Chemica et processus ad nitrogenium ammoniacale ex aqua removendum

1. Quid est nitrogenium ammoniacum?

Nitrogenium ammoniae ad ammoniam in forma ammoniae liberae (vel ammoniae non-ionicae, NH3) vel ammoniae ionicae (NH4+) refertur. pH altior et proportio ammoniae liberae maior; contra, proportio salis ammonii alta est.

Nitrogenium ammoniae est nutrimentum in aqua, quod ad eutrophicationem aquae ducere potest, et est praecipuum polluens oxygenium consumens in aqua, quod piscibus et quibusdam organismis aquaticis toxicum est.

Praecipuus effectus noxius nitrogenii ammoniaci in organismos aquaticos est ammonia libera, cuius toxicitas multis vicibus maior est quam salis ammonii, et cum alcalinitate crescente crescit. Noxicitas nitrogenii ammoniaci arcte cum valore pH et temperatura aquae piscinae coniungitur; in genere, quo altior valor pH et temperatura aquae, eo maior toxicitas.

Duae methodi colorimetricae sensibilitatis approximatae, quae vulgo ad ammoniam determinandam adhibentur, sunt methodus classica reagenti Nessler et methodus phenoli-hypochloriti. Titrationes et methodi electricae etiam vulgo ad ammoniam determinandam adhibentur; cum contentum nitrogenii ammoniae magnum est, methodus titrationis distillationis etiam adhiberi potest. (Normae nationales includunt methodum reagenti Nath, spectrophotometriam acidi salicylici, et methodum distillationis-titrationis.)

2. Processus physicus et chemicus nitrogenii removendi

① Methodus praecipitationis chemicae

Methodus praecipitationis chemicae, quae etiam methodus praecipitationis MAP appellatur, est magnesium et acidum phosphoricum vel hydrogenophosphatem aquae residuae nitrogenium ammoniacale continenti addere, ut NH4+ in aqua residua cum Mg+ et PO4- in solutione aquosa reagat ad praecipitationem phosphatis ammoniacalis generandam, cuius formula molecularis est MgNH4P04.6H20, ut finis removendi nitrogenium ammoniacale consequatur. Magnesium ammonium phosphatem, vulgo struvite appellatum, ut compostum, additivum soli, vel retardans ignis ad aedificandas materias structurales adhiberi potest. Aequatio reactionis haec est:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4PO4

Factores praecipui qui effectum curationis praecipitationis chemicae afficiunt sunt valor pH, temperatura, concentratio nitrogenii ammoniae et proportio molaris (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). Resultata ostendunt cum valor pH 10 est et proportio molaris magnesii, nitrogenii et phosphori 1.2:1:1.2 est, effectum curationis meliorem esse.

Adhibitis magnesii chlorido et disodio hydrogenophosphate ut agentibus praecipitantibus, eventus ostendunt effectum curationis meliorem esse cum valor pH 9.5 est et proportio molaris magnesii, nitrogenii et phosphori 1.2:1:1.

Eventus ostendunt MgC12+Na3PO4.12H20 praestare aliis combinationibus agentium praecipitantium. Cum valor pH 10.0 est, temperatura 30℃ est, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-) = 1:1:1, concentratio massae nitrogenii ammoniae in aqua residua post agitationem per 30min reducitur a 222mg/L ante curationem ad 17mg/L, et rata remotionis 92.3% est.

Methodus praecipitationis chemicae et methodus membranae liquidae coniunctae sunt ad curationem aquarum residuarum nitrogenii ammoniaci industrialis altae concentrationis. Sub condicionibus optimizationis processus praecipitationis, rata remotionis nitrogenii ammoniaci ad 98.1% pervenit, deinde curatio ulterius methodo pelliculae liquidae concentrationem nitrogenii ammoniaci ad 0.005g/L redegit, normam nationalem emissionis primae classis attingens.

