Rikuperimi tejzanor i fosforit nga llumi i ujërave të zeza
- Kërkesa në mbarë botën për fosfor po rritet, ndërkohë që furnizimi me burime natyrore të fosforit po bëhet i pakët.
- Llumi i ujërave të zeza dhe hiri i llumit të ujërave të zeza janë të pasura me fosfor dhe për këtë arsye mund të përdoren si burim për të rikuperuar fosforin.
- Përpunimi i lagësht kimik dhe reshjet me ultratinguj përmirësojnë rikuperimin e fosfatit nga llumi i ujërave të zeza si dhe nga hiri i llumit të djegur dhe e bën rikuperimin dukshëm më ekonomik.
fosforit
Fosfori (fosfori, P) është një burim jo i rinovueshëm, i cili përdoret gjerësisht në bujqësi si pleh, si dhe në shumë industri, ku fosfori është një aditiv i vlefshëm (p.sh. bojëra, detergjentë lavanderie, retardantë flakë, ushqim për kafshët). Llumi i ujërave të zeza, hiri i llumit të ujërave të zeza të djegura (ISSA), plehu dhe mbetjet e qumështit janë të pasura me fosfor, duke i bërë ato një burim për rikuperimin e fosforit në lidhje me burimin e fundëm të fosforit, si dhe për shqetësimet mjedisore.
Shkalla e rikuperimit të fosforit nga rrjedhat e ujërave të zeza të lëngëta mund të arrijë 40 deri në 50%, ndërsa normat e rikuperimit nga llumi i ujërave të zeza dhe hiri i llumit të ujërave të zeza mund të arrijnë deri në 90%. Fosfori mund të precipitohet në shumë forma, njëra prej tyre është struviti (i vlerësuar si një pleh me cilësi të lartë, me çlirim të ngadaltë). Në mënyrë që rikuperimi i fosforit të bëhet ekonomik, procesi i rikuperimit duhet të përmirësohet. Ultratingulli është një metodë e intensifikimit të procesit që përshpejton procesin dhe rrit rendimentin e mineraleve të rikuperuara.
Rikuperimi tejzanor i Fosforit
Nën sonikacionin, materiale të vlefshme si struviti (fosfati i amoniumit të magnezit (MAP)), fosfati i kalciumit, hidroksiapatiti (HAP) / hidroksiapatiti i kalciumit, fosfati oktakalcium, fosfati trikalcium dhe dihidrati i dikalciumit fosfat mund të rikuperohen. Trajtimi me ultratinguj përmirëson nxjerrjen kimike të lagësht, si dhe precipitimin dhe kristalizimin (sono-kristalizimin) e materialeve të vlefshme nga llumi i ujërave të zeza dhe nga hiri i llumit të djegur.
Përderisa përmbajtja e fosforit (8-10%), hekurit (10-15%) dhe aluminit (5-10%) në hirin e llumit të ujërave të zeza mono-incineruar është mjaft i lartë, ai gjithashtu përmban metale të rënda toksike si plumbi, kadmium, bakër dhe zink.
Rimëkëmbja e Phopshorus – Një proces me dy hapa
-
- nxjerrja e acidit
Hapi i parë i rikuperimit të fosforit është nxjerrja ose shpëlarja 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 promovon shpëlarjen kimike të lagësht duke rritur transferimin e masës midis acidit dhe ISSA në mënyrë që të arrihet me shpejtësi një shpëlarje e plotë e fosforit. Një hap para-trajtimi duke përdorur acid etilendiaminetraacetatik (EDTA) mund të përdoret për të përmirësuar procedurën e nxjerrjes.
-
- Reshjet e Fosforit
Kristalizimi tejzanor rrit ndjeshëm precipitimin e fosfateve duke rritur pikat e mbjelljes dhe duke përshpejtuar përthithjen dhe grumbullimin e molekulave në mënyrë që të formohet një kristal. Precipitimi tejzanor i fosforit nga llumrat e ujërave të zeza dhe ISSA mund të arrihet p.sh., duke përdorur hidroksid magnezi dhe hidroksid amoniumi. Precipitati që rezulton është struviti, një përbërje e përbërë nga magnez, amonium, fosfor dhe oksigjen.
Sonokristalizimi i Struvitit
Shpërndarja tejzanor promovon transferimin e masës ndërmjet fazave dhe fillon bërthamimin dhe rritjen e kristaleve për fosfatet (p.sh. struviti / MAP).
