磷酸铵镁沉淀法脱氨机理、应用及沉淀剂循环

铵根离子可以和镁盐、磷酸根在适当的条件下生成磷酸铵镁沉淀,利用这一反应可以去除水中的氨氮.本文从磷酸铵镁的性质、反应机理、反应条件及沉淀剂循环利用等方面,对这一方法进行了介绍和总结,并对今后该技术发展提出了建议.     

pH对磷酸铵镁结晶介稳区、诱导期和反应速率的影响

以p H为控制参数,利用自组装激光测量装置测定了4、20、30和40℃时,磷酸铵镁在水溶液中的溶解度、超饱和度和介稳区宽度等基础数据,分析了不同温度和p H下磷酸铵镁结晶介稳区的变化规律,考察了p H对磷酸铵镁结晶诱导期和结晶反应速率的影响。结果表明,提高溶液的p H,可降低磷酸铵镁在水溶液中的溶解度和超饱和度,但同时磷酸铵镁结晶介稳区宽度有所增加;磷酸铵镁的溶解度和超饱和度随温度的升高呈现上升的趋势,而磷酸铵镁的结晶介稳区宽度则随温度的升高而变窄,提高溶液中MAP的物质浓度也会压缩结晶介稳区宽度;随着溶液p H的升高,磷酸铵镁的结晶诱导期逐渐缩短,同时其结晶反应速率也有明显的提升。在磷酸铵镁结晶除磷过程中,可以通过控制p H来优化反应工艺条件,促进磷酸铵镁结晶反应的进行。     

磷酸铵镁沉淀法回收尿液中N和P的实验研究

以源分离尿液为研究对象,在氨氮含量为2 850 mg N/L的微稀释尿液中,投加MgCl2.6H2O和Na2HPO4.12H2O,以磷酸铵镁沉淀法回收N和P。通过正交实验确定影响磷酸铵镁沉淀反应的因素依次为:pH值、PO34-∶NH4+、Mg2+∶NH4+、温度。在搅拌速度=100 r/min、反应温度=15℃、反应时间=10 min的条件下,实验分别考察了pH值、PO43-投加量、Mg2+投加量对磷酸铵镁沉淀法去除N、P的影响,结果表明最佳工艺条件为pH=9.5,Mg2+∶NH4+∶PO34-=1.3∶1.0∶1.0。最佳工艺条件下尿液中的NH4+-N可从2 850 mg/L降低到约125 mg/L;剩余磷酸盐浓度约7 mg/L。SEM及XRD分析表明,沉淀物的主要成分为呈斜方晶系的磷酸铵镁晶体。     

磷酸铵镁碱促(Mg(OH)_2)热解产物氨氮去除性能

磷酸铵镁热解循环技术可以有效降低磷酸铵镁结晶技术的药剂费用。同时,在磷酸铵镁热解过程中添加Mg(OH)2碱促媒介,能阻止磷酸氢镁向焦磷酸镁的转化,并降低热解产物氨氮去除过程中上清液磷酸盐的残留。在Mg(OH)2∶NH+4摩尔比为1∶1,热解温度为110℃条件下,热解产物沉氨效率接近84%,上清液磷酸盐残留量为0.02 mg/L。     

改性蛭石结合鸟粪石沉淀法回收垃圾渗滤液中氨氮的实验研究

研究了使用氯化镁改性蛭石,利用磷酸铵镁沉淀的原理,在垃圾渗滤液中按比例加入PO43-,处理垃圾渗滤液中氨氮的同时,在蛭石上生成磷酸铵镁沉淀,以便于磷酸铵镁沉淀的回收利用。结果表明,筛取蛭石粒径为60～80目,配制浓度20%的氯化镁溶液浸泡改性蛭石20 min,取25 g改性蛭石,100 mL垃圾渗滤液调节pH为9,按n(NH4+)∶n(PO34-)=1∶1.2的比例加入PO43-离子,垃圾渗滤液中氨氮去除率为85.06%,实验并对磷酸铵镁沉淀进行了结构成分分析,为垃圾渗滤液中氨氮的处理及磷酸铵镁沉淀的回收提供了一种新的方法。     