Effectus remotionis ionum metallicorum bivalentium (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) praeter Mg+ in nitrogenium ammoniacale sub actione phosphatis investigatus est. Novus processus praecipitationis CaSO4-praecipitationis MAP pro aqua residua ammonii sulfatis propositus est. Resultata ostendunt regulatorem NaOH traditionalem calce substitui posse.

Commodum methodi praecipitationis chemicae est, cum concentratio aquae residuae nitrogenii ammoniae alta est, applicatio aliarum methodorum limitata est, ut methodus biologica, methodus chlorinationis puncti fractionis, methodus separationis membranae, methodus commutationis ionicae, et cetera. Hoc tempore, methodus praecipitationis chemicae ad prae-curationem adhiberi potest. Efficacia remotionis methodi praecipitationis chemicae melior est, nec temperatura limitatur, et operatio simplex est. Lutum praecipitatum magnesii ammonii phosphatis continens ut stercus compositum ad usum vastorum efficiendum adhiberi potest, ita partem sumptus compensans; si cum quibusdam inceptis industrialibus quae aquas residuas phosphatis producunt et inceptis quae salsam marinam producunt coniungi potest, sumptus pharmaceuticos servare et applicationem magnae scalae facilitare potest.

Incommodum methodi praecipitationis chemicae est quod, propter restrictionem producti solubilitatis ammonii magnesii phosphatis, postquam nitrogenium ammoniacale in aqua residuali certam concentrationem attingit, effectus remotionis non est manifestus et sumptus ingredientis magnopere augetur. Quapropter, methodus praecipitationis chemicae cum aliis methodis ad curationem provectiorem aptis coniungenda est. Magna est quantitas reagentis adhibita, magna est faex producta, et sumptus curationis alti sunt. Introductio ionum chloridi et phosphori residui durante dosi chemica facile pollutionem secundariam causare potest.

Fabricator et Provisor Aluminii Sulfas Venditoris | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Fabricator et Provisor Natrii Phosphatis Dibasici Venditoris | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

②Methodus efflationis

Remotio nitrogenii ammoniaci per methodum insufflationis est ad valorem pH ad alcalinum accommodandum, ita ut ion ammoniae in aqua residua in ammoniam convertatur, ita ut plerumque in forma ammoniae liberae exstet, deinde ammonia liberum ex aqua residua per gas vectorem extrahatur, ut finis removendi nitrogenii ammoniaci consequatur. Factores principales efficaciam insufflationis afficientes sunt valor pH, temperatura, proportio gasis ad liquidum, celeritas fluxus gasis, concentratio initialis, et cetera. Hodie, methodus insufflationis late adhibetur in curatione aquarum residuarum cum alta concentratione nitrogenii ammoniaci.

Ammoniae nitrogenii ex liquore percolato deponendi per modum efflorationis remotio investigata est. Inventum est temperaturam, rationem gasis ad liquidi, et valorem pH esse factores clavis qui efficaciam efflorationis moderantur. Cum temperatura aquae maior est quam 2590, proportio gasis ad liquidi circiter 3500 est, et pH circiter 10.5, rata remotionis plus quam 90% pervenire potest pro liquore percolato deponendi, concentratione ammoniae nitrogenii usque ad 2000-4000mg/L alta. Resultata ostendunt cum pH=11.5, temperatura expurgationis 80cC est, et tempus expurgationis 120min est, ratam remotionis ammoniae nitrogenii ex aquis residualibus 99.2% pervenire posse.

Efficacia efflationis aquae residuae nitrogenii ammoniaci altae concentrationis per turrim efflationis contracurrentem peracta est. Resultata demonstraverunt efficaciam efflationis augeri cum incremento valoris pH. Quo maior est proportio gasis ad liquidum, eo maior est vis impulsiva translationis massae ammoniae ad exhauriendum, et efficacia exhauriendi etiam augetur.

