Hielscher ultrasunete tehnologie

De recuperare cu ultrasunete Phosphor din nămol de canalizare

  • Cererea mondială de fosfor este în creștere, în timp ce aprovizionarea cu resurse naturale de fosfor devine insuficientă.
  • Nămolul de canalizare și cenușa nămolului de canalizare sunt bogate în fosfor și, prin urmare, pot fi utilizate ca sursă pentru recuperarea fosforului.
  • Prelucrarea cu ultrasunete umed-chimice și precipitațiile îmbunătățește recuperarea fosfatului din nămolul de canalizare, precum și din cenușă a nămolului incinerat și face recuperarea în mod semnificativ mai economic.

Fosfor

Nămolul de canalizare este bogat în fosfor. Extracție cu ultrasunete și precipitații intensifică procesul de recuperare a fosfului.Fosforul (fosfor, P) este o resursă non-regenerabilă, care este puternic utilizată în agricultură ca îngrășământ, precum și în multe industrii, în cazul în care fosforul este un aditiv valoros (de exemplu, vopsele, detergenți de rufe, ignifugare, hrana pentru animale). Nămolul de canalizare, cenușa de nămol de canalizare incinerată (ISSA), gunoiul de grajd și efluentele lactate sunt bogate în fosfor, ceea ce le face o sursă de recuperare a fosforului în ceea ce privește resursa finită a fosforului, precum și preocupările legate de mediu.
Ratele de recuperare a fosforului din fluxurile de apă reziduală lichide pot ajunge la 40 la 50%, în timp ce ratele de recuperare din nămolul de canalizare și cenușa nămolului de canalizare pot ajunge până la 90%. Fosforul poate fi precipitat în multe forme, unul dintre ele fiind piatra Struvita (evaluate ca un îngrășământ de înaltă calitate, cu eliberare lentă). Pentru a face recuperarea economică a fosforului, procesul de redresare trebuie îmbunătățit. Ultrasonication este o metodă de intensificare a procesului care accelerează procesul și crește randamentul mineralelor recuperate.

Cu ultrasunete de recuperare fosfor

Sonicare intensifică procesarea umedă-chimică și precipitațiile în timpul recuperării fosforului din nămolul de canalizare.Sub Sonicare, materiale valoroase, ar fi piatra Struvita (fosfat de amoniu de magneziu (harta)), fosfat de calciu, hidroxiapatita (HAP)/hidroxiapatita de calciu, fosfat octacalcic, fosfat tricalcic, și fosfat dicalcic dihidrat pot fi recuperate din fluxurile de deșeuri. Tratamentul cu ultrasunete îmbunătățește extracția umedă-chimică, precum și precipitarea și cristalizarea (sono-cristalizare) de materiale valoroase din nămol de canalizare și din cenușa nămolului incinerat.
În timp ce conținutul de fosfor (8-10%), fier (10-15%) și aluminiu (5-10%) în cenușă de nămol de canalizare mono-incinerate este destul de mare, acesta conține, de asemenea, metale grele toxice, ar fi plumb, cadmiu, cupru, și zinc.

Biogas anaerobă digester

Cerere de informatie





Fopshorus de recuperare – Un proces în două etape

  1. Extragerea acidului
  2. Primul pas de recuperare a fosfonului este extracția sau levigarea fosforului din nămolul de canalizare sau cenusa de canalizare incinerată (ISSA) folosind un acid, ar fi acidul sulfuric sau acidul clorhidric. Amestecarea cu ultrasunete promovează levigarea umedă-chimică prin creșterea transferului de masă între acid și ISSA, astfel încât o levigare completă a fosforului se realizează rapid. Un pas înainte de tratament folosind acidul ethylenediaminetetraacetatic (EDTA) poate fi utilizat pentru a îmbunătăți procedura de extracție.

  3. Precipitarea fosforului
  4. Cristalizarea cu ultrasunete îmbunătățește precipitațiile fosfaților în mod semnificativ prin creșterea punctelor de însămânțare și accelerarea adsorbției și agregarea moleculelor pentru a forma un cristal. Precipitarea cu ultrasunete a fosforului din nămolul de canalizare și ISSA poate fi obținută de exemplu prin utilizarea hidroxidului de magneziu și a hidroxidului de amoniu. Precipitatul rezultat este Struvite, un compus alcătuit din magneziu, amoniu, fosfor și oxigen.

Sonocrystallization de Struvite

Dispersarea cu ultrasunete promovează transferul în masă între faze și inițiază nucleația și creșterea cristalină pentru fosfați (de exemplu, piatra Struvita/Map).
Precipitarea în linie cu ultrasunete și cristalizarea piatra Struvita permite tratamentul de strams volum mare pe scară industrială. Problema prelucrării unui flux mare de nămol de canalizare poate fi rezolvată printr-un proces cu ultrasunete continuu, care accelerează cristalizarea piatra Struvita și îmbunătățește dimensiunea cristalelor producătoare de particule de fosfat mai mici și mai uniforme. Distribuția dimensiunilor particulelor precipitat este determinată de viteza de nucleare și de rata de creștere ulterioară a cristalelor. Nucleația accelerată și creșterea inhibată sunt factorii esențiali pentru precipitarea particulelor de fosfat de cristalină, adică Struvite, într-o soluție apoasă. Ultrasonication este o metodă de intensificare a procesului care îmbunătățește amestecul pentru a obține o distribuție omogenă a ionilor reactivi.
Precipitații cu ultrasunete este cunoscut pentru a da mai îngustă dimensiunea particulelor de distribuție, dimensiunea de cristal mai mici, morfologie controlabile și, precum și viteza de nucleare rapidă.

Cristalele de Struvite pot fi precipitat din nămolul de canalizare. Sonicare îmbunătățește procesul de recuperare.

Cristale de Struvite precipitat din efluenți porcine (Sursa: Kim et al. 2017)

Rezultate bune precipitații pot fi obținute, de exemplu, cu PO3-4 : NH+4 : Mg2 + la un raport de 1:3: 4. Intervalul pH-ului de la 8 la 10 duce la eliberarea maximă a fosfatului P

Ultrasonication este un proces extrem de eficient de intensificare a tehnicii pentru a promova precipitarea materialelor valoroase, ar fi fosfat de calciu, fosfat de magneziu de amoniu (MAP) și hidroxiapatita (HAP), hidroxiapatita de calciu, fosfat octacalcic, fosfat de tricalciu și fosfat dicalcic dihidrat din apele reziduale. Nămolul de canalizare, gunoiul de grajd și efluentele lactate sunt cunoscute ca ape reziduale bogate în nutrienți, care este potrivit pentru producția de materiale valoroase prin precipitații asistate ultrasonically.

Formarea cristalelor de Struvite:
mg2 + + NH+4 + HPO2-4 + H2O –MgNH >4Po4 de 6H2O + H+

Hielscher Ultrasonics produce ultrasonicators de înaltă performanță pentru aplicații sonochemical.

Procesoare cu ultrasunete de mare putere de la laborator la pilot și scară industrială.

Echipamente industriale cu ultrasunete pentru Leaching și precipitații

UIP4000hdT flux de celule pentru sonicare inline pe scară industrialăSistemele cu ultrasunete de înaltă performanță și reactoarele sunt necesare pentru tratarea cenușii de canalizare incinerate (ISSA) și a nămolului de canalizare pe scară industrială. Hielscher Ultrasonics este specializata in proiectarea si productia de echipamente cu ultrasunete de mare putere – de la laborator și banc-top la unități complet industriale. Hielscher ultrasonicators sunt robuste și construite pentru operațiunea 24/7 sub sarcină maximă în medii solicitante. Accesorii, ar fi reactoare cu celule de flux cu diferite geometrii, sonotrodes (sonde cu ultrasunete) și coarne de rapel permit adaptarea optimă a sistemului ultrasonic la cerințele de proces. În scopul de a procesa fluxuri de volum mare, Hielscher oferă 4kW, 10kW și 16kW unități cu ultrasunete, care pot fi ușor combinate în paralel cu clustere cu ultrasunete.
Ultrasonicators sofisticate Hielscher caracteristică un ecran tactil digital pentru operarea ușoară și controlul precis al parametrilor procesului.
User-prietenesc și un simplu, sigur operație ești cheie features de Hielscher ultrasonicators. Telecomanda browser-ului permite operarea și controlul sistemului ultrasonic prin intermediul PC-ului, telefon inteligent sau tabletă.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
10 la 2000ml 20 până la 400ml / min Uf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Va rugam sa folositi formularul de mai jos, în cazul în care doriți să solicite informații suplimentare cu privire la omogenizare cu ultrasunete. Vom fi bucuroși să vă oferim un sistem de ultrasunete îndeplinesc cerințele dumneavoastră.









