Rimëkëmbja e fosforit tejzanor nga llumrat e ujërave të zeza
- Kërkesa në të gjithë botën për fosfor po rritet, ndërsa furnizimi i burimeve natyrore të fosforit po bëhet i pakët.
- Lumi i ujërave të zeza dhe hiri i llumrave të ujërave të zeza janë të pasura me fosfor dhe për këtë arsye mund të përdoren si burim për të rikuperuar fosforin.
- Përpunimi tejzanor-kimik i lagësht dhe reshjet përmirësojnë rikuperimin e fosfatit nga llumrat e ujërave të zeza, si dhe nga hiri i llumit të djegur dhe e bën rikuperimin dukshëm më ekonomik.
fosfor
Fosfori (fosfori, P) është një burim jo i rinovueshëm, i cili përdoret shumë në bujqësi si pleh, si dhe në shumë industri, ku fosfori është një shtesë shtesë e vlefshme (p.sh., bojërat, pastruesit e rrobave, retardantët e flakës, ushqimi i kafshëve). Llumi i ujërave të zeza, hiri i llumrave të djegura të ujërave të zeza (ISSA), plehu dhe rrjedhjet e qumështit janë të pasura me fosfor, duke i bërë ata një burim për rikuperimin e fosforit në lidhje me burimin e fundëm të fosforit, si dhe shqetësimet mjedisore.
Shkalla e rikuperimit të fosforit nga rrjedhat e ujit të mbeturinave të lëngshme mund të arrijë 40 deri në 50%, ndërsa nivelet e rikuperimit nga llumi i ujërave të zeza dhe hiri i llumrave të ujërave të zeza mund të arrijnë deri në 90%. Fosfori mund të precipitohet në shumë forma, njëra prej tyre është struvite (e vlerësuar si një pleh me cilësi të lartë, të lëshimit të ngadaltë). Në mënyrë që reklamimi i fosforit të bëhet ekonomik, procesi i rikuperimit duhet të përmirësohet. Ultrasonication është një metodë e intensifikimit të procesit që përshpejton procesin dhe rrit rendimentin e mineraleve të rikuperuar.
Rimëkëmbja e fosforit ultrasonik
Nën sonication, materialet e vlefshme si struvite (fosfat i amoniumit të magnezit (MAP)), fosfat kalciumi, hidroksiapatiti (HAP) / hidroksiapatiti i kalciumit, fosfati oktacalcium, fosfati trikalium, dhe dihidrati i dicalcium fosfatit mund të merren. Trajtimi tejzanor përmirëson nxjerrjen e lagësht-kimike, si dhe reshjet dhe kristalizimin (sono-kristalizimin) e materialeve me vlerë nga llumrat e ujërave të zeza dhe nga hiri i llumit të djegur.
Përderisa përmbajtja e fosforit (8-10%), hekurit (10-15%) dhe aluminit (5-10%) në hirit të llumit të ujërave të zeza të mono-incenuar është mjaft i lartë, ai gjithashtu përmban metale të rënda toksike si plumbi, kadmium, bakër dhe zink.
Riparimi i phopshorus – Një proces me dy hapa
- nxjerrjes së acidit
- Reshjet e Fosforit
Hapi i parë i rikuperimit të fosforit është nxjerrja ose rrjedhja e fosforit nga llumi i ujërave të zeza ose hiri i llumit të ujërave të zeza të djegura (ISSA) duke përdorur një acid të tillë si acidi sulfurik ose acidi klorhidrik. Përzierja tejzanor nxit rrjedhjen e lagësht-kimike duke rritur transferimin në masë ndërmjet acidit dhe ISSA në mënyrë që një rrjedhje e plotë e fosforit të arrihet me shpejtësi. Një hap para-trajtimi duke përdorur acid etilenediaminetetraacetatik (EDTA) mund të përdoret për të përmirësuar procedurën e nxjerrjes.