Methodus efflationis nitrogenii ammoniaci remotionis efficax, facilis ad operandum et facile ad regendum est. Nitrogenium ammoniacum inflatum ut absorbetor cum acido sulfurico adhiberi potest, et pecunia acidi sulfurici generata ut stercora adhiberi potest. Methodus efflationis est technologia vulgo adhibita ad nitrogenii remotionem physicam et chemicam hodie. Attamen, methodus efflationis nonnulla incommoda habet, ut frequens detrimentum in turri efflationis, humilis efficentia remotionis nitrogenii ammoniaci ad temperaturam humilem, et pollutio secundaria a gas efflationis causata. Methodus efflationis plerumque cum aliis methodis curationis nitrogenii ammoniaci coniungitur ad aquas residuas nitrogenii ammoniaci altae concentrationis praetractandas.

③Chlorinatio puncti rupturae

Ratio remotionis ammoniae per chlorinationem puncti fractionis est haec: chlorinum gaseosum cum ammoniaco reagit ut nitrogenium gaseosum innocuum producat, et N2 in atmosphaeram effugit, quo facto fons reactionis ad dextram progreditur. Formula reactionis est:

HOCl NH4 + + 1.5 – > 0.5 N2 H20 H++ Cl – 1.5 + 2.5 + 1.5)

Cum chlorum gaseosum in aquam residualem ad certum punctum transfertur, contentum chlori liberi in aqua humilis est, et concentratio ammoniae nulla. Cum quantitas chlori gasei punctum transit, quantitas chlori liberi in aqua augebitur, ergo punctum punctum rupturae appellatur, et chlorinatio in hoc statu chlorinatio puncti rupturae appellatur.

Methodus chlorinationis puncti rupturae adhibitur ad purgandum aquam residuam perforationis post insufflationem nitrogenii ammoniaci, et effectus curationis directe afficitur a processu insufflationis nitrogenii ammoniaci prae-curationis. Cum 70% nitrogenii ammoniaci in aqua residua per insufflationem removentur et deinde per chlorinationem puncti rupturae tractantur, concentratio massae nitrogenii ammoniaci in aqua residua minor est quam 15mg/L. Zhang Shengli et al. aquam residuam nitrogenii ammoniaci simulatam cum concentratione massae 100mg/L ut objectum investigationis ceperunt, et eventus investigationis demonstraverunt factores principales et secundarios afficientes remotionem nitrogenii ammoniaci per oxidationem hypochloriti natrii esse rationem quantitatis chlorini ad nitrogenium ammoniaci, tempus reactionis, et valorem pH.

Methodus chlorinationis puncti rupturae magnam efficacitatem remotionis nitrogenii habet, rata remotionis ad 100% pervenire potest, et concentratio ammoniae in aquis residualibus ad nihilum reduci potest. Effectus stabilis est nec temperatura afficitur; apparatu minus investito, responsio rapida et completa; effectum sterilisationis et disinfectionis in corpore aquae habet. Ambitus applicationis methodi chlorinationis puncti rupturae est concentratio ammoniae nitrogenii aquae residualis minor quam 40mg/L esse, ita methodus chlorinationis puncti rupturae plerumque ad curationem provectam aquarum residualium ammoniae nitrogenii adhibetur. Alta est postulatio usus et repositionis tutae, sumptus curationis alti sunt, et chloraminae et materiae organicae chlorinatae, quae subproducta sunt, pollutionem secundariam causabunt.

④methodus oxidationis catalyticae

Methodus oxidationis catalyticae fit per actionem catalysatoris; sub certa temperatura et pressione, per oxidationem aeris, materia organica et ammonia in cloacis oxidari et in substantias innocuas, ut CO2, N2, et H2O, decomponi possunt, ad finem purificationis assequendum.

Factores qui effectum oxidationis catalyticae afficiunt sunt proprietates catalysatoris, temperatura, tempus reactionis, valor pH, concentratio nitrogenii ammoniaci, pressio, intensitas agitationis, et cetera.

