鸟粪石(MAP)生成反应条件及加速反应方法实验研究

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作为磷回收最佳生成产物,鸟粪石(MAP:MgNH4PO4·6H2O)目前已成为国内外研究的热点。但定量确定回收的磷化合物中MAP含量,并藉此建立鸟粪石生成最佳反应条件似乎并没有相应的信息。 通过合成污水磷组分,以MAP沉淀法进行磷回收实验。通过X射线衍射(XRD)、显微镜拍照、傅立叶红外光谱(FT-IR)、热重(TG)等分析方法对回收产物进行相应表征。引入化学剖析法,利用酸溶液将回收产物溶解后进行相应元素分析,提出一种根据回收产物中NH4+-N含量间接确定MAP含量的计算分析方法,实现了回收产物的定量分析,弥补了国内外目前普遍依靠XRD技术定性判断MAP含量的缺陷。 将MAP纯度>90%、磷回收率>90%作为MAP生成的最佳反应条件,在不同pH、Ca2+、反应时间和温度条件下对MAP最佳生成工况进行了实验分析。结果表明,以超纯水作为溶剂时,MAP生成的最佳pH范围在8.0~9.0;以自来水为溶剂时,获得相同MAP纯度最佳pH范围则是7.0~7.5。Ca2+存在会影响MAP生成,主要是因为Ca2+和Mg2+形成了竞争,生成了磷酸钙或者其他含钙沉淀物。反应时间延长会增加回收产物产量,但当时间延长至一定值后,延长时间对MAP沉淀并没有太大实际意义。综合考虑磷去除率、鸟粪石纯度及其生成量,在pH=7.5、8.0和8.5时,最佳反应时间分别为120、45和15min。温度对MAP生成的影响主要体现在较高温度之时;当T>50℃,生成的MAP则会发生分解;在潮湿环境中分解温度趋于更低。因此,MAP反应温度应采取恰当的室温条件。 实验表明,中性pH时虽然可以获得较高的MAP纯度,但是反应速率很慢。为了加速鸟粪石的生成,通过外加钾盐和钠盐,提高系统离子活度,可以促进反应速率的增加。
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