基于BP模型的磷酸铵镁法除磷模拟研究

以实际试验数据为依据，通过网络结构优化建立了一个可用于磷酸铵镁法除磷模拟的BP神经网络模型。二维和三维的数值模拟表明，所建立的BP模型能够获得多因素条件下磷酸铵镁法除磷的变化规律和趋势，可为进一步的MAP法除磷及磷回收试验研究提供重要参考依据。     

污水中磷的回收和利用途径

综述了近年来污水中磷回收的主要技术方法,重点针对磷酸铵镁结晶法,对磷酸铵镁的形成、用途及该方法的可行性做了详细的介绍与评述.同时,阐述了利用磷酸盐溶解微生物,实现磷产品肥效的回收.并对今后磷回收、回用工作的开展,提出了建议.     

利用白云石回收污泥厌氧消化液中的磷

为经济有效地从污泥厌氧消化液中回收磷,构建了以白云石提供钙镁源的磷回收方法,探讨了磷回收的工艺条件与效果。通过盐酸酸化厌氧消化液以降低其碳酸盐含量,同时利用白云石溶于冷稀盐酸的特性使其钙镁缓慢释放到酸化的厌氧消化液中形成第一步磷回收体系,考察体系酸化pH、白云石与厌氧消化液的固液比以及反应pH对白云石的钙镁释放和磷回收效果的影响;第一步磷回收后的上清液为第二步厌氧消化液磷回收提供钙镁源,研究投加钙磷摩尔比对磷回收效果的影响。实验结果表明,当固液比为5.0时,在酸化pH为4.0～4.5且酸化溶出时间为10 h以及反应pH为9.0的条件下,第一步磷回收产物以磷酸钙盐沉淀为主,厌氧消化液磷回收率及回收产物含磷率（以P2O5计）分别达到99.43%和38.49%;第一步磷回收后的上清液按一定的钙磷摩尔比投加到酸化后的厌氧消化液中进行第二步磷回收,当投加钙磷摩尔比为0.20时,在反应pH为9.0的条件下,回收产物同时含有磷酸钙盐和磷酸铵镁,厌氧消化液中氮、磷回收率分别达到13.19%和90.90%,回收产物氮、磷含量（以P2O5计）分别为0.26%和39.58%;经XRD、XRF、ICP及SEM等分析表征,2步磷回收的产物以磷酸钙盐和磷酸铵镁为主要成分,杂质少。研究表明,利用白云石为钙镁源,通过分别构建不同的磷回收体系可以分步从污泥厌氧消化液中经济有效地回收磷,且磷回收率和回收产物含磷率高。     

赤泥晶种法诱导磷酸铵镁结晶回收模拟废水中磷的可行性研究

对赤泥的理化性质进行了分析,探索了以赤泥为晶种磷酸铵镁(MAP)结晶法从模拟废水中回收磷工艺。结果表明,经过研磨的赤泥颗粒属无孔物质或者大孔物质;将赤泥溶于水时有碱液和离子溶出,赤泥的主要化学成分为Ca、Al、Si和Mg等元素。投加赤泥晶种有利于磷酸铵镁结晶的形成。在初始磷酸盐浓度为90 mg/L、N∶Mg∶P摩尔比为1∶1∶1、不调节pH值、搅拌时间30 min、搅拌速度180 r/min、沉淀时间30 min条件下,赤泥粒径为60～80目、投加量为8 g/L时,以赤泥作为晶种诱导磷酸铵镁结晶回收磷的效果最优。干燥晶种的使用次数对磷酸根离子的回收率影响不大。所得结晶产物是一种很好的缓释肥。     

MAP法处理饲料级磷酸氢钙母液的研究

运用 MAP(磷酸铵镁)法处理高浓度饲料级磷酸氢钙母液,研究了处理的最优反应条件并分析了最优条件下所得产物成分.结果表明,母液处理的最优反应条件为pH=9.5,n(NH4 ):n(PO43-)=1:1,反应时间 10 min,反应温度40℃以下.该条件下,当温度为40℃时,PO43-、Mg2 和Ca2 的去除率分别达到 98.46%、92.54%和98.48%,残留浓度分别为 15.91、70.25 和2.94 me/L.生成的沉淀产物中 P2O5、NH4 -N、CaO 和MgO 所占重量百分比分别为29.08%、6.07%、2.83%和 15.91%,所含 MAP 可作为肥料回收利用.     