Processus degradationis nitrogenii ammoniaci ozonati investigatus est. Eventus demonstraverunt, cum valor pH augeretur, genus radicalis HO cum valida facultate oxidationis productum esse, et ratem oxidationis significanter acceleratam esse. Studia ostendunt ozonum nitrogenium ammoniacale in nitritum et nitritum in nitratum oxidare posse. Concentratio nitrogenii ammoniacalis in aqua cum incremento temporis decrescit, et rates remotionis nitrogenii ammoniacalis circiter 82% est. CuO-MnO₂-CeO₂ ut catalysator compositus adhibitum est ad aquas residuas nitrogenii ammoniacalis tractandas. Eventus experimentales ostendunt actionem oxidationis catalysatoris compositi novi parati significanter auctam esse, et condiciones processus idoneas esse 255℃, 4.2MPa et pH = 10.8. In tractatione aquarum residuarum nitrogenii ammoniacalis cum concentratione initiali 1023mg/L, rates remotionis nitrogenii ammoniacalis 98% intra 150min attingere potest, normam nationalem secundariam emissionis (50mg/L) attingens.

Effectus catalyticus photocatalysatoris TiO2 zeolithico sustentati investigatus est per gradum degradationis nitrogenii ammoniaci in solutione acidi sulfurici. Resultata ostendunt optimam dosim TiO2/photocatalysatoris zeolithi esse 1.5g/L et tempus reactionis 4h sub irradiatione ultraviolacea. Gradus remotionis nitrogenii ammoniaci ex aquis residualibus 98.92% attingere potest. Effectus remotionis ferri altae et dioxidi nano-Zeolithi sub luce ultraviolacea in nitrogenium phenolicum et ammoniaci investigatus est. Resultata ostendunt gradum remotionis nitrogenii ammoniaci 97.5% esse cum pH=9.0 solutioni nitrogenii ammoniaci cum concentratione 50mg/L applicatur, quod 7.8% et 22.5% altius est quam gradus degradationis ferri altae vel dioxidi Zeolithi solius.

Methodus oxidationis catalyticae commoda habet altae efficaciae purificationis, processus simplicis, areae fundi parvae, et cetera, et saepe adhibetur ad aquas residuas nitrogenii ammoniae altae concentrationis tractandas. Difficultas applicationis est quomodo amissionem catalysatoris et tutelam corrosionis instrumentorum prohibere.

⑤ Methodus oxidationis electrochemicae

Methodus oxidationis electrochemicae ad modum removendi polluentes ex aqua per electrooxidationem cum activitate catalytica refertur. Factores influentes sunt densitas currentis, celeritas fluxus ingressus, tempus egressus, et tempus solutionis punctiformis.

Oxidatio electrochemica aquae residuae ammoniae et nitrogenii in cella electrolytica fluxus circulantis investigata est, ubi positivum est electricitas retialis Ti/RuO₂-TiO₂-IrO₂-SnO₂ et negativum est electricitas retialis Ti. Resultata ostendunt, cum concentratio ionis chloridi 400mg/L sit, concentrationem initialem nitrogenii ammoniae esse 40mg/L, celeritatem fluxus influentis esse 600mL/min, densitatem currentis esse 20mA/cm², et tempus electrolyticum esse 90min, celeritatem remotionis nitrogenii ammoniae esse 99.37%. Hoc demonstrat oxidationem electrolyticam aquae residuae ammoniae et nitrogenii bonam applicationis spem habere.