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Literatura / Referințe

  • Dodds, Ioan A.; Espitalier, Fabienne; Louisnard, Olivier; Grossier, Romain; David, Rene; Hassoun, Myriam; Baillon, Fabien; Gatumel, Cendrină; Lyczko, Nathalie (2007): efectul ultrasunetelor asupra proceselor de cristalizare-precipitații: unele exemple și un nou model de segregare. Caracterizarea sistemelor de particule și particule, Wiley-VCH Verlag, 2007, 24 (1), pp. 18-28
  • Kharbanda, A.; , K. (2016): extracția de nutrienți din apele uzate lactate sub formă de hartă (fosfat de amoniu de magneziu) și HAP (hidroxiapatită). Revista rasayan de chimie vol. 9, nr. 2; 2016.215-221.
  • Kim, D.; Jin min, K.; Lee, K.; Yu, M. S:; Parc, K.Y. (2017): Efectele pH-ului, ale raporturilor molare și ale pretratamentului asupra recuperării fosforului prin cristalizarea piatra Struvita din efluenți ai apelor reziduale de porcine digerate anaeric. Cercetarea ingineriei de mediu 22 (1), 2017. 12-18 de $.
  • Rahman, m., salleh, m., Ahsan, A., hossain, m., ra, C. (2014): producția de îngrășământ de cristal cu eliberare lentă de la ape reziduale prin cristalizare piatra Struvita. Arab. J. chem. 7, 139 – 155.


Ce trebuie să știți

functioneaza precipitatii cu ultrasunete?

Ultrasonication impactul nucleată și de cristal de creștere, un proces cunoscut sub numele de sonocrystallization.
În primul rând, aplicarea ultrasunetelor permite să influențeze rata de nucleare, în cazul în care există cristale solide formează dintr-o soluție lichidă. Ultrasond de mare putere creează cavitație, care este creșterea și implozia bulelor de vid într-un mediu lichid. Implozia bulelor de vid introduce energie în sistem și reduce excesul de energie critică în exces. Astfel, punctele de însămânțare și nuclearea sunt inițiate la o rată ridicată și, în cel mai scurt timp. La interfața dintre balonul cavitație și soluția, jumătate dintr-o moleculă solute este solvată de solvent, în timp ce cealaltă jumătate a suprafeței moleculare este acoperită de balonul cavitație, astfel încât rata de soluționare este redusă. Redizolvarea moleculei solute este prevenită, în timp ce coagularea moleculelor în soluție este crescută.
În al doilea rând, Sonicare promovează creșterea de cristal. Amestecarea cu ultrasunete promovează creșterea cristalelor prin interacție transferul de masă și agregarea moleculelor.
Rezultatele obținute prin Sonicare pot fi controlate de modul de Sonicare:
Sonicare continuă:
Tratamentul cu ultrasunete continuă a soluției produce multe site-uri de nucleare, astfel încât un număr mare de cristale mici sunt create
Sonicare pulsate:
Aplicarea Sonicare pulsate/pedalat permite controlul precis asupra dimensiunii de cristal
Sonicare pentru a iniția nucleation:
Când ultrasunetele se aplică numai la începutul procesului de cristalizare, se formează un număr finit de nuclee, care apoi sunt cultivate la o dimensiune mai mare.

Folosind Sonicare în timpul cristalizării, rata de creștere, dimensiunea și forma structurilor cristaline pot fi influențate și controlate. Diversele opțiuni de Sonicare fac procesele de sono-cristalizare precis controlabile și repetabile.

cavitatie cu ultrasunete

Atunci când ultrasunete de înaltă intensitate cruce un mediu lichid, de înaltă presiune (compresie) și de joasă presiune (rarefiere) valuri sunt alternând prin lichid. În cazul în care presiunea negativă cauzată de un val ultrasonic traversează un lichid este suficient de mare, distanța dintre moleculele lichidului depășește distanța moleculară minimă necesară pentru a ține lichidul intact, iar apoi lichidul se descompune astfel încât vid sunt create bule sau goluri. Aceste bule de vid sunt, de asemenea, cunoscute ca cavitație Bule.
Cavitație bule utilizate pentru aplicații cu ultrasunete de putere, ar fi amestecarea, dispersant. frezare. Extracţie etc. apar în intensități cu ultrasunete mai mare de 10 WCM2. Bulele de cavitație cresc pe mai multe cicluri acustice de joasă presiune/înaltă presiune până când ajung la o dimensiune în care nu pot absorbi mai multă energie. Când o cavitație balon a atins dimensiunea maximă, se implodează violent în timpul unui ciclu de compresie. Coletul violent al unei bule de cavitație tranzitorie creează condiții extreme, ar fi temperaturi foarte ridicate și presiuni, diferențe de presiune și temperatură foarte ridicate și jeturi lichide. Aceste forțe sunt sursa de efecte chimice și mecanice utilizate în aplicații cu ultrasunete. Fiecare balon prăbușit poate fi considerat ca un microreactor în care temperaturile de mai multe mii de grade și presiuni mai mari de 1000 atmosfere sunt create instantaneu [Suslick et al 1986].

Ultrasunete/cavitație acustică creează forțe extrem de intense, care deschide pereții celulei cunoscute sub numele de Liza (click pentru a mări!)

Extracția cu ultrasunete se bazează pe cavitație acustică și forțele sale de forfecare hidrodinamice

Fosfor

Fosforul este o resursă esențială, non-regenerabilă și experții prevăd deja că lumea va lovi “vârf de fosfor”, adică timpul de la care livrarea nu mai poate satisface cererea crescută, în aproximativ 20 de ani. Comisia Europeană a clasificat deja fosfor ca materie primă critică.
Nămolul de canalizare este adesea folosit ca îngrășământ răspândit pe câmpuri. Cu toate acestea, deoarece nămolul de canalizare conține nu numai fosfat valoros, ci și metale grele dăunătoare și poluanți organici, multe țări precum Germania, limitează prin legislație cât de mult nămol de canalizare poate fi folosit ca îngrășământ. Multe țări, ar fi Germania au reglementări stricte îngrășământ, care limitează contaminarea cu metale grele strict. Deoarece fosforul este o resursă finită, Regulamentul german privind nămolurile de epurare din 2017 impune operatorilor de instalații de epurare să recicleze fosfați.
Fosforul poate fi recuperat din apele uzate, nămoluri de canalizare, precum și din cenușa nămolului de canalizare incinerat.

Fosfat

Un fosfat, o substanță chimică anorganică, este o sare de acid fosforic. Fosfații anorganici sunt minate pentru a obține fosfor pentru utilizare în agricultură și industrie. În chimia organică, un fosfat, sau organofosfat, este un ester de acid fosforic.
Nu confunda numele fosforului cu fosfor element (simbolul chimic P). Sunt două lucruri diferite. Un nemetal polivalente al grupului de azot, fosfor este frecvent întâlnite în roci fosfatice anorganice.
Fosfații organici sunt importanți în biochimie și biogeochimie.
Fosfat este numele de ion PO43-. Acidul fosforos, pe de altă parte, este numele acidului triprotic H3PO3. Aceasta este o combinație de 3 H+ ionilor și a unui fosfhit (PO33-ion.
Fosforul este elementul chimic care are simbolul P și numărul atomic 15. Compușii de fosfor sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în explozivi, agenți nervici, meciuri de frecare, focuri de artificii, pesticide, pastă de dinți

Piatra Struvita

Struvite, de asemenea, denumit fosfat de amoniu de magneziu (MAP), este un mineral fosfat cu formula chimică NH4În MgPO4· 6H2O. Struvite cristalizează în sistemul orthorhombic ca alb la gălbui sau cristale piramidale alb-maroniu sau în forme platlet-like. Fiind un mineral moale, piatra Struvita are o duritate Mohs de 1,5 la 2 și o greutate redusă specifice de 1,7. În condiții neutre și alcaline piatra Struvita este greu solubil, dar poate fi ușor dizolvat în acid. Cristale Struvite forma atunci când există o cârtiță la mol la raportul cârtiță (1:1:1) de magneziu, amoniac și fosfat în apele uzate. Toate cele trei elemente – magneziu, amoniac și fosfat – sunt prezente în mod normal în apele uzate: Magneziul provenind în principal din sol, apă de mare și apă potabilă, amoniacul este defalcat din uree în apele uzate și fosfat provenind din alimente, săpunuri și detergenți în apele uzate. Cu aceste trei elemente prezente, piatra Struvita este mai probabil să se formeze la valori mai mari ale pH-ului, conductivitate mai mare, temperaturi mai scăzute, și concentrații mai mari de magneziu, amoniac și fosfat. Recuperarea fosforului din fluxurile de apă reziduală ca piatra Struvita și reciclarea acelor nutrienți ca îngrășământ pentru agricultură este promițătoare.
Struvite este un fertilizator de minerale cu eliberare lentă, utilizat în agricultură, care are avantajele de a fi granulare, ușor de utilizat și fără miros.