Size-dependent growth rate of hydroxyapatite and struvite crystals in the continuous reaction crystallization process from diluted solution

• Autorzy: Matynia A. , Koralewska J. , Piotrowski K. , Wierzbowska B.

Warianty tytułu

PL

Szybkość wzrostu kryształów hydroksyapatytu i struwitu zależna od ich rozmiarów w procesie ciągłej krystalizacji strąceniowej z roztworów rozcieńczonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The experimental results concerning hydroxyapatite and struvite crystals' growth kinetics while calcium and magnesium ions precipitation from diluted solutions by ammonium dihydrogenphosphate(V) solution addition in alkaline environment are presented. The measurements were clone using continuous laboratory DTB MSMPR crystallizer. The influence of calcium/magnesium ions' concentration in the feeding solution, suspension residence time, temperature (hydroxyapatite) and pH (struvite) on the resulting Crystal Size Distributions (CSDs) courses was investigated. The ln n(L) dependencies' shapes suggested occurrence of the Size Dependent Growth (SDG) kinetics. The parameters' values in the size-dependent crystal growth kinetic equation (Rojkowski hyperbolic II model assumed) were evaluated. Both the experimental data and evaluated dependencies can be practically applied to the design of processes concerned with the removal of ca1cium and/ar magnesium ions from water or diluted solutions.

PL

Przedstawiono wyniki badań wzrostu kryształów hydroksyapatytu i struwitu w procesie strącania jonów wapnia i magnezu z roztworów rozcieńczonych za pomocą roztworu diwodorofosforanu(V) amonu w środowisku alkalicznym. Pomiary przeprowadzono w ciągłym krystalizatorze laboratoryjnym DTB MSMPR. Przebadano wpływ stężenia jonów wapnia lub magnezu w surowcu podawanym do krystalizatora, czasu przebywania zawiesiny w krystalizatorze, temperatury (hydroksyapatyt) i pH (struwit) na rozkład rozmiarów kryształów soli odprowadzanych z krystalizatora. Do obliczeń przyjęto model szybkości wzrostu kryształów uwzględniający zjawisko zależności szybkości wzrostu od rozmiarów kryształów (SDG). Obliczenia przeprowadzono dla modelu hiperbolicznego II SDG Rojkowskiego. Z rozkładu gęstości populacji kryształów produktu obliczono graniczne (maksymalne i minimalne) wartości szybkości wzrostu kryształów hydroksyapatytu i struwitu. Wyniki badań i obliczeń mogą być wykorzystane do projektowania procesu usuwania jonów wapnia i/lub magnezu z wody lub z roztworów rozcieńczonych.

Słowa kluczowe

EN

hydroxyapatite; struvite; precipitation; continuous mass crystallization; DTB MSMPR crystallizer; crystal growth kinetics; Size Dependent Growth (SDG)

PL

hydroksyapatyt; struwit; krystalizacja ciągła; krystalizator DTB MSMPR; kinetyka wzrostu kryształów; szybkość wzrostu zależna od rozmiarów kryształów

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemia i Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 11, nr 9
• Strony: 935--947
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Matynia A.

• Faculty of Chemistry, Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław tel.: + 48 71 320 34 97, fax: + 48 71 328 04 25

autor

Koralewska J.

• Faculty of Chemistry, Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław tel.: + 48 71 320 34 97, fax: + 48 71 328 04 25

autor

Piotrowski K.

• Department of Chemical & Process Enginecring, Silesian University of Technology, ul. M. Strzody 7, 44-101 Gliwice; tel.: + 48 32 237 16 36, fax: [phone]

autor

Wierzbowska B.

• Faculty of Chemistry, Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław tel.: + 48 71 320 34 97, fax: + 48 71 328 04 25