Reshjet e brendshme tejzanor dhe kristalizimi i struvitit lejon trajtimin e strams me vëllim të madh në shkallë industriale. Çështja e përpunimit të një rryme të madhe të llumit të ujërave të zeza mund të zgjidhet me një proces të vazhdueshëm tejzanor, i cili përshpejton kristalizimin e struvitit dhe përmirëson madhësinë e kristalit duke prodhuar grimca fosfate më të vogla dhe më uniforme. Shpërndarja e madhësisë së grimcave të precipituara përcaktohet nga shkalla e bërthamimit dhe shkalla pasuese e rritjes së kristalit. Bërthama e përshpejtuar dhe rritja e frenuar janë faktorët kryesorë për precipitimin e grimcave kristalore të fosfatit, pra struvitit, në një tretësirë ujore. Ultratingulli 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 të kristalit, morfologji të kontrollueshme dhe si dhe shpejtësi të shpejtë të bërthamës.
Kristalet e struvitit të precipituar 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 1 : 3 : 4. Gama e pH prej 8 deri në 10 çon në çlirimin maksimal të fosfatit P
Ultratingulli është një teknikë shumë efikase për intensifikimin e procesit për të nxitur reshjet e materialeve të vlefshme si fosfati i kalciumit, fosfati i amonit magnez (MAP) dhe hidroksiapatiti (HAP), hidroksiapatiti i kalciumit, fosfati oktakalciumi, dihidrat fosfati i trikalciumit dhe dihidrat fosfati i ujit. Llumi i ujërave të zeza, plehu dhe mbetjet e qumështit njihen si ujëra të ndotura të pasura me lëndë ushqyese, të cilat janë të përshtatshme për prodhimin e materialeve të vlefshme nëpërmjet reshjeve të asistuara me ultratinguj.
Formimi i kristalit të struvitit:
Mg2+ + NH+4 + HPO2-4 + H2O –> MgNH4PO4 ∙ 6H2O + H+
Procesorë tejzanor me fuqi të lartë nga laboratori në pilot dhe shkallë industriale.
Pajisjet industriale tejzanor për kullimin dhe reshjet
Sistemet dhe reaktorët tejzanor me performancë të lartë kërkohen për të trajtuar hirin e llumit të ujërave të zeza 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 tavolina në njësi tërësisht industriale. Ultrasonikët Hielscher janë të fortë dhe të ndërtuar për funksionimin 24/7 nën ngarkesë të plotë në mjedise kërkuese. Pajisje të tilla si reaktorët e qelizave rrjedhëse me gjeometri të ndryshme, sonotroda (sonda tejzanor) dhe brirët përforcues lejojnë përshtatjen optimale të sistemit tejzanor me kërkesat e procesit. Për të përpunuar rrjedha me vëllim të madh, Hielscher ofron njësi ultrasonike 4kW, 10kW dhe 16kW, të cilat mund të kombinohen lehtësisht paralelisht me grupimet tejzanor.
Ultrasonikët e sofistikuar të Hielscher kanë një ekran dixhital me prekje për funksionim të lehtë dhe kontroll të saktë të parametrave të procesit.
Miqësia ndaj përdoruesit dhe një funksionim i lehtë dhe i sigurt janë tiparet kryesore të ultrasonikëve Hielscher. Kontrolli në distancë i shfletuesit lejon funksionimin dhe kontrollin e sistemit tejzanor nëpërmjet kompjuterit, telefonit inteligjent ose tabletit.
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:
| Vëllimi i grupit | Shkalla e rrjedhjes | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri në 400 ml/min | UP200Ht, UP400 St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100 litra | 2 deri në 10 l/min | UIP4000hdT |
| na | 10 deri në 100 l/min | UIP16000 |
| na | më të mëdha | grumbull i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Literatura/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. Particle and Particle Systems Characterization, Wiley-VCH Verlag, 2007, 24 (1), fq.18-28
- Kharbanda, A.; Prasanna, K. (2016): Nxjerrja e lëndëve ushqyese nga ujërat e zeza të qumështit në formën e MAP (magnezium ammonium fosfat) 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 rikuperimin e fosforit nëpërmjet kristalizimit të struvitit nga rrjedhja e ujërave të zeza të derrave të tretur në mënyrë anaerobe. Kërkime Inxhinierike Mjedisore 22 (1), 2017. 12-18.
- Rahman, M., Salleh, M., Ahsan, A., Hossain, M., Ra, C. (2014): Prodhimi i plehrave kristal me çlirim të ngadaltë nga ujërat e zeza përmes kristalizimit të struvitit. arab. J. Chem. 7, 139–155.
Fakte që ia vlen të dihen
Si funksionon reshjet tejzanor?
Ultratingulli ndikon në formimin e bërthamave dhe rritjen e kristaleve, një proces i njohur si sonokristalizimi.
Së pari, aplikimi i ultrazërit lejon të ndikojë në shpejtësinë e bërthamës, ku kristale të ngurta formohen nga një zgjidhje e lëngshme. Ultrason me fuqi të lartë krijon kavitacion, që është rritja dhe shpërthyerja e flluskave të vakumit në një mjedis të lëngshëm. Shpërthimi i flluskave të vakumit fut energji në sistem dhe redukton energjinë e tepërt kritike të lirë. Kështu, pikat e mbjelljes dhe bërthamimi fillojnë me shpejtësi të lartë dhe në kohën më të hershme. Në ndërfaqen midis flluskës së kavitacionit dhe tretësirës, gjysma e një molekule të tretësirës tretet nga tretësi, ndërsa gjysma tjetër e sipërfaqes së molekulës mbulohet nga flluska e kavitacionit, në mënyrë që shkalla e tretshmërisë zvogëlohet. Parandalohet rishpërbërja e molekulës së substancës së tretur, ndërsa koagulimi i molekulave në tretësirë rritet.
Së dyti, sonication promovon rritjen e kristalit. Përzierja tejzanor nxit rritjen e kristaleve duke rritur transferimin e masës dhe grumbullimin e molekulave.
Rezultatet e arritura nga sonication mund të kontrollohen nga mënyra e sonication:
Zërimi i vazhdueshëm:
Trajtimi i vazhdueshëm me ultratinguj i solucionit prodhon shumë vende bërthamore, në mënyrë që të krijohen një numër i madh kristalesh të vegjël.
Sonication pulsuese:
Aplikimi i tingullit me pulsim / cikël lejon kontrollin e saktë mbi madhësinë e kristalit
Sonication për të filluar bërthamimin:
Kur ekografia aplikohet vetëm gjatë fillimit të procesit të kristalizimit, formohen një numër i kufizuar bërthamash, të cilat më pas rriten në një madhësi më të madhe.
Duke përdorur ultratinguj gjatë kristalizimit, mund të ndikohet dhe kontrollohet shkalla e rritjes, madhësia dhe forma e strukturave kristalore. Opsionet e ndryshme të sonikacionit i bëjnë proceset e kristalizimit të sono-kristalizimit saktësisht të kontrollueshme dhe të përsëritshme.
kavitacion tejzanor
Kur ultrazërit me intensitet të lartë kalojnë një mjedis të lëngshëm, valët e presionit të lartë (ngjeshja) dhe presioni i ulët (rrallimi) alternohen përmes lëngut. Kur presioni negativ i shkaktuar për një valë ultrasonike që kalon një lëng është mjaft i madh, distanca midis molekulave të lëngut tejkalon distancën minimale molekulare të nevojshme për të mbajtur lëngun të paprekur, dhe më pas lëngu prishet në mënyrë që të krijohen flluska vakum ose zbrazëti. . Këto flluska vakum njihen gjithashtu si kavitacion flluska.
Flluskat e kavitacionit të përdorura për aplikime tejzanor të fuqisë si përzierja, Duke u shpërndarë, bluarje, Nxjerrja etj ndodhin nën intensitetet ekografike më të larta se 10 Wcm2. Flluskat e kavitacionit rriten gjatë disa cikleve akustike me presion të ulët / presion të lartë derisa të arrijnë një dimension ku nuk mund të thithin më shumë energji. Kur një flluskë kavitacioni ka arritur madhësinë e saj maksimale, ajo shpërthen dhunshëm gjatë një cikli kompresimi. Rrëzimet e dhunshme të një flluske kalimtare të kavitacionit krijojnë kushte ekstreme të tilla si temperatura dhe presione shumë të larta, diferenca të presionit dhe temperaturës shumë të lartë dhe avionëve të lëngshëm. Këto forca janë burimi i efekteve kimike dhe mekanike të përdorura në aplikimet tejzanor. Çdo flluskë që shembet mund të konsiderohet si një mikroreaktor në të cilin temperaturat prej disa mijëra gradësh dhe presionet më të larta se një mijë atmosfera krijohen në çast [Suslick et al 1986].
