Asidik hidroliz ve donnan diyalizi sonrası biyolojik arıtma çamurlarından fosfor geri kazanımı

Bu çalışmada, asit hidrolizi ve Donnan diyaliz prosesleri kombinasyonuyla çürütülmüş arıtma çamurundan magnezyum amonyum fosfat formunda fosfor geri kazanımı araştırılmıştır. İnorganik asitler (H2SO4, HCl ve HNO3) ve organik asitler ile hidroliz işlemi, 10/1 sabit sıvı/katı oranında farklı asit konsantrasyonları (0,1, 0,5 ve 1,0 M) için test edilmiştir. İnorganik asit olarak 0,5 M H2SO 4 ve organik asit olarak 0,5 M oksalik asit uygulandığı zaman, yüksek fosfor ve düşük metal salınımları elde edilmiştir. H2SO 4 hidrolizi ile çürütülmüş çamurdan yüksek fosfor ve düşük metal salınımlarını optimize etmek için Box-Behken dizaynı uygulanmıştır. Optimum PO4-P ve metal salınımları 0,3 M H2SO 4 konsantrasyonu, 10/1 sıvı/katı oranı ve 90 dk karıştırma süresinin olduğu durumda elde edilmiştir. Bu şartlar altında, PO4-P salınımı 1412, 50 mg/L olmuştur. H2SO 4 kullanılarak optimum şartlarda elde edilen hidroliz olmuş çamur sıvısından salınan PO4-P ve metallerin seçici ayırımını gerçekleştirmek için Nafion 117 katyon değiştirici membranın kullanıldığı Donnan diyalizi 24 saat süresince işletilmiştir. Alıcı fazda, HCl çözeltisinin farklı konsantrasyonları (0,1 ve 1,0 M) kullanılmıştır. Metallerin ayrılması, alıcı fazda HCl konsantrasyonu arttıkça artmıştır. Ayrıca, alıcı fazda metallerin geri kazanımı için 6 saat işletimin yeterli olduğu görülmüştür. Bunlardan dolayı, alıcı fazda 1 M HCl konsantrasyonu kullanıldığı durumda, 6 saat işletim için Donnan diyalizi uygulanmıştır. 1 M HCl kullanıldığında, 6 saat işletim sonunda metallerin önemli bir kısmı (%95, 45 Ca, %50, 15 Mg, %75, 91 Na, %76, 97 K, %12. 69 Al, %42, 44 Fe ve %53, 03 Zn) hidrolize olmuş çamur sıvısından alıcı faza ayrılmıştır. Metallerden ayrılan fosfat ve amonyum pH 8,50 ve Mg2+:NH4+:PO43- molar oranı 1:1: 1 olduğu şartlarda MAP çöktürmesi ile geri kazanılmıştır. Bu şartlarda, %97, 3 PO43- ve % 39,0 NH4+ giderim verimleri elde edilmiştir. Elde edilen kuru çökeltinin XRD analiz sonuçları, pozisyon ve piklerin yoğunluğu yönünden MAP için verilen veri tabanı modeli ile eşleşmiştir. Oksalik asit hidrolizi ile çürütülmüş çamurdan yüksek fosfor ve düşük metal salınımlarını optimize etmek için Box-Behken dizaynı uygulanmıştır. Optimum PO4-P ve metal salınımları 0,5 M oksalik asit konsantrasyonu, 10/1 sıvı/katı oranı ve 60 dk karıştırma süresinin olduğu durumda elde edilmiştir. Bu şartlar altında, PO4-P salınımı 1494, 44 mg/L olmuştur. Oksalik asit kullanılarak optimum şartlarda elde edilen hidroliz olmuş çamur sıvısından salınan PO4-P ve metallerin seçici ayırımını gerçekleştirmek için Nafion 117 katyon değiştirici membranın kullanıldığı Donnan diyalizi 4 saat süresince işletilmiştir. Alıcı fazda, 1,0 M HCl çözeltisi kullanılmıştır. Hidrolize olmuş çamur sıvısından metallerin önemli bir kısmı (%67, 90 Zn, %62, 10 K, %57, 60 Na, %39, 40 Mg, %5,30 Fe ve %2,5 Al) alıcı faza ayrılmıştır. Metallerden ayrılan fosfat ve amonyum pH 9,00 ve Mg2+:NH4+:PO43- molar oranı 1,5:1: 1 olduğu şartlarda MAP çöktürmesi ile geri kazanılmıştır. Bu şartlarda, %97, 6 PO43- ve %47, 3 NH4+ giderim verimleri elde edilmiştir. Elde edilen kuru çökeltinin XRD analiz sonuçları, pozisyon ve piklerin yoğunluğu yönünden MAP için verilen veri tabanı modeli ile eşleşmiştir.