Ультразвуковая технология Хильшера

Ультразвуковой фосфор восстановление от сточных вод шлама

  • Мировой спрос на фосфор растет, в то время как предложение природных фосфорных ресурсов становится дефицитным.
  • Сточные шламы и шлама сточных вод богаты фосфором и поэтому могут быть использованы в качестве источника для рекультиваторного фосфора.
  • Ультразвуковая влажная химическая обработка и осадки улучшает извлечения фосфата из шлама сточных вод, а также из золы сжигаемого шлама и делает восстановление значительно более экономичным.

Фосфора

Сточный шлам богат фосфором. Ультразвуковая добыча и осадки интенсифицируют процесс восстановления фосфора.Фосфор (фосфор, P) является невозобновляемым ресурсом, который широко используется в сельском хозяйстве в качестве удобрения, а также во многих отраслях промышленности, где фосфор является ценной добавкой (например, краски, стиральные порошок, огнезащитные средства, корма для животных). Сточные воды шлама, сжигаемые золы шлама сточных вод (ISSA), навоз и молочные стоки богаты фосфором, что делает их источником для восстановления фосфора в связи с конечным ресурсом фосфора, а также экологических проблем.
Скорость извлечения фосфора из потоков жидких сточных вод может достигать 40-50%, в то время как темпы извлечения из шлама и шлама сточных вод могут достигать 90%. Фосфор может быть осажден во многих формах, один из них является struvite (оценивается как высококачественное, медленное удобрение). Для того, чтобы сделать мелиорацию фосфора экономичным, процесс восстановления должен быть улучшен. Ультразвуковая обработка является методом активизации процесса, который ускоряет процесс и увеличивает урожайность извлеченных минералов.

Ультразвуковое восстановление фосфора

Соникация усиливает влажно-химическую обработку и осадки во время извлечения фосфора из шлама сточных вод.При звуковой, ценные материалы, такие как стратвит (фосфат магния аммония (MAP)), фосфат кальция, гидроксиапатит (HAP) / гидроксиапатит кальция, октакальций фосфат, фосфат трикальция и дикальций фосфат дигидрата могут быть восстановлены из потоков отходов. Ультразвуковая обработка улучшает влажно-химическую добычу, а также осадки и кристаллизацию (сонокристаллизацию) ценных материалов из шлама сточных вод и из золы сжигаемого шлама.
В то время как содержание фосфора (8-10%), железа (10-15%), и алюминия (5-10%) в золе моносжигаенных сточных вод шлам довольно высок, он также содержит токсичные тяжелые металлы, такие как свинец, кадмий, медь и цинк.

Биогаз анаэробный дигестер

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Фепсорс Восстановление – Двухступенчатый процесс

  1. кислотная экстракция
  2. Первым шагом восстановления фосфора является извлечение или выщелачивание фосфора из шлама сточных вод или сжигаемой золы шлама сточных вод (ISSA) с использованием такой кислоты, как серная кислота или соляная кислота. Ультразвуковое смешивание способствует влажному химическому выщелачиванию, увеличивая массовую передачу между кислотой и ISSA, так что полное выщелачивание фосфора достигается быстро. Для улучшения процедуры экстракции может быть использован ателиндиаминететраацетатиковая кислота (ЭДТА) для улучшения процедуры экстракции.

  3. Осадки фосфора
  4. Ультразвуковая кристаллизация значительно усиливает количество осадков фосфатов за счет увеличения точек посева и ускорения адсорбции и агрегации молекул для формирования кристалла. Ультразвуковое выпадение фосфора из сточных вод и ISSA может быть достигнуто, например, с помощью гидроксида магния и гидроксида аммония. В результате осадок является struvite, соединение, состоящее из магния, аммония, фосфора и кислорода.

