकृत किया है।
सीवेज कीचड़ अक्सर खेतों में फैले उर्वरक के रूप में प्रयोग किया जाता है। हालांकि, चूंकि सीवेज कीचड़ न केवल मूल्यवान फॉस्फेट शामिल है, लेकिन यह भी हानिकारक भारी धातुओं और जैविक प्रदूषकों, जर्मनी जैसे कई देशों, कानून द्वारा प्रतिबंधित कितना सीवेज कीचड़ उर्वरक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. जर्मनी जैसे कई देशों में कड़े उर्वरक नियम हैं, जो भारी धातुओं के साथ संदूषण को सख्ती से सीमित करते हैं। चूंकि फास्फोरस एक सीमित संसाधन है, जर्मन सीवेज स्लज विनियमन से 2017 को फॉस्फेट रीसायकल करने के लिए सीवेज प्लांट ऑपरेटरों की आवश्यकता होती है।
फास्फोरस अपशिष्ट जल, सीवेज कीचड़, साथ ही भस्म सीवेज कीचड़ की राख से बरामद किया जा सकता है।
फॉस्फेट
फॉस्फेट, एक अकार्बनिक रासायनिक, फॉस्फोरिक एसिड का नमक है। अकार्बनिक फॉस्फेट का खनन कृषि और उद्योग में उपयोग के लिए फास्फोरस प्राप्त करने के लिए किया जाता है। कार्बनिक रसायन विज्ञान में फॉस्फेट, या ऑर्गेनोफॉस्फेट, फॉस्फोरिक एसिड का एक एस्टर है।
नाम फास्फोरस तत्व (रासायनिक प्रतीक पी) के साथ भ्रमित मत करो. वे दो अलग-अलग चीजें हैं। नाइट्रोजन समूह का एक बहुसंयोजक अधातु, फास्फोरस आमतौर पर अकार्बनिक फॉस्फेट चट्टानों में पाया जाता है।
जैव रसायन और जैव-भूविज्ञान में कार्बनिक फॉस्फेट महत्वपूर्ण होते हैं।
फॉस्फेट आयन पीओ का नाम है।43-. दूसरी ओर फास्फोरस एसिड ट्राइप्रोटिक एसिड एच3पीओ3 का नाम है। यह 3 एच का एक संयोजन है+ आयनों और एक फॉस्फेट (पीओ33-) आयन.
फास्फोरस वह रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक च् तथा परमाणु संख्या 15 है। फास्फोरस यौगिकों भी व्यापक रूप से विस्फोटकों, तंत्रिका एजेंटों, घर्षण मैचों, आतिशबाजी, कीटनाशकों, टूथपेस्ट और डिटर्जेंट में उपयोग किया जाता है।
स्ट्रूवाइट
स्ट्रूवाइट, जिसे मैग्नीशियम अमोनियम फॉस्फेट (एमएपी) के रूप में भी जाना जाता है, रासायनिक सूत्र एनएच के साथ एक फॉस्फेट खनिज है।4एमजीपीओ4· 6H2ओ स्ट्रवट ऑर्थोम्बिक सिस्टम में पीले या भूरे-सफेद पिरामिड क्रिस्टल या प्लैट जैसे रूपों में सफेद के रूप में क्रिस्टलाइज करता है। एक नरम खनिज होने के नाते, स्ट्रविट में 1.5 से 2 की एक मोह्स कठोरता और 1.7 का कम विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण होता है। तटस्थ और क्षारीय स्थितियों के तहत स्ट्रविट शायद ही घुलनशील हो, लेकिन एसिड में आसानी से घुलित किया जा सकता है। स्ट्रविट क्रिस्टल तब बनते हैं जब अपशिष्ट जल में मैग्नीशियम, अमोनिया और फॉस्फेट के तिल से तिल अनुपात (1:1:1) होता है। तीनों तत्व – मैग्नीशियम, अमोनिया और फॉस्फेट – आम तौर पर अपशिष्ट जल में मौजूद हैं: मुख्य रूप से मिट्टी, समुद्री जल और पीने के पानी से आने वाले मैग्नीशियम, अमोनिया अपशिष्ट जल में यूरिया से टूट जाता है, और अपशिष्ट जल में भोजन, साबुन और डिटर्जेंट से आने वाले फॉस्फेट। इन तीन तत्वों के साथ उपस्थित, struvite अधिक उच्च पीएच मूल्यों, उच्च चालकता, कम तापमान, और मैग्नीशियम, अमोनिया और फॉस्फेट के उच्च सांद्रता पर फार्म की संभावना है. अपशिष्ट जल धाराओं से फास्फोरस की वसूली के रूप में struvite और कृषि के लिए उर्वरक के रूप में उन पोषक तत्वों रीसाइक्लिंग वादा कर रहा है.
Struvite एक मूल्यवान धीमी गति से जारी खनिज उर्वरक कृषि में प्रयोग किया जाता है, जो दानेदार होने के फायदे हैं, आसान करने के लिए उपयोग, और गंध मुक्त.