| Περίληψη: | O Φώσφορος είναι βασικό συστατικό των αστικών αποβλήτων, ο οποίος συγκεντρώνεται στους υδάτινους αποδέκτες προκαλώντας κυρίως προβλήματα ευτροφισμού. Τα παγκόσμια αποθέματα ορυκτού φωσφόρου μειώνονται λόγω της αυξημένης ζήτησης, έτσι κρίνεται απαραίτητο η κατά κάποιον τρόπο ανακύκλωση του.
Μια από τις εναλλακτικές και πολλά υποσχόμενες μεθόδους για την ανάκτηση του φωσφόρου από την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων είναι η δέσμευση του φωσφόρου, μέσω της κρυστάλλωσης, υπό την μορφή φωσφορικών αλάτων όπως ο στρουβίτης (ΜgNH4PO4.6H2O). O στρουβίτης χρησιμοποιείται απευθείας ως βραδέως αποδεσμευόμενο λίπασμα, το οποίο λόγω της χαμηλής του διαλυτότητας, εξασφαλίζει, την ελεγχόμενη παροχή θρεπτικών συστατικών φωσφόρου και αζώτου, απαραίτητων για την ανάπτυξη των φυτών.
Στη παρούσα εργασία, δοκιμάστηκαν δύο τύποι αντιδραστήρων, ένας αντιδραστήρας ρευστοποιημένης κλίνης (FBR) και ένας αντιδραστήρας διαλείποντος έργου (Batch) με συνθετικό απόβλητο σε pH 6.50 στους 25οC. Η στοιχειομετρική αναλογία 1:1:1 των πλεγματικών ιόντων του στρουβίτη, Mg:N:P, διατηρήθηκε σε όλα τα πειράματα. Η καταβύθιση στρουβίτη σε υπέρκορα διαλύματα εξαρτάται κυρίως από τον υπερκορεσμό της καταβυθιζόμενης φάσης, τη θερμοκρασία και τη παρουσία ξένων ιόντων ή επιμολύνσεων.
Πραγματοποιήθηκαν πειράματα αυθόρμητης καταβύθισης του στρουβίτη σε συνθήκες σταθερού pH για τον καθορισμό του εύρους της μετασταθούς περιοχής. Η γνώση αυτή είναι απαραίτητη για τον καθορισμό των συνθηκών διεξαγωγής πειραμάτων. Τα αποτελέσματα από τους δύο τύπους αντιδραστήρων, δεν παρουσίασαν διαφορές στους χρόνους επαγωγής γεγονός το οποίο υποδεικνύει την αυξημένη σημασία της πυρηνογένεσης και την μικρότερη σημασία της ρευστοδυναμικής του συστήματος.
Στους δύο τύπους αντιδραστήρων μελετήθηκε ο ετερογενής σχηματισμός του στρουβίτη σε συνθήκες σταθερού pH 6.50, σε σταθερά υπέρκορα διαλύματα συνθετικού αποβλήτου, χρησιμοποιώντας ως φύτρα για την εκκίνηση της κρυσταλλικής ανάπτυξης, quartz, άμμο και στρουβίτη. Με υπόστρωμα quartz, παρατηρήθηκε μείωση του ρυθμού καταβύθισης αυξανομένης της ποσότητας τόσο σε αντιδραστήρα batch όσο και σε FBR, λόγω της επιβραδυντικής δράσης των πυριτικών ιόντων. Με υπόστρωμα άμμου, παρατηρήθηκε υπερδιπλάσια αύξηση του ρυθμού καταβύθισης για τη διπλάσια ποσότητα φύτρων, το οποίο συνηγορεί στην υπόθεση της δευτερογενούς πυρηνογένεσης. Τα μεγαλύτερα ποσοστά ανάκτησης φωσφόρου της τάξεως ~40% και καταβύθισης στρουβίτη από 70-100% είχαμε σε αντιδραστήρα ρευστοποιημένης κλίνης με υπόστρωμα στρουβίτη. Η χρήση υποστρώματος άμμου είχε αποτελέσματα παραπλήσια με τα αντίστοιχα τα οποία ελήφθησαν με την χρησιμοποίηση φύτρων κρυσταλλικού στρουβίτη. Η εισαγωγή σωματιδίων quartz στα υπέρκορα διαλύματα για την δημιουργία πυρήνων κρυστάλλωσης στρουβίτη είχε ως αποτέλεσμα την συγκριτικά μικρότερη απομάκρυνση φωσφόρου και κρυστάλλωση στρουβίτη.
Σε λιγότερα από 700min λειτουργίας των αντιδραστήρων, στα υπέρκορα διαλύματα στα οποία είχαν εισαχθεί φύτρα στρουβίτη, η καταβυθιζόμενη ποσότητα στρουβίτη ήταν η μέγιστη δυνατή. Συγκρίσιμα αποτελέσματα ελήφθησαν με την εισαγωγή άμμου στα υπέρκορα διαλύματα. Το καταβυθιζόμενο στερεό χαρακτηρίστηκε με μεθόδους περίθλασης ακτίνων-X και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης. Στα πειράματα batch, το καταβυθιζόμενο στερεό ήταν στρουβίτης, ενώ στα FBR σε υπόστρωμα 20g quartz σε χαμηλό υπερκορεσμό καταβυθίστηκε μικρή ποσότητα φωσφορικού μαγνησίου και σε υπόστρωμα 5g στρουβίτη σε υπερκορεσμό Ω=1.65 παρατηρήθηκε μικρή ποσότητα newberyite.
|
|---|
