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

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

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2019.11.11

Warianty tytułu

EN

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

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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 idealnego 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.

EN

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.

Słowa kluczowe

PL

nawozy fosforowe; kryształy struwitu; recykling fosforu; MSMPR

EN

phosphate fertilizers; struvite crystals; phosphorus recycling

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 98, nr 11
• Strony: 1751--1756
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hutnik Nina

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

autor

Stanclik Anna

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Piotrowski Krzysztof

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Matynia Andrzej

• Politechnika Śląska, Gliwice

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.

Uwagi

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

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