Nxjerrja me ultratinguj bazohet në kavitacionin akustik dhe forcat e tij të prerjes hidrodinamike
fosforit
Fosfori është një burim thelbësor, i pa rigjenerueshëm dhe ekspertët tashmë parashikojnë se bota do të godasë “kulmin e fosforit”, pra koha nga e cila oferta nuk mund të plotësojë më kërkesën e rritur, përafërsisht. 20 vjet. Komisioni Evropian e ka klasifikuar tashmë fosforin si lëndë të parë kritike.
Llumi i ujërave të zeza shpesh përdoret si pleh që shpërndahet në fusha. Megjithatë, duke qenë se llumi i ujërave të zeza jo vetëm që përmban fosfat të vlefshëm, por edhe metale të rënda të dëmshme dhe ndotës organikë, shumë vende si Gjermania, kufizojnë me legjislacion se sa llum i ujërave të zeza mund të përdoret si pleh. Shumë vende si Gjermania kanë rregulla të rrepta për plehrat, të cilat kufizojnë rreptësisht ndotjen me metale të rënda. Meqenëse fosfori është një burim i kufizuar, Rregullorja gjermane e llumit të ujërave të zeza nga 2017 kërkon që operatorët e impianteve të ujërave të zeza të riciklojnë fosfatet.
Fosfori mund të merret nga ujërat e zeza, llumi i ujërave të zeza, si dhe nga hiri i llumit të ujërave të zeza të djegura.
fosfat
Një fosfat, një kimikat inorganik, është një kripë e acidit fosforik. Fosfatet inorganike minohen për të marrë fosfor për përdorim në bujqësi dhe industri. Në kiminë organike, një fosfat ose fosfat organik është një ester i acidit fosforik.
Mos e ngatërroni emrin fosfor me elementin fosfor (simboli kimik P). Janë dy gjëra të ndryshme. Një jometal shumëvalent i grupit të azotit, fosfori gjendet zakonisht në shkëmbinjtë fosfat inorganik.
Fosfatet organike janë të rëndësishme në biokimi dhe biogjeokimi.
Fosfati është emri i jonit PO43-. Acidi fosforik, nga ana tjetër, është emri i acidit triprotik H3PO3. Ky është një kombinim i 3 H+ jone dhe një fosfit (PO33-) jon.
Fosfori është elementi kimik që ka simbolin P dhe numrin atomik 15. Përbërjet e fosforit përdoren gjithashtu gjerësisht në eksplozivët, agjentët nervorë, shkrepset e fërkimit, fishekzjarrët, pesticidet, pastat e dhëmbëve dhe detergjentët.
struviti
Struviti, i referuar edhe si fosfat i amoniumit të magnezit (MAP), është një mineral fosfat me formulën kimike NH4MgPO4· 6H2O. Struviti kristalizohet në sistemin ortorhombik si kristale piramidale të bardhë në të verdhë ose kafe-bardhë ose në forma të ngjashme me pllakat. Duke qenë një mineral i butë, struviti ka një fortësi Mohs prej 1,5 deri në 2 dhe një peshë specifike të ulët prej 1,7. Në kushte neutrale dhe alkaline, struviti është vështirë i tretshëm, por mund të tretet lehtësisht në acid. Kristalet e struvitit formohen kur në ujërat e zeza ka një raport nishan me mol (1:1:1) të magnezit, amoniakut dhe fosfatit. Të tre elementët – magnez, amoniak dhe fosfat – janë normalisht të pranishme në ujërat e zeza: magnezi që vjen kryesisht nga toka, uji i detit dhe uji i pijshëm, amoniaku shpërbëhet nga ureja në ujërat e zeza dhe fosfati që vjen nga ushqimi, sapunët dhe detergjentët në ujërat e zeza. Me këto tre elementë të pranishëm, struviti ka më shumë gjasa të formohet në vlera më të larta pH, përçueshmëri më të lartë, temperatura më të ulëta dhe përqendrime më të larta të magnezit, amoniakut dhe fosfatit. Rikuperimi i fosforit nga rrjedhat e ujërave të zeza si struvit dhe riciklimi i këtyre lëndëve ushqyese si pleh për bujqësinë është premtues.
Struviti është një pleh mineral i vlefshëm me çlirim të ngadaltë i përdorur në bujqësi, i cili ka avantazhet e të qenit grimcuar, i lehtë për t'u përdorur dhe pa erë.