Wpływ wielkości kryształów struwitu na liniową szybkość ich wzrostu w wodnych roztworach jonów fosforanowych(V) z jonami glinu lub żelaza w procesie recyklingu fosforu

• Autorzy: Hutnik Nina , Stanclik Anna , Matynia Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2020.2.19

Warianty tytułu

EN

Size effect of struvite crystals on their linear growth rate in phosphate(V) and aluminum(III) or iron(III) ions-containing in phosphorus recycling aqueous solutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wyznaczono parametry kinetyczne ciągłej krystalizacji strąceniowej struwitu z wodnych roztworów zawierających jony fosforanowe(V) i jako zanieczyszczenia jony glinu(III) lub jony żelaza(III). Do obliczeń przyjęto model wykładniczy Rojkowskiego RE SDG MSMPR (Rojkowski exponential, size-dependent growth, mixed suspension, mixed product removal), zakładający zależność liniowej szybkości wzrostu kryształów od ich rozmiarów G(L). Wartości gęstości populacji zarodków n0, szybkości ich wzrostu G0 oraz liniowej szybkości wzrostu kryształów struwitu G∞ wyznaczono z rozkładu rozmiarów cząstek stałych otrzymanych produktów. Stwierdzono, że w zakresie założonych parametrów procesu: zawartości Al3+ wynoszącej 10-100 mg/kg lub Fe3+ 2-10 mg/kg roztworu zasilającego krystalizator, pH 9 lub 11 i średniego czasu przebywania zawiesiny w krystalizatorze τ 900 lub 3600 s, wartości G∞ zmieniały się w zakresie 6,82·10-9-1,90·10-8 m/s w obecności jonów glinu(III) oraz 6,16·10-9-1,49·10-8 m/s w obecności jonów żelaza(III). Szybkość zarodkowania struwitu B (= n0G0) przyjmowała wartości w przedziale odpowiednio 2,89·1012-1,98·1015 1/(s·m3) i 4,30·1014- 1,61·1016 1/(s·m3). Są to duże różnice wartości parametrów kinetycznych krystalizacji struwitu, co rzutuje w konsekwencji na jakość wytwarzanego produktu. Wykazano, że jony glinu(III) oddziałują korzystniej na krystalizację struwitu niż jony żelaza( III). Wyniki badań porównano z danymi kinetycznymi krystalizacji struwitu z rzeczywistego ścieku z przemysłu nawozów fosforowych.

EN

Struvite was crystallized from the title soln. to det. the kinetic parameters of the ideal mixed suspension, mixed product removal MSMPR model. Rojkowski exponential size-dependent growth model was used for the calculation. Nuclei population d., their growth rates, and crystal linear growth rates were detd. from product crystal size distributions. At Al3+ or Fe3+ contents 10-100 mg/kg or 2-10 mg/kg, resp., in the soln. feeding the crystallizer, pH 9 or 11 and the mean residence time of suspension in the crystallizer τ 900 or 3600 s, the linear growth rate of struvite crystals in presence of Al3+ varied from 6.82∙10-9 to 1.90∙10-8 m/s, whereas in presence of Fe3+ it was within the 6.16∙10–9-1.49∙10-8 m/s range. Nucleation rate varied within the 2.89∙1012-1.98∙1015 1/(s·m3) and 4.30∙1014-1.61∙1016 1/(s·m3), resp. Al3+ ions affected struvite reaction crystn. more advantageously than Fe3+ ions. The MSMPR model test results were compared with the kinetic data of struvite crystallization from real wastewater from the P fertilizer industry.

Słowa kluczowe

PL

kryształy struwitu; jony glinu; jony żelaza; recykling fosforu

EN

struvite crystals; iron ions; aluminum ions

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 99, nr 2
• Strony: 286--292
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hutnik Nina

• Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Stanclik Anna

• Politechnika Wrocławska

autor

Matynia Andrzej

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] N. Hutnik, A. Kozik, B. Wierzbowska, K. Piotrowski, A. Matynia, Przem. Chem. 2016, 95, 2270.
• [2] N. Hutnik, B. Wierzbowska, A. Matynia, Przem. Chem. 2014, 93, 1594.
• [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, Arabian J. Chem. 2014, 7, 139.
• [5] M. Latifian, J. Liu, B. Mattiasson, Environ. Technol. 2012, 33, 2691.
• [6] B. Tansel, G. Lunn, O. Mouje, Chemosphere 2018, 194, 504.
• [7] P. Becker, Phosphates and phosphoric acid, raw materials, technology and economics of the wet process, Marcel Dekker, New York 1999.
• [8] N. Hutnik, A. Kozik, A. Mazienczuk, K. Piotrowski, B. Wierzbowska, A. Matynia, Wat. Res. 2013, 47, 3635.
• [9] N. Hutnik, A. Stanclik, K. Piotrowski, A. Matynia, Int. J. Environ. Pollut. 2018, 64, 358.
• [10] A. Kozik, N. Hutnik, K. Piotrowski, A. Matynia, Chem. Eng. Res. Des. 2014, 92, 481.
• [11] W. Beckmann, Crystallization. Basic concepts and industrial applications, Wiley, Weinheim 2013.
• [12] J.W. Mullin, Crystallization, Butterworth-Heinemann, Oxford 1993.
• [13] A.D. Randolph, M.A. Larson, Theory of particulate processes. Analysis and techniques of continuous crystallization, Academic Press, New York 1988.
• [14] A. Mersmann, Crystallization technology handbook, Marcel Dekker, New York 1995.
• [15] T.F. Canning, A.D. Randolph, AIChE J. 1967, 13, 5.
• [16] C.F. Abegg, J.D. Stevens, M.A. Larson, AIChE J. 1968, 14, 118.
• [17] Z. Rojkowski, Krist. Tech. 1977, 12, 1121.
• [18] Z. Rojkowski, Bull. Acad. Pol. Sci. Ser. Chim. 1978, 26, 265.
• [19] Z. Rojkowski, Krist. Tech. 1978, 13, 1277.
• [20] K. Machej, K. Piotrowski, Inż. Ap. Chem. 2001, 40, nr 5, 17.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).

2. Praca finansowana ze środków na naukę w latach 2017-2020 jako projekt badawczy Narodowego Centrum Nauki nr 2016/21/D/ST8/01694.