Kristalizimi tejzanor rrit reshjen e fosfateve në mënyrë të konsiderueshme duke rritur pikat e farës dhe përshpejtimin e adsorbimit dhe grumbullimit të molekulave në mënyrë që të formohet një kristal. Reshjet ultrasonike të fosforit nga rrënoja e ujërave të zeza dhe ISSA mund të arrihet p.sh., duke përdorur hidroksid magnezi dhe hidroksid amoniumi. Precipitati që rezulton është struviti, një përbërës i përbërë nga magnezi, amoniumi, fosfori dhe oksigjeni.
Sonokristalizimi i Struvite
Shpërndarja tejzanor promovon transferimin në masë midis fazave dhe inicon bërthamën dhe rritjen e kristalit për fosfatet (p.sh., struviti / MAP).
Reshjet ultrasonike brenda vijës dhe kristalizimi i struvitit lejojnë trajtimin e shtresave të mëdha të vëllimit në shkallë industriale. Ështja e përpunimit të një rryme të madhe të llumrave të ujërave të zeza mund të zgjidhet me një proces tejzanor të vazhdueshëm, i cili përshpejton kristalizimin e struvitit dhe përmirëson madhësinë e kristalit duke prodhuar grimca të fosfatit më të vogla, më uniforme. Shpërndarja e madhësisë së grimcave të precipituar përcaktohet shkalla e bërthamës dhe shkalla e rritjes pasuese e kristalit. Bërthama e përshpejtuar dhe rritja e penguar janë faktorët kryesorë për reshjen e grimcave fosfat cristalline, d.m.th struvite, në një zgjidhje ujore. Ultrasonication është një metodë e intensifikimit të procesit që përmirëson përzierjen në mënyrë që të merret një shpërndarje homogjene e joneve reaktive.
Reshjet tejzanor dihet se japin shpërndarje më të ngushtë të madhësisë së grimcave, madhësi më të vogël kristalesh, morfologji të kontrollueshme dhe si dhe shpejtësi të shpejtë të bërthamës.
Kristalet Struvite behen nga rrjedhjet e derrit (burimi: Kim et al. 2017)
Rezultate të mira të reshjeve mund të arrihen për shembull me PO3-4 : NH+4 : Mg2+ në një raport prej 1: 3: 4. Gama e pH prej 8 deri 10 çon në lirimin maksimal të fosfatit P
Ultrasonifikimi është një teknikë shumë efikase për intensifikimin e procesit për të promovuar reshjen e materialeve të vlefshme si fosfat kalciumi, fosfat amoniumi magnez (MAP) dhe hidroksapatit (HAP), hidroksiapatiti i kalciumit, fosfatit oktacalcium, trikal fosfatit dhe dioksidit të fosfatit të dicciumit. Llumrat e ujërave të zeza, plehrat organike dhe produktet e qumështit njihen si mbeturina të pasura me lëndë ushqyese, i cili është i përshtatshëm për prodhimin e materialeve të vlefshme përmes reshjeve të ndihmuara tejzanor.
Formimi i kristalit Struvite:
mg2+ + NH+4 + HPO2-4 + H2O –> MgNH4PO4 H 6H2O + H+
Procesorë tejzanor me fuqi të lartë nga laboratori në pilot dhe shkallë industriale.
Pajisjet industriale tejzanor për rrjedhje dhe reshje
Sistemet tejzanor me performancë të lartë dhe reaktorët kërkohen të trajtojnë hirin e kanalizimeve të djegura (ISSA) dhe llumrat e ujërave të zeza në shkallë industriale. Hielscher Ultrasonics është e specializuar në projektimin dhe prodhimin e pajisjeve tejzanor me fuqi të lartë – nga laboratori dhe njësia më e lartë në njësi plotësisht industriale. Ultrasonicators Hielscher janë të fuqishëm dhe të ndërtuar për operacionin 24/7 nën ngarkesë të plotë në mjedise të kërkuara. Aksesorë të tillë si reaktorët e qelizave të rrjedhës me gjeometri të ndryshme, Sonotrode (sondë tejzanor) dhe brirët përforcues lejojnë përshtatjen optimale të sistemit ultrasonik me kërkesat e procesit. Për të përpunuar prurje të mëdha vëllimi, Hielscher ofron njësi tejzanor 4kW, 10kW dhe 16kW, të cilat mund të kombinohen lehtësisht paralelisht me grupimet tejzanor.
