Zarodkowanie i wzrost kryształów struwitu w roztworach zawierających jony fosforanowe(V) i siarczanowe(VI)

• Autorzy: Hutnik N. , Kozik A. , Wierzbowska B. , Matynia A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2017.3.24

Warianty tytułu

EN

Nucleation and crystal growth of struvite from solutions containing phosphate(V) and sulfate(VI) ions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W krystalizatorze o działaniu ciągłym wytrącano struwit za pomocą jonów magnezu i amonu z roztworów wodnych zawierających 1,0, 0,445 lub 0,20% mas. jonów fosforanowych(V) i jonów siarczanowych(VI) 500-5000 mg/kg roztworu. Badania przeprowadzono dla stechiometrycznego stosunku substratów i przy 20-proc. nadmiarze jonów magnezu. Warunki procesu: temp. 298 K, pH 9 i 11, średni czas przebywania zawiesiny w krystalizatorze τ 900 i 3600 s. Z rozkładu rozmiarów kryształów produktów oszacowano parametry kinetyczne krystalizacji struwitu. Do obliczeń przyjęto najprostszy model kinetyki dla idealnego krystalizatora SIG MSMPR. Liniowa szybkość wzrostu kryształów struwitu zmieniała się w zakresie 4,23∙10⁻⁹-1,67∙10⁻⁸ m/s, a szybkość zarodkowania w przedziale 7,5∙10⁷-1,6∙10⁹ 1/(s•m³). Obecność jonów siarczanowych(VI) w roztworze zasilającym krystalizator wpłynęła negatywnie na kinetykę procesu. Liniowa szybkość wzrostu kryształów struwitu zmalała o ponad 23%, a szybkość zarodkowania wzrosła ponad 2-krotnie. Korzystnie na kinetykę wpłynęło mniejsze stężenie jonów fosforanowych(V) i nadmiar jonów magnezu w układzie procesowym, a także wydłużenie czasu przebywania zawiesiny w krystalizatorze.

EN

Struvite was sepd. by reactive crystn. from aq. solns. of PO₄³⁻ (0.2-1.0% by mass), SO₄²⁻ (500-5000 mg/kg), Mg²⁺ and NH₄⁺ ions at 298 K, pH 9 or 11 and residence time 900-3600 s to det. the rates of crystal growth (4.23∙10⁻⁹-1.67∙10⁻⁸ m/s) and nucleation 7.5∙10⁷-1.6∙10⁹ 1/(s•m³). The presence and gradual increase of SO₄²⁻ concn. in crystallizer feed were of disadvantage for the process kinetics while the lower concn. of PO₄³⁻ and a Mg ion excess as well as elongation of mean residence time were of advantage for the process kinetics.

Słowa kluczowe

PL

struwit; krystalizacja; zarodkowanie

EN

struvite; crystallization; nucleation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 96, nr 3
• Strony: 611--616
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Hutnik N.

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

autor

Kozik A.

• Politechnika Wrocławska

autor

Wierzbowska B.

• Politechnika Wrocławska

autor

Matynia A.

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] P. Becker, Phosphates and phosphoric acid, raw materials, technology and economics of the wet process, Marcel Dekker, New York 1999.
• [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] Praca zbiorowa, Animal manure recycling. Treatment and management, (red. S.G Sommer, M.L Christensen, T. Schmidt i L.S. Jensen), Wiley, New Delhi 2013.
• [4] M. Latifian, J. Liu, B. Mattiasson, Environ. Technol. 2012, 33, 2691.
• [5] K.S. Le Corre, E. Valsami-Jones, P. Hobbs, S.A. Parsons, Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2009, 39, 433.
• [6] J.D. Doyle, S.A. Parsons, Water Res. 2002, 36, 3925.
• [7] E. Valsami-Jones, CEEP Scope Newslett. 2001, 41, 8.
• [8] N. Hutnik, A. Kozik, A. Mazieńczuk, K. Piotrowski, B. Wierzbowska, A. Matynia, Water Res. 2013, 47, 3635.
• [9] N. Hutnik, A. Kozik. K. Piotrowski, A. Matynia, Open Chem. 2015, 13, 1031.
• [10] J.W. Mullin, Crystallization, Butterworth-Heinemann, Oxford 1993.
• [11] A.D. Randolph, M.A. Larsen, Theory of particulate processes. Analysis and techniques of continuous crystallization, Academia Press, New York 1988.
• [12] N. Hutnik, B. Wierzbowska, A. Matynia, Przem. Chem. 2012, 91, 762.
• [13] A. Kozik, N. Hutnik, K. Piotrowski, A. Matynia, Chem. Eng. Res. Des. 2014, 92, 481.
• [14] N. Hutnik, A. Kozik, B. Wierzbowska, K. Piotrowski, Mat. 43rd Intern. Conf. of Slovak Society of Chemical Engineering SSCHE, Tatranské Matliare, 23-27 maja 2016 r.
• [15] A. Kozik, K. Piotrowski, B. Wierzbowska, A. Matynia, Progr. Environ. Sci. Technol. 2011, 3, 550.
• [16] A. Matynia, A. Mazieńczuk, B. Wierzbowska, A. Kozik, K. Piotrowski, Chemik 2010, 64, nr 11, 747.
• [17] A. Kozik, N. Hutnik, J. Podwórny, A. Gerle, A. Mazieńczuk, A. Matynia, Przem. Chem. 2014, 93, 559.
• [18] N. Hutnik, K. Piotrowski, J. Gluzińska, A. Matynia, Progr. Environ. Sci. Technol. 2011, 3, 559.
• [19] N. Hutnik, K. Piotrowski, A. Kozik, A. Matynia, Mat. 38th Intern. Conf. of Slovak Society of Chemical Engineering SSCHE, Tatranské Matliare, 23-27 maja 2011 r., 325.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).