Kinetyka SDG ciągłej krystalizacji strąceniowej struwitu w ściekach i gnojowicy w obecności jonów potasu

• Autorzy: Hutnik Nina , Stanclik Anna , Piotrowski Krzysztof , Matynia Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2019.4.26

Warianty tytułu

EN

Size-dependent growth kinetics in continuous struvite reaction crystallization in wastewaters and cattle liquid manure with potassium ions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Oszacowano kinetykę zarodkowania i wzrostu kryształów struwitu w obecności jonów potasu dla ciągłego procesu krystalizacji strąceniowej. Do obliczeń wykorzystano dwa modele kinetyki dla idealnego krystalizatora MSMPR (mixed suspension mixed product removal): model SIG (size independent growth), najbardziej uproszczony, i model RE SDG (Rojkowski exponential, size dependent growth), zakładający zależność szybkości wzrostu kryształów od ich rozmiarów. Stwierdzono, że jony potasu wpłynęły korzystnie na liniową szybkość wzrostu kryształów struwitu. Przy stężeniu jonów K⁺ 2800 mg/kg w roztworze zasilającym krystalizator o działaniu ciągłym szybkość ta przekroczyła aż 2·10⁻⁸ m/s. W tych warunkach otrzymano bardzo dobrze wykształcone i jednorodne kryształy struwitu o średnim rozmiarze 46,8 μm i współczynniku niejednorodności CV wynoszącym tylko 71,6%. Tworzeniu się dużych kryształów struwitu sprzyjał także nadmiar jonów Mg²⁺ w środowisku reakcji syntezy struwitu, niskie pH, jak i wydłużony do 3600 s średni czas przebywania zawiesiny w krystalizatorze. Wyniki badań porównano z danymi procesowymi odzyskiwania jonów fosforanowych(V) z gnojowicy zawierającej jony K⁺ w ilości 2800 mg/kg. Wykazano, że zanieczyszczenia obecne w gnojowicy wpłynęły negatywnie na wzrost kryształów struwitu i jakość wytwarzanego produktu. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń i porównań zalecono model RE SDG MSMPR do opisu kinetyki krystalizacji ciągłej struwitu w rozpatrywanych układach technologicznych.

EN

Struvite was pptd. from phosphate(V), Mg²⁺, NH₄ ⁺, and K⁺ ions-contg. aq. solns. to det. kinetic parameters of the continuous struvite reaction crystn. process calcd. from the crystal size distribution by using size - independent growth model (SIG) and Rojkowski exponential size dependent growth model (RE SDG). The K⁺ ions advantageously affected on linear struvite crystals growth rate. The results were compared with the process data concerning recovery of phosphate(V) ions from K⁺ ions-contg. liq. manure. The impurities presented in liq. manure unfavorably affected on struvite crystals growth. The RE SDG model described the distribution of the product crystal d. population much more accurately than the SIG model, but the linear growth rates of struvite crystals calcd. from both models were comparable. RE SDG model was recommended for estg. the kinetics of continuous struvite crystn. in the phosphates(V) recovery process from liq. manure.

Słowa kluczowe

PL

krystalizacja ciągła strąceniowa; struwit; kinetyka zarodkowania; kinetyka wzrostu

EN

continuous reaction crystallization; struvite; nucleation kinetics; growth kinetics

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 98, nr 4
• Strony: 644--649
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., tab. wykr.

Twórcy

autor

Hutnik Nina

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

autor

Stanclik Anna

• Politechnika Wrocławska

autor

Piotrowski Krzysztof

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Matynia Andrzej

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] M.L Christensen, T. Schmidt, L.S. Jensen [w:] Animal manure recycling. Treatment and management (red. S.G Sommer), Wiley, New Delhi 2013.
• [2] M.M. Rahman, M.A.M. Salleh, U. Rashid, A. Ahsan, M.M. Hossain, C.S. Ra, Arabian J. Chem. 2014, 7, 139.
• [3] S.A. Parsons, CEEP Scope Newslett. 2001, 41, 15.
• [4] E. Valsami-Jones, CEEP Scope Newslett. 2001, 41, 8.
• [5] K.S. Le Corre, E. Valsami-Jones, P. Hobbs, S.A. Parsons, Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2009, 39, 433.
• [6] N. Hutnik, A. Kozik, A. Mazienczuk, K. Piotrowski, B. Wierzbowska, A. Matynia, Wat. Res. 2013, 47, 3635.
• [7] A. Kozik, N. Hutnik, K. Piotrowski, A. Matynia, Chem. Eng. Res. Des. 2014, 92, 481.
• [8] M. Latifian, J. Liu, B. Mattiasson, Environ. Technol. 2012, 33, 2691.
• [9] J.W. Mullin, Crystallization, Butterworth-Heinemann, Oxford 1993.
• [10] A. Kozik, N. Hutnik, K. Hoffmann, M. Huculak-Mączka, Przem. Chem. 2015, 94, 938.
• [11] B. Tansel, G. Lunn, O. Monje, Chemosphere 2018, 194, 504.
• [12] A.D. Randolph, M.A. Larson, Theory of particulate processes. Analysis and techniques of continuous crystallization, Academia Press, New York 1988.
• [13] Z. Rojkowski, Krist. Tech. 1977, 12, 1121.
• [14] J. Koralewska, K. Piotrowski, B. Wierzbowska, A. Matynia, Chin. J. Chem. Eng. 2009, 17, 330.
• [15] N. Hutnik, B. Wierzbowska, A. Matynia, Przem. Chem. 2013, 92, 791.
• [16] N. Hutnik, A. Stanclik, K. Piotrowski, Mat. 44th Int. Conf. of Slovak Society of Chemical Engineering, Demänowska Dolina, Słowacja, 2017, 341.
• [17] K. Machej, K. Piotrowski, Inż. Ap. Chem. 2001, 40, nr 5, 17.
• [18] A. Stanclik, N. Hutnik, K. Piotrowski, A. Matynia, Chem. Papers 2019, 73, 555.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

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