磷酸铵镁沉淀法预处理垃圾渗滤液

探讨了用磷酸铵镁沉淀法预处理垃圾渗滤液时,沉淀剂种类、pH值、物质摩尔配比和反应时间等因素对氨氮去除效果的影响。得出了处理氨氮浓度为2 677.34 mg/L的垃圾渗滤液时,在兼顾所用镁盐量尽量低和处理出水氨氮或磷酸盐的残留量都比较低的较佳实验条件为:沉淀剂种类为:MgSO4.7H2O和Na2HPO4.12H2O,反应时间为20 min,pH=9.5,n(Mg)∶n(P)∶n(N)=1.3∶1.15∶1.0。在较佳实验条件下,垃圾渗滤液的NH3-N去除率为97.05%,处理出水PO34--P含量为8.35 mg/L,NH3-N含量为75.86 mg/L。对所得沉淀物进行了成分分析和X-衍射光谱、扫描电镜表征,表明大部分沉淀物为磷酸铵镁物质。     

基于响应面法优化MAP法处理垃圾渗滤液工艺的研究

利用单因素实验以及响应面法(response surface methodology,RSM),对磷酸铵镁法(magnesium ammonium phosphate,MAP)去除垃圾渗滤液氨氮的影响因素进行了分析和探讨。考察了pH值为8.0～11.0、n(Mg)∶n(N)摩尔比为0.8～1.6、n(P)∶n(N)摩尔比为0.8～1.3条件下,分析氨氮去除率的变化,用Design-Expert软件处理实验数据,得到了二次响应曲面模型以及优化的水平值。基于经济和操作简便性的考虑,pH值由优化水平的8.3调整为9.5,n(Mg)∶n(N)、n(P)∶n(N)摩尔比取优化水平分别为1.40、1.19,氨氮去除率平均值为92.2%,虽然该条件比最佳条件下的氨氮去除率降低了2个百分点,但从操作的难易程度以及经济性方面,体现了其优势。通过X衍射与电镜扫描分析沉淀物质的成分与晶形,表明大部分沉淀物质为磷酸铵镁。     

重金属杂质对磷酸铵镁结晶法处理制药废水的影响

磷酸铵镁沉淀法处理废水时常受众多因素影响，其中重金属类杂质对该过程影响较大。实验研究了Mn²⁺、Cu²⁺杂质存在条件下，用该法去除制药废水中PO₄^3-、NH₄⁺污染物，同时，用XRD、XRF、SEM等手段研究了所得鸟粪石晶体特征。结果表明，pH为9.5时，Mn²⁺、Cu²⁺杂质存在条件下，PO₄^3-去除率分别为88%和85%，投加晶种有利于回收特定晶形鸟粪石，Cu²⁺对磷酸铵镁结晶过程的影响较Mn²⁺存在时显著。     

磷酸铵镁Mg(OH)_2碱促热解动力学

考察了Mg(OH)_2辅助碱性介质对磷酸铵镁降解的媒介作用,解析了磷酸铵镁热解动力学过程。Mg(OH)_2碱促热解为3步降解过程,5 K/min时,其最大吸热峰为390 K;Mg(OH)_2碱促热解动力学降解模型符合自催化降速模型,存在2种以上的降解途径;氨基剥离所需活化能在34.4~112.9 k J/mol之间,Mg(OH)_2碱促热解动力学方程为:f(α)=k_0(1-α)~n,线性相关系数为0.994,反应级数为6.12。     

利用白云石石灰去除与回收污泥厌氧消化液中氮和磷

以白云石石灰为实验材料去除与回收污泥厌氧消化液中的氮磷,通过小试实验研究不同投药固液比S/L、初始pH值、反应温度、搅拌速度及反应时间对去除与回收氮磷效果的影响。实验结果表明,在最佳投药固液比S/L为300mg/L,最佳初始pH值范围为8.5~9.5,反应温度为25.0℃,搅拌速度为150 r/min,反应时间为24 h条件下,氨氮(NH+4-N)和磷(PO3-4-P)的去除率分别为37.26%和89.60%。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对沉淀产物进行了表征,通过分析可知沉淀产物中含有磷酸铵镁(MAP),可实现废水中氮磷经济有效的回收。     

