Czasopismo | PRZEMYSŁ CHEMICZNY | Rocznik 2019 - zeszyt 11

Porównanie wpływu jonów miedzi(II) i cynku(II) w ścieku z przemysłu nawozów fosforowych na zależną od wielkości, liniową szybkość wzrostu kryształów struwitu w procesie recyklingu fosforu

Comparison of the effect of copper(II) and zinc(II) ions in phosphorus mineral fertilizer industry wastewater on size-dependent linear growth rate of struvite crystals in phosphorus recycling process

10.15199/62.2019.11.11

nr katalogowy: 123305
10.15199/62.2019.11.11

Streszczenie

Wyznaczono parametry kinetyczne ciągłej krystalizacji strąceniowej struwitu w wodnych roztworach zawierających jony fosforanowe(V), magnezu i amonu oraz takie zanieczyszczenia, jak jony miedzi(II) lub/i jony cynku(II). Do obliczeń przyjęto model kinetyki dla ide alnego krystalizatora MSMPR (mixed suspension mixed product removal) zakładający zależność szybkości wzrostu kryształów struwitu od ich wielkości RE SDG (Rojkowski exponential, size-dependent growth). Wykazano, że obecność jonów Cu(II) (0,2–0,5 mg/kg roztworu zasilającego krystalizator) wpływa korzystnie na parametry kinetyczne charakteryzujące przebieg ciągłego procesu krystalizacji strąceniowej struwitu. Liniowa szybkość wzrostu kryształów struwitu G∞ zwiększyła się z 1,35·10–8 do 1,42·10–8 m/s, a szybkość zarodkowania zmniejszyła się z 1,01·1015 do 2,58·1014 1/(s∙m3). Jony Zn(II) (0,2–2,0 mg/kg roztworu zasilającego) miały negatywny wpływ na proces. Zmniejszyła się liniowa szybkość wzrostu kryształów z 1,64·10–8 do 1,30·10–8 m/s, a szybkość zarodkowania zwiększyła się z 1,14·1013 do 3,91·1015 1/(s∙m3). Krystalizacji strąceniowej struwitu, obok obecności jonów Cu(II), sprzyjało także niskie pH i dłuższy (do 3600 s) średni czas przebywania zawiesiny w krystalizatorze.Zanieczyszczenia obecne w ścieku przemysłowym wpłynęły korzystnie na wzrost kryształów struwitu i jakość otrzymanego produktu. Wyniki badań porównano z danymi procesowymi odzyskiwania jonów fosforanowych(V) z rzeczywistego ścieku z przemysłu nawozów fosforowych.

Abstract

Kinetic parameters of struvite continuous reaction crystn. in phosphate(V), Mg and NH4 ions and Cu(II) or Zn(II) ions – contg. aq. solns. were detd. Calculations were based on kinetic model for ideal MSMPR (mixed suspension mixed product removal) crystallizer assuming a dependence of struvite crystal growth rate on its size RE SDG (Rojkowski exponential, size-dependent growth) model. The presence of Cu(II) ions (0.2–0.5 mg/kg of feed) resulted in increasing the linear growth rate of struvite crystals from 1.35·10–8 to 1.42·10–8 m/s, resp., whereas nucleation rate decreased from 1.01·1015 to 2.58·1014 1/(s∙m3). The Zn(II) ions concn. varied from 0.2 to 2.0 mg/kg of feed and influenced the process disadvantageously. The linear crystal growth rate decreased from 1.64·10–8 to 1.30·10–8 m/s, resp., while nucleation rate increased from 1.14·1013 to 3.91·1015 1/(s∙m3). The crystallization was also favored by low pH and elongated up to 3600 s mean residence time of suspension in a crystallizer. The struvite manufactured under the conditions had high quality.

Bibliografia

1. P. Becker, Phosphates and phosphoric acid, raw materials, technology and economics of the wet process, Marcel Dekker, New York 1999. 2. N. Hutnik, A. Kozik, A. Mazienczuk, K. Piotrowski, B. Wierzbowska, A. Matynia, Water Res. 2013, 47, 3635. 3. K.S. Le Corre, E. Valsami-Jones, P. Hobbs, S.A. Parsons, Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2009, 39, 433. 4. M.M. Rahman, M.A.M. Salleh, U. Rashid, A. Ahsan, M.M. Hossain, C.S. Ra, Arab. J. Chem. 2014, 7, 139. 5. B. Tansel, G. Lunn, O. Mouje, Chemosphere 2018, 194, 504. 6. M. Latifian, J. Liu, B. Mattiasson, Environ. Technol. 2012, 33, 2691. 7. N. Hutnik, B. Wierzbowska, K. Piotrowski, A. Matynia, Adv. Chem. Eng. Sci. 2013, 3, 1. 8. N. Hutnik, B. Wierzbowska, K. Piotrowski, A. Matynia, Braz. J. Chem. Eng. 2016, 33, 307. 9. N. Hutnik A. Kozik, B. Wierzbowska, A. Matynia, Przem. Chem. 2015, 94, 1609. 10. A. Kozik, N. Hutnik, K. Piotrowski, A. Matynia, Chem. Eng. Res. Des. 2014, 92, 481. 11. J.W. Mullin, Crystallization, Butterworth-Heinemann, Oxford 1993. 12. Z. Rojkowski, Krist. Tech. 1977, 12, 1121. 13. K. Machej, K. Piotrowski, Inż. Ap. Chem. 2001, 40, nr 5, 17. 14. A.D. Randolph, M.A. Larson: Theory of particulate processes. Analysis and techniques of continuous crystallization, Academia Press, New York 1988. 15. J. Koralewska, K. Piotrowski, B. Wierzbowska, A. Matynia, Chin. J. Chem. Eng. 2009, 17, 330. 16. A. Stanclik, N. Hutnik, K. Piotrowski, A. Matynia, Chem. Papers 2019, 73, 555.

Zeszyt


PRZEMYSŁ CHEMICZNY - e-zeszyt (pdf) 2019-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEMYSŁ CHEMICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Open Access

Zeszyt

2019-11

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma