鸟粪石晶体生长速率关键影响因素的定量分析

• 作者: 孙雅 周通 陈广源 季琳安 吉远辉 陆小华 王昌松
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 鸟粪石 氨氮废水 生长速率 速率常数 推动力
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 材料化学工程与纳米技术
• 页码范围: 5831-5839
• 页数: 8页
• 分类号: X703.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20210702

摘要

鸟粪石(MAP)结晶法处理氨氮废水具有去除效果好、反应速度快等特点，但MAP生长过程缓慢，晶粒细小，限制了MAP副产品的回收率，经济价值降低。利用基于黏附型生长机制建立的化学势梯度模型结合德拜-休克尔极限公式计算活度系数，研究了不同因素(温度、搅拌速度、pH、离子摩尔比)对MAP晶体生长速率的影响。结果表明，温度、搅拌速度和摩尔比的提升导致动力学生长速率常数kt提高，从而导致鸟粪石生长速率上升，pH的升高使得反应初期的生长速率常数kt和热力学推动力∆μ都得到了增强，到了反应后期，主要影响生长速率常数kt，最终导致整个反应过程中MAP生长速率上升。对MAP晶体的平均生长速率计算发现，其生长速率分布在10−9～10−8m/s之间；在pH=9.5时，生长速率提高至1.02×10−8m/s；离子摩尔比[Mg2+]∶[PO34-]∶[NH+4]=1∶1∶1提高至1.2∶1.2∶1时，MAP生长速率最高达到了1.29×10−8m/s。综上分析表明，温度、搅拌速度、pH和离子摩尔比提升，MAP晶体的生长速率均有不同程度的提高，其中，离子摩尔比影响最大，pH次之，温度和搅拌速度影响较小。因此，在实际工业中，pH和离子摩尔比的改变有望调控MAP的结晶过程。