3. Processus biochemicus nitrogenii removendi

① tota nitrificatio et denitrificatio

Nitrificatio et denitrificatio totius processus genus methodi biologicae est, quae iam diu late in usu est. Nitrogenium ammoniacale in aquis sordidis in nitrogenium convertit per seriem reactionum, ut nitrificationem et denitrificationem, sub actione variorum microorganismorum, ut finis purgationis aquarum sordidum assequatur. Processus nitrificationis et denitrificationis ad nitrogenium ammoniacale removendum per duas partes procedere debet:

Reactio nitrificationis: Reactio nitrificationis a microorganismis autotrophis aerobicis perficitur. In statu aerobico, nitrogenium inorganicum ut fons nitrogenii adhibetur ad NH4+ in NO2- convertendum, deinde ad NO3- oxidatur. Processus nitrificationis in duos gradus dividi potest. In secundo gradu, nitris in nitratum (NO3-) a bacteriis nitrificantibus convertitur, et nitris in nitratum (NO3-) a bacteriis nitrificantibus convertitur.

Reactio denitrificationis: Reactio denitrificationis est processus quo bacteria denitrificantia nitrogenium nitriticum et nitrogenium nitraticum ad nitrogenium gasosum (N2) in statu hypoxiae reducunt. Bacteria denitrificantia sunt microorganismi heterotrophi, quorum pleraque ad bacteria amphictica pertinent. In statu hypoxiae, oxygenium in nitrato ut acceptorem electronum et materiam organicam (componentem BOD in cloacis) ut donatorem electronum utuntur ad energiam praebendam et oxidanda et stabilizanda.

Totius processus nitrificationis et denitrificationis artem adhibent imprimis AO, A2O, fossam oxidationis, et cetera, quae est methodus maturior in industria biologica nitrogenii remotionis adhibita.

Tota methodus nitrificationis et denitrificationis commoda habet effectus stabilis, operationis simplicis, nullae pollutionis secundariae, et sumptus humilis. Haec methodus etiam nonnulla incommoda habet, ut fons carbonis addendus sit cum proportio C/N in aqua residuali humilis est, requisitum temperaturae satis strictum, efficacia humilis temperaturae, area magna, magna postulatio oxygenii, et quaedam substantiae nocivae, ut iones metallorum gravium, effectum prementem in microorganismos habent, qui removendi sunt antequam methodus biologica perficiatur. Praeterea, alta concentratio nitrogenii ammoniaci in aqua residuali etiam effectum inhibitorium in processum nitrificationis habet. Ideo, praeparatio peragenda est ante tractationem aquae residualis nitrogenii ammoniaci altae concentrationis, ut concentratio nitrogenii ammoniaci minor sit quam 500mg/L. Methodus biologica traditionalis apta est ad tractationem aquae residualis nitrogenii ammoniaci humilis concentrationis materiam organicam continentis, ut cloacae domesticae, cloacae chemicae, etc.

② Nitrificatio et denitrificatio simul (SND)

Cum nitrificatio et denitrificatio simul in eodem reactore perficiuntur, digestio simultanea denitrificatio (SND) appellatur. Oxygenium dissolutum in aquis residuis a celeritate diffusionis limitatur, ut gradientum oxygenii dissoluti in area microambientis in flocculo microbiali vel biopellicula producatur, quod gradientum oxygenii dissoluti in superficie externa flocculi microbialis vel biopelliculae efficit ut incrementum et propagationem bacteriorum aerobicorum nitrificantium et bacteriorum ammoniantium conducat. Quo altius in flocculum vel membranam, eo minor concentratio oxygenii dissoluti, unde zona anoxica oritur ubi bacteria denitrificantia dominantur. Ita processus digestionis et denitrificationis simultanei formantur. Factores qui digestionem et denitrificationem simultaneam afficiunt sunt valor pH, temperatura, alcalinitas, fons carbonis organici, oxygenium dissolutum et aetas faecis.

Nitrificatio/denitrificatio simul in fossa oxidationis Carrousel exstitit, et concentratio oxygenii dissoluti inter impeller aeratam in fossa oxidationis Carrousel gradatim decrevit, et oxygenium dissolutum in parte inferiore fossae oxidationis Carrousel minor erat quam in parte superiore. Rationes formationis et consumptionis nitrogenii nitrati in unaquaque parte canalis fere aequales sunt, et concentratio nitrogenii ammoniaci in canali semper valde humilis est, quod indicat reactiones nitrificationis et denitrificationis simul in canali oxidationis Carrousel fieri.