Bibliografia

• [1] House W.A.: Environ. Technol., 1999, 20, 727-733.
• [2] Valsami-Jones E.: Scopc Newslett, 2001, 41, 8-15
• [3] Greaves J., Hobbs P., Chadwick D. and Hayrgarth P.; Environ. Technol., 1999, 20, 697-708.
• [4] Durrant A.E., Scrimshaw M.D., Stratful I. and Lester J. N.: Environ. Technol., 1999. 20, 749-758.
• [5] Schuiling R.D. and Andrade A.: Environ. Technol., 1999, 20, 765-768.
• [6] Parsons S.; Scope Newslett., 2001, 41, 15-22.
• [7] Doyle J. and Parsons S. A.: Wat. Res., 2002, 36, 3925-3940.
• [8] Nancollas G. H.: 2nd International Congress on Phosphorus Compounds Proccedings; Amphos: Boston 1980.
• [9] Myerson A.S.: Handbook of Industrial Crystallization, Butterworth-Heinemann, Boston 1993.
• [10] Brett S., Guy J., Morse G. K. and Lester J. N.: Phosphorus Removal and Recovery Technologies, Selper Ltd., London 1997.
• [11] Boistelle R. and Lopez-Valero I.: J. Cryst. Growth, 1990, 102, 609-617.
• [12] Bouropoulos N.Ch. and Koutsoukos P.G.: J. Cryst. Growth, 2000, 213, 381-388.
• [13] Golubev S.V., Pokrowsky O.S. and Savenko V.S.: J. Cryst. Growth, 2001, 223, 550-556.
• [14] International Conference on Vistula Desalination Projeets. Chemik, 1993, 46, 127-130 (in Polish).
• [15] Matynia A., Koralewska J., Głuchy A. and Kwiecień J.: Chem. Inż. Ekol., 2003, 10, 133-143.
• [16] Matynia A., Koralewska J.. Małasińska M. and Kwiecień J.: Chem, Inż. Ekol., 2003, 10, 455-465.
• [17] Donnert D. and Salecker M.: Einviron. Technol., 1999, 20, 735-742.
• [18] Giesen A.: Environ. Technol., 1999, 20, 769-775.
• [19] Franke J. and Mersmann A.: Chem. Eng. Sci,, 1995, 50, 1737-1753.
• [20] Rojkowski J. and Synowiec J.: Krystalizacja i krystalizatory, WNT, Warszawa 1991 (in Polish).
• [21] Matynia A., Koralewska J. and Kwiecień J.: Pol. J. Appl. Chem., 2002, XLVI, 81-94.
• [22] Matynia A., Koralewska J. and Kwiecień J.: Pol. J, Chem. Techn., 2003, 5 (4), 83-89.
• [23] Machej K. and Piotrowski K.; Inż. Ap. Chem., 2001, 40, 5, 17-18.
• [24] Canning T.F. and Randolph A.D.: AlChE J.. 1967, 13, 5-9.
• [25] Abegg C.F., Stevens J.D. and Larson M.A.: AlChE J. 1968, 14, 118-122.
• [26] Rojkowski Z.: Kristall und Technik, 1977, 12, 11, 1121-1128.
• [27] Rojkowski Z.; Kristall und Technik, 1979, 14, 8, 905-912.
• [28] Rojkowski Z.: Buli. Acad. Polon. Sci. Ser. sci. chim., 1978, 26, 265-270.
• [29] Rojkowski Z.: Kristall und Technik, 1978, 13, 1277-1284.
• [30] Randolph A.D. and Larson M.A.: Theory of Particulate Process: Analysis and Techniques of Continuous Crystallization, Acadcmic Press, New York 1988.
• [31] Mersmann A. ed.: Crystallization Technology Handbook, Marcel Dekker, New York 1995.
• [32] Mullin J.W.: Crystallization, Butterworth - Heinemann, Oxford 1993.
• [33] Piotrowski K.: Computer - Aided Design of the Continuous Tank Crystallizers. Ph.D. Thesis, Silesian University of Technology, Gliwice 2002 (in Polish).
• [34] ORIGIN PRO - Version 6 User’s Manual, Microcal Software Inc., Originlab Corporation, Northampton.
• [35] Matynia A., Koralewska J. and Piotrowski K.: Pol. J. Chem. Techn. (in press).
• [36] Matynia A., Koralewska J., Piotrowski K. and Wierzbowska B.: Chem. Eng. Comm. (in press).
• [37] Matynia A., Koralewska J.. Piotrowski K. and Wierzbowska B.: Inż. Chem. Proc., 2004, 25(3), 1309-1314.
• [38] Matynia A., Koralewska J.. Piotrowski K. and Wierzbowska B.: Inż. Ap. Chem., 2004, 43(4/5), 34-36.

Uwagi

Crystal size distribution of the product crystals (hydroxyapatite and struvite) evaluated with the use of Particle Size Analyzer COULTER LS-230 in the Institute of Inorganic Chemistry in Gliwice, Poland.