Ultrazërit e sofistikuar të Hielscher kanë një ekran dixhital me prekje për funksionimin e thjeshtë dhe kontroll të saktë të parametrave të procesit.
Mirësia e përdoruesit dhe një operacion i lehtë dhe i sigurt janë karakteristikat kryesore të ultrasonicators Hielscher. Kontrolli i largët i shfletuesit lejon funksionimin dhe kontrollin e sistemit tejzanor përmes PC, telefon inteligjent ose tablet.
Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë:
| Vëllimi i Serisë | Shkalla e rrjedhjes | Devices rekomanduara |
|---|---|---|
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri 400mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100L | 2 deri në 10L / min | UIP4000hdT |
| na | 10 deri në 100L / min | UIP16000 |
| na | më e madhe | grup i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Pyet Na!
Letërsi / Referencat
- Dodds, John A .; Espitalier, Fabienne; Louisnard, Olivier; Grossier, Romain; David, Rene; Hassoun, Myriam; Baillon, Fabien; Gatumel, Cendrine; Lyczko, Nathalie (2007): Efekti i ultrazërit në proceset e kristalizimit-reshjeve: Disa shembuj dhe një model i ri ndarjeje. Karakterizimi i sistemeve të grimcave dhe grimcave, Wiley-VCH Verlag, 2007, 24 (1), fq.18-28
- Kharbanda, A .; Prasanna, K. (2016): Nxjerrja e ushqyesve nga ujërat e zeza të qumështit në formën e MAP (Fosfati i magnezit të amonit) dhe HAP (Hydroxyapatite). Rasayan Journal of Chemistry Vol. 9, nr 2; 2016. 215-221.
- Kim, D.; Jin Min, K .; Lee, K .; Yu, MS:; Park, KY (2017): Efektet e pH, raportet molare dhe para-trajtimi në rigjenerimin e fosforit përmes kristalizimit të struvitit nga rrjedhja e ujërave të ndotura të derrave të tretura anaerobikisht. Kërkime për inxhinierinë mjedisore 22 (1), 2017. 12-18.
- Rahman, M., Salleh, M., Ahsan, A., Hossain, M., Ra, C. (2014): Prodhimi i plehrave kristal të çlirimit të ngadaltë nga ujërat e zeza përmes kristalizimit struvite. Arab. J. Kim. 7, 139–155.
Fakte të vlefshme
Si funksionon reshjet tejzanor?
Ultrasonifikimi ndikon në nukleimin dhe rritjen e kristalit, proces i njohur si sonocrystallization.
Së pari, aplikimi i ultrazërit lejon të ndikojë në shkallën e bërthamës, ku atje kristale të ngurta formohen nga një zgjidhje e lëngshme. Ultrazondi me fuqi të lartë krijon kavitacion, që është rritja dhe shpërthimi i flluskave vakum në një medium të lëngshëm. Shpërthimi i flluskave vakum prezanton energjinë në sistem dhe zvogëlon energjinë kritike të tepërt të lirë. Në këtë mënyrë, pikat e farës dhe bërthama fillohen me një ritëm të lartë dhe në kohën më të hershme. Në ndërfaqen midis flluskës së kavitacionit dhe zgjidhjes, gjysma e një molekule solute tretet nga tretësi, ndërsa gjysma tjetër e sipërfaqes së molekulës është e mbuluar nga flluska e kavitacionit, në mënyrë që niveli i tretjes të ulet. Ri-shpërbërja e molekulës solide është e parandaluar, ndërsa koagulimi i molekulave në tretësirë është rritur.
Së dyti, sonication promovon rritjen e kristalit. Përzierja tejzanor promovon rritjen e kristaleve duke përfshirë transferimin në masë dhe grumbullimin e molekulave.
Rezultatet e arritura nga zërit mund të kontrollohen nga mënyra e zërit:
Sonication vazhdueshme:
Trajtimi i vazhdueshëm tejzanor i zgjidhjes prodhon shumë vende të nukleacionit, në mënyrë që të krijohen një numër i madh kristalesh të vogla
Sonication pulsed:
Zbatimi i zërit të pulsuar / cikluar lejon kontrollin e saktë mbi madhësinë e kristalit
Sonication për të filluar nucleation:
Kur ultrazërit aplikohen vetëm gjatë fillimit të procesit të kristalizimit, formohen një numër i fundëm i bërthamave, të cilat më pas rriten në një madhësi më të madhe.
Duke përdorur ultrasonifikimin gjatë kristalizimit, shkalla e rritjes, madhësia dhe forma e strukturave kristalore mund të ndikohen dhe kontrollohen. Opsionet e ndryshme të sonication bëjnë që proceset sono-kristalizuese të kontrollohen saktësisht dhe të përsëritshme.
cavitation tejzanor
Kur ultratingulli me intensitet të lartë kryqëzon një medium të lëngshëm, valët me presion të lartë (kompresim) dhe me presion të ulët (rrallimi) ndodhin përmes lëngut. Kur presioni negativ i shkaktuar për një valë tejzanor që përshkon një lëng është mjaft i madh, distanca midis molekulave të lëngut tejkalon distancën minimale molekulare që kërkohet për të mbajtur të paprekur lëngun, dhe më pas lëngu prishet në mënyrë që të krijohen flluska vakumi ose zbrazësira . Këto flluska vakumi njihen gjithashtu si cavitation bubbles.
Flluskat e kavitjes që përdoren për aplikacionet tejzanor të energjisë siç janë përzierja, shpërndarë, bluarje, ekstraktim etj ndodhin nën intensitete ultratinguj më të larta se 10 Wcm2. Flluskat e kavitacionit rriten gjatë disa cikleve me presion të ulët akustik / nën presion të lartë, derisa të arrijnë një dimension ku nuk mund të thithin më shumë energji. Kur një flluskë kavitacionesh ka arritur madhësinë e saj maksimale, ajo implikon dhunshëm gjatë një cikli ngjeshjeje. Rrëzimet e dhunshme të një flluskë kalimtare kalimtare krijojnë kushte ekstreme siç janë temperaturat dhe presionet shumë të larta, diferencat e presionit shumë të lartë dhe të temperaturës dhe avionët e lëngshëm. Këto forca janë burimi për efektet kimike dhe mekanike që përdoren në aplikimet tejzanor. Do flluskë që shembet mund të konsiderohet si një mikroreaktor në të cilin temperaturat prej disa mijëra gradësh dhe presione më të larta se një mijë atmosfera krijohen menjëherë [Suslick et al 1986].
Ekstraktimi tejzanor bazohet në cavitation akustike dhe forcat e saj të qethjes hidrodinamike
fosfor
Fosfori është një burim thelbësor, jo i rigjenerueshëm dhe ekspertët tashmë parashikojnë që bota do të goditet “maja e fosforit”, d.m.th koha nga e cila furnizimi nuk mund të plotësojë më kërkesën e rritur, përafërsisht. 20 vjet. Komisioni Evropian tashmë e ka klasifikuar fosforin si një lëndë e parë kritike.
Lumi i ujërave të zeza shpesh përdoret si përhapje e plehrave në fusha. Sidoqoftë, pasi që llumrat e ujërave të zeza jo vetëm që përmbajnë fosfat të vlefshëm, por edhe metale të dëmshëm të dëmshëm dhe ndotës organikë, shumë vende siç është Gjermania, kufizojnë me legjislacion sesa llumi i ujërave të zeza mund të përdoret si pleh. Shumë vende të tilla si Gjermania kanë rregulla të rrepta të plehrave, të cilat kufizojnë rreptësisht ndotjen me metale të rënda. Meqenëse fosfori është një burim i fundëm, rregullorja gjermane e llumrave të ujërave të zeza nga 2017 kërkon që operatorët e impianteve të ujërave të zeza të riciklojnë fosfatet.
Fosfori mund të rikuperohet nga ujërat e zeza, llumrat e ujërave të zeza, si dhe nga hiri i llumrave të ujërave të zeza të djegura.
fosfat
Një fosfat, një kimikate inorganike, është një kripë e acidit fosforik. Fosfatet inorganike janë minuar për të marrë fosfor për t’u përdorur në bujqësi dhe industri. Në kiminë organike, një fosfat, ose organofosfat, është një ester i acidit fosforik.
Mos e ngatërroni emrin fosfor me elementin fosfor (simboli kimik P). Ato janë dy gjëra të ndryshme. Një jometal multivalent i grupit të azotit, fosfori gjendet zakonisht në shkëmbinjtë fosfat inorganikë.
Fosfatet organike janë të rëndësishme në biokimi dhe biogjeokimi.
Fosfati është emri i PO jonike43-. Acidi fosfor, nga ana tjetër, është emri i acidit trrotik H3PO3. Ky është një kombinim prej 3 H+ joneve dhe një fosfiti (PO33-) jon.
Fosfori është elementi kimik që ka simbolin P dhe numrin atomik 15. Komponimet e fosforit përdoren gjithashtu gjerësisht në eksplozivë, agjentë nervorë, ndeshje fërkimesh, fishekzjarre, pesticide, pastë dhëmbësh dhe pastrues.
struvite
Struvite, i referuar edhe si fosfat amoniumi i magnezit (MAP), është një mineral fosfati me formulën kimike NH4MgPO4· 6H2O. Struvite kristalizohet në sistemin orthorhombic si kristale piramidale të bardha në të verdhë ose kafe-kafe ose në forma të ngjashme me trombocitet. Duke qenë një mineral i butë, struviti ka një ngurtësi të Mohs prej 1.5 deri në 2 dhe një gravitet të ulët specifik prej 1.7. Në kushte neutrale dhe alkaline, struviti është vështirë se i tretshëm, por lehtë mund të shpërndahet në acid. Kristalet Struvite formohen kur ekziston raporti nishan ndaj nishanit (1: 1: 1) i magnezit, amoniakut dhe fosfatit në ujërat e zeza. Të tre elementët – magnez, amoniak dhe fosfat – janë zakonisht të pranishme në ujërat e zeza: magnez që vjen kryesisht nga toka, uji i detit dhe uji i pijshëm, amoniaku është zbërthyer nga ureja në ujërat e zeza, dhe fosfati që vjen nga ushqimi, sapunët dhe pastruesit në ujërat e zeza. Me këto tre elementë të pranishëm, struviti ka më shumë të ngjarë të formohet në vlera më të larta të pH, përçueshmëri më të lartë, temperaturë më të ulët dhe përqendrime më të larta të magnezit, amoniakut dhe fosfatit. Rimëkëmbja e fosforit nga ujërat e mbeturinave si struvite dhe riciklimi i këtyre lëndëve ushqyese si pleh për bujqësi është premtuese.
Struvite është një pleh mineral i vlefshëm i lëshimit të ngadaltë i përdorur në bujqësi, i cili ka avantazhet e të qenit kokrrizor, i lehtë për t’u përdorur dhe pa erë.