Сонокристаллизация Струвите

Ультразвуковое рассеяние способствует массовой передаче между фазами и инициирует нуклеацию и рост кристалла фосфатов (например, struvite / MAP).
Ультразвуковое вливое количество осадков и кристаллизация струита позволяют обсужать большие объемные штромы в промышленных масштабах. Вопрос обработки большого потока шлама сточных вод может быть решен путем непрерывного ультразвукового процесса, который ускоряет кристаллизацию struvite и улучшает размер кристалла, производя меньшие, более однородные фосфатные частицы. Распределение размеров осажденных частиц определяется скоростью нуклеации и последующим темпом роста кристалла. Ускоренное ядро и ингибированный рост являются ключевыми факторами для выпадения кристаллиновых фосфатных частиц, т.е. struvite, в водином растворе. Ультразвуковая система является процессом активизации метод, который улучшает смешивание для того, чтобы получить однородное распределение реактивных ионов.
Ультразвуковое осадки, как известно, дают более узкое распределение размеров частиц, меньший размер кристалла, управляемую морфологию, а также быструю скорость нуклеации.

Кристаллы Струвита могут быть вырыты из шлама сточных вод. Sonication улучшает процесс восстановления.

Кристаллы струвита, вырытые из сводных сводов (источник: Kim et al. 2017)

Хорошие результаты осадков могут быть достигнуты, например, с PO3-4 : NH+4 : Мг2 евро в соотношении 1 : 3 : 4. Диапазон рН от 8 до 10 приводит к максимальному высвобождению фосфатов P

Ультразвуковая система является высокоэффективным методом активизации процесса для содействия осадка ценных материалов, таких как фосфат кальция, фосфат магния аммония (MAP) и гидроксиапатит (HAP), гидроксиапатит кальция, фосфат октакальция, трикальций фосфат, и дикальций фосфат дигидрат из сточных вод. Сточные шламы, навоз и молочные сточные воды известны как богатые питательными веществами сточные воды, которые подходят для производства ценных материалов через ультразонически помощь осадков.

Кристаллическое образование Струвита:
Мг2 евро - Nh+4 HPO2-4 + Н2О –- MgNH4Po4 6H2O и H+

Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые для сонохимических атак.

Мощные ультразвуковые процессоры от лабораторных до пилотных и промышленных масштабов.

Промышленное ультразвуковое оборудование для выщелачивания и осадков

UIP4000hdT потоковой ячейки для внеливой звукозации в промышленных масштабахВысокопроизводительные ультразвуковые системы и реакторы необходимы для обработки воскточных шламовых зол (ISSA) и шлама сточных вод в промышленных масштабах. Hielscher Ultrasonics специализируется на проектировании и производстве мощного ультразвукового оборудования – от лаборатории и скамейки-топ полностью промышленных единиц. Ультразвуковые орудия Hielscher являются надежными и построены для работы 24/7 при полной нагрузке в сложных условиях. Аксессуары, такие как реакторы потоковых клеток с различными геометриями, сонотроды (ультразвуковые зонды) и роги-ускорители обеспечивают оптимальную адаптацию ультразвуковой системы к требованиям процесса. Для обработки больших объемных потоков, Hielscher предлагает 4 кВт, 10 кВт и 16 кВт ультразвуковых блоков, которые могут быть легко объединены параллельно ультразвуковых кластеров.
Сложные ультразвуковые ультразвуковые системы Hielscher оснащены цифровым сенсорным дисплеем для легкой работы и точного управления параметрами процесса.
Дружелюбие пользователей и легкая и безопасная работа являются ключевыми особенностями ультразвуковых атизаторов Hielscher. Дистанционное управление браузером позволяет управлять ультразвуковой системой с помощью ПК, смартфона или планшета.
В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Объем партии Скорость потока Рекомендуемые устройства
От 10 до 2000 мл От 20 до 400 мл / мин Uf200 ः т, UP400St
0.1 до 20L 0.2 до 4L / мин UIP2000hdT
От 10 до 100 литров От 2 до 10 л / мин UIP4000hdT
не доступно От 10 до 100 л / мин UIP16000
не доступно больше кластер UIP16000

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Запросить дополнительную информацию

Пожалуйста, используйте форму ниже, если вы хотите запросить дополнительную информацию о ультразвуковой гомогенизации. Мы будем рады предложить Вам ультразвуковые системы, отвечающей вашим требованиям.









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Литература / Ссылки

  • Доддс, Джон А.; Эспиталье, Фабьен; Луизард, Оливье; Гроссье, Ромен; Дэвид, Рене; Хассун, Мириам; Байлон, Фабьен; Гатумель, Кендрин; Lyczko, Натали (2007): Влияние ультразвука на процессы кристаллизации-осадки: Некоторые примеры и новая модель сегрегации. Характеристика систем частиц и частиц, Wiley-VCH Verlag, 2007, 24 (1), стр.18-28
  • Харбанда, А.; Прасанна, К. (2016): Извлечение питательных веществ из молочных сточных вод в форме МАП (Фосфат магния аммония) и HAP (Гидроксиапатит). Расаянский журнал химии Том 9, No 2; 2016. 215-221.
  • Ким, Д.; Цзинь Мин, К.; Ли, К.; Yu, M.S.; Парк, K.Y. (2017): Влияние рН, молярных соотношений и предварительной обработки на восстановление фосфора путем кристаллизации struvite из стоков анаэробно усваенных свиных сточных вод. Экологические инженерные исследования 22 (1), 2017. 12-18.
  • Рахман, М., Саллех, М., Ахсан, А., Хоссайн, М., Ра, К. (2014): Производство медленного высвобождения кристаллических удобрений из сточных вод путем кристаллизации struvite. Арабских. Дж.Хем. 7, 139-155.


Полезные сведения

Как работает ультразвуковое осадки?

Ультразвуковая защита влияет на нуклеацию и рост кристаллов, процесс, известный как сонокристаллизация,
Во-первых, применение ультразвука позволяет влиять на скорость нуклеации, где из жидкого раствора образуются твердые кристаллы. Высокомощный ультрасон создает кавитацию, которая является ростом и имплозией вакуумных пузырьков в жидкой среде. Имплозия вакуумных пузырей вводит энергию в систему и уменьшает критический избыток свободной энергии. Таким образом, точки посева и нуклеации инициируются с высокой скоростью и в самое ближайшее время. На стыке кавитационного пузыря и растворителя половина растворитой молекулы ослаливается растворителем, в то время как другая половина поверхности молекулы покрыта пузырем кавитации, так что скорость растворения уменьшается. Предотвращается повторное растворение растворительной молекулы, а свертывание молекул в растворе увеличивается.
Во-вторых, звукозамация способствует росту кристалла. Ультразвуковое смешивание способствует росту кристаллов, укрепляя массовую передачу и агрегацию молекул.
Результаты, достигнутые путем звуковой может контролироваться в режиме звуковой:
Непрерывное Озвучивание:
Непрерывная ультразвуковая обработка раствора производит множество нуклеационных участков, так что создается большое количество мелких кристаллов
Импульсная звукозагация:
Применение импульсной / циклической звуковой передачи позволяет точно контролировать размер кристалла
Звуковое соникирование для инициирования нуклеации:
При применении ультразвука только в начале процесса кристаллизации образуется конечное количество ядер, которые затем выращиваются до большего размера.

Использование ультразвуковой во время кристаллизации, скорость роста, размер и форма кристаллических структур могут быть под влиянием и контролем. Различные варианты звукования делают процессы сонокристаллизации точно управляемыми и повторяемыми.

Ультразвуковая кавитация

Когда ультразвук высокой интенсивности пересекает жидкую среду, волны высокого давления (сжатия) и низкое давление (редефирование) чередуются через жидкость. Когда отрицательное давление, вызванное ультразвуковой волной, пересекающей жидкость, достаточно велико, расстояние между молекулами жидкости превышает минимальное молекулярное расстояние, необходимое для удержания жидкости в целости и сохранности, а затем жидкость разрушается так, что вакуум создаются пузырьки или пустоты. Эти вакуумные пузыри также известны как кавитация Пузыри.
Пузырьки кавитации, используемые для применения сверхзвуковых мощностей, таких как смешивание, Диспергирование, фрезерование, экстракция и т.д. происходят при ультразвуковой интенсивности выше 10 Wcm2. Пузырьки кавитации растут в течение нескольких акустических циклов низкого /высокого давления, пока они не достигнут измерения, где они не могут поглощать больше энергии. Когда пузырь кавитации достиг своего максимального размера, он взрывается яростно во время цикла сжатия. Сильный коллапс преходящего кавитационного пузыря создает экстремальные условия, такие как очень высокие температуры и давление, очень высокое давление и дифференциалы температуры и жидкие струи. Эти силы являются источником химических и механических эффектов, используемых в ультразвуковых приложениях. Каждый разрушающийся пузырь можно рассматривать как микрореактор, в котором температура на несколько тысяч градусов и давление выше тысячи атмосфер создаются мгновенно «Suslick et al 1986».