超声对磷酸铵镁结晶特性的影响

利用自制实验装置考察了功率超声对磷酸铵镁(MAP)溶液的结晶介稳区、诱导期、结晶反应速率和晶型等结晶反应特性的影响作用规律。结果表明,对于浓度为4 mmol/L的MAP溶液,分别施加150、250和350 W的功率超声,其达到超饱和状态的临界p H值分别比自然反应条件的临界p H值降低0.14、0.21和0.38,结晶介稳区也随超声功率的增加逐渐变窄;施加150~200 W的功率超声,可将MAP的结晶诱导期从340 s缩短至50~100 s以下,但是继续提高超声功率,结晶诱导期变化不大;超声作用下的MAP结晶反应速率明显加快,随着超声功率的增加,结晶反应速率曲线的缓慢平台期几近消失;扫描电镜观测结果表明,超声作用下MAP结晶产物更加均匀,晶体形貌完整,晶体增长较快。     

共存杂质对磷酸铵镁结晶法回收磷的影响研究

研究用磷酸铵镁（MAP）结晶法去除、回收废水中的磷，分析含磷废水中各类共存杂质对MAP法去除、回收磷的影响。结果表明，废水中无机钙离子的存在可提高磷的去除率，而大分子有机物杂质的存在会使磷的去除率显著降低，小分子有机物对磷的去除基本无影响。在反应体系中引入外来晶种烟煤、石英砂和铁屑可显著提高低浓度含磷废水磷的去除效率，其中娴煤作为晶种的效果最明显。     

赤泥晶种法磷酸铵镁结晶工艺模拟废水磷的回收

以赤泥为晶种,研究不同工艺条件对磷酸铵镁(MAP)结晶法回收模拟废水中磷的影响。结果表明,在投加赤泥(60～80目)8 g/L,搅拌速度为180 r/min,搅拌时间30 min,沉淀时间30 min,N∶Mg∶P=1∶1∶1的条件下磷酸根离子的回收率随初始磷酸盐浓度的增加而增大,在初始磷酸盐浓度小于90 mg/L时增幅较大,初始磷酸盐浓度大于90 mg/L后增幅减小;pH值对磷酸根离子的回收率影响显著,结合铵根离子、镁离子的回收率变化,pH值为9.5时最优;磷酸根离子的回收率随着Mg∶P摩尔比和N∶P摩尔比增大而呈上升趋势,当Mg∶P摩尔比为1.4∶1、N∶P摩尔比为4∶1时,磷酸盐的回收率可达97.9%。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对最优工艺条件下的结晶产物进行了表征,表明磷主要以磷酸铵镁形态回收。     

磷酸铵镁沉淀法去除垃圾渗滤液中氨氮的实验研究

叙述了磷酸铵镁沉淀法(MAP法)去除垃圾渗滤液中氨氮的基本原理,分析了MAP法对氨氮的去除效果及其产物中的重金属含量,对比了不同的镁盐及不同的反应时间对氨氮的去除效率.结果表明,该方法对氨氮的去除效率高,产物中重金属的含量低.同时,选择MgO比选择MgCl2具有更好的氨氮去除综合优势,理想的氨氮去除条件为pH=9.5,Mg:N:P=1:1:1.     

铁镁质尾矿中的钙镁浸取效果优化

铁镁质尾矿含有丰富的钙镁,利用浸取剂可以促进铁镁质尾矿中钙镁的释放,使这些尾矿成为固定CO2的材料。尾矿中钙镁的浸出率大小跟多个因素相关,如何寻求浸取钙镁的最优化条件,是有效利用铁镁质尾矿的重要内容。考虑环境友好的方案,采用EDTA、柠檬酸和柠檬酸钠浸取尾矿中的钙镁,并对比了不同条件下的浸取效果。通过比较,显示柠檬酸钠的浸取效果较好,在此基础上利用响应面法对粒度、pH值、固液比等主要影响因子进行优化处理。当反应液的pH=1,尾矿粒度<75μm,固液比为2.6∶100时,模型预测实验尾矿淋滤的Mg2+浓度为143.4 mg/L,Mg达到最佳溶出率2.03%。实验模型的预测精度良好,表明响应面法适用于尾矿的浸取实验优化。