Studium de purgatione cloacarum domesticarum demonstrat quo altior CODCr sit, eo pleniorem denitrificationem et eo meliorem remotionem nitrogenii. Magnus est effectus oxygenii dissoluti in nitrificationem et denitrificationem simultaneam. Cum oxygenium dissolutum ad 0.5~2mg/L regulatur, effectus totalis remotionis nitrogenii bonus est. Simul, methodus nitrificationis et denitrificationis reactorem conservat, tempus reactionis breviat, consumptionem energiae humilem habet, pecuniam conservat, et facile valorem pH stabilem servat.

③ Digestio et denitrificatio brevis temporis

In eodem reactore, bacteria ammoniae oxidantia adhibentur ad ammoniam in nitritum oxidandum sub condicionibus aerobicis, deinde nitritum directe denitrificatur ad nitrogenium producendum, materia organica vel fonte carbonis externo ut donatore electronum sub condicionibus hypoxiae. Factores qui nitrificationem et denitrificationem brevis temporis afficiunt sunt temperatura, ammonia liberum, valor pH et oxygenium dissolutum.

Effectus temperaturae in nitrificationem brevis distantiae cloacarum municipalium sine aqua marina et cloacarum municipalium cum 30% aqua marina. Resultata experimentalia ostendunt: in cloacis municipalibus sine aqua marina, augmentum temperaturae conducit ad nitrificationem brevis distantiae assequendam. Cum proportio aquae marinae in cloacis domesticis 30% est, nitrificatio brevis distantiae melius obtineri potest sub condicionibus temperaturae mediae. Universitas Technologica Delftensis processum SHARON elaboravit, usus temperaturae altae (circa 30-4090) conducit ad proliferationem bacteriorum nitriticorum, ita ut bacteria nitriticorum competitionem amittant, dum per aetatem faecis moderandam bacteria nitriticorum eliminantur, ita ut reactio nitrificationis in stadio nitriti fiat.

Ob differentiam affinitatis oxygenii inter bacteria nitrita et bacteria nitrita, Laboratorium Oecologiae Microbianae Gent processum OLAND elaboravit ad accumulationem nitrogenii nitritici efficiendam per oxygenium dissolutum moderandum ad bacteria nitrita eliminanda.

Resultata experimentorum experimentalium curationis aquae residuae coquendi per nitrificationem et denitrificationem brevis intervalli ostendunt, cum concentrationes COD influentis, nitrogenii ammoniaci, TN, et phenoli sint 1201.6, 510.4, 540.1 et 110.4 mg/L, medias concentrationes COD effluentis, nitrogenii ammoniaci, TN, et phenoli esse 197.1, 14.2, 181.5 et 0.4 mg/L respective. Rationes remotionis correspondentes erant 83.6%, 97.2%, 66.4% et 99.6% respective.

Processus nitrificationis et denitrificationis brevis temporis per stadium nitrati non transit, fontem carbonis conservans, qui ad remotionem biologicam nitrogenii requiritur. Certas utilitates praebet aquarum residuarum nitrogenii ammoniae cum proportione C/N humili. Nitrificationis et denitrificationis brevis temporis commoda praebent: faeces minores, tempus reactionis breve, et volumen reactoris conservatum. Tamen nitrificationis et denitrificationis brevis temporis accumulationem nitriti stabilem et diuturnam requirunt, ergo clavis est quomodo efficaciter actionem bacteriorum nitrificantium inhibeatur.

④ Oxidatio ammoniae anaerobica

Ammoxidatio anaerobica est processus oxidationis directae nitrogenii ammoniaci ad nitrogenium a bacteriis autotrophis sub condicione hypoxiae, cum nitrogenio nitroso vel nitrogenio nitroso ut acceptore electronum.

Effectus temperaturae et