Ультразвуковая / акустическая кавитация создает очень интенсивные силы, которые открывают клеточные стенки, известные как лисис (Нажмите, чтобы увеличить!)

Ультразвуковая добыча основана на акустической кавитации и ее гидродинамических силах сдвига

Фосфора

Фосфор является важным, нерегенерируемым ресурсом, и эксперты уже предсказывают, что мир ударит “фосфор пик”, т.е. время, с которого предложение уже не может удовлетворить возросший спрос, примерно через 20 лет. Европейская комиссия уже классифицировала фосфор как важнейшее сырье.
Сточные воды шлам часто используются в качестве удобрения, распространяемого на полях. Однако, поскольку шлам сточных вод содержит не только ценные фосфаты, но и вредные тяжелые металлы и органические загрязнители, многие страны, такие, как Германия, в законодательстве ограничивают количество шлама сточных вод. Во многих странах, таких как Германия, действуют строгие правила в отношении удобрений, которые строго ограничивают загрязнение тяжелыми металлами. Поскольку фосфор является конечным ресурсом, Немецкое положение о сливке сточных вод с 2017 года требует от операторов канализационных станций перерабатывать фосфаты.
Фосфор может быть извлечен из сточных вод, шлама сточных вод, а также из золы сжигаемого сточных вод.

Фосфат

Фосфат, неорганическое химическое вещество, является солью фосфорной кислоты. Неорганические фосфаты добываются для получения фосфора для использования в сельском хозяйстве и промышленности. В органической химии фосфат, или органофосфат, является эфиром фосфорной кислоты.
Не путайте название фосфора с элементом фосфора (химический символ P). Это две разные вещи. Многовалентный неметаллический из группы азота, фосфор обычно встречается в неорганических фосфатных породах.
Органические фосфаты играют важную роль в биохимии и биогеохимии.
Фосфат это имя ионного PO43-. Фосфорная кислота, с другой стороны, это название трипотической кислоты H3PO3. Это сочетание 3 H+ ионов и один фосфат (PO33-) ион.
Фосфор является химическим элементом, который имеет символ P и атомный номер 15. Соединения фосфора также широко используются во взрывчатых веществах, нервно-паралитических веществах, спичках трения, фейерверках, пестицидах, зубной пасте и моющих средствах.

Струвите

Struvite, также называемый фосфат аммония магния (MAP), является фосфатным минералом с химической формулой NH4MgPO4· 6H2O. Struvite кристаллизуется в орторхомбной системе в виде белого до желтовато-коричнево-белого пирамидальных кристаллов или в платлетьоподобных формах. Будучи мягким минералом, struvite имеет твердость Mohs от 1,5 до 2 и низкой специфической гравитации 1,7. При нейтральных и щелочных условиях struvite трудно растворимы, но может быть легко растворяется в кислоте. Кристаллы струвита образуются при наличии в сточных водах соотношения моль к родинке (1:1:1) магния, аммиака и фосфата. Все три элемента – магний, аммиак и фосфат – обычно присутствуют в сточных водах: магний, поступающий в основном из почвы, морской воды и питьевой воды, аммиак выбивается из мочевины в сточных водах, а фосфаты, поступающие из пищи, мыла и моющих средств, попадают в сточные воды. С этими тремя элементами присутствует, struvite, скорее всего, образуются при более высоких значениях рН, более высокой проводимости, более низкие температуры, и более высокие концентрации магния, аммиака и фосфата. Удаление фосфора из сточных вод в качестве struvite и утилизации этих питательных веществ в качестве удобрения для сельского хозяйства является перспективным.
Struvite является ценным медленно-релиз минеральных удобрений, используемых в сельском хозяйстве, который имеет преимущества гранулированных, простой в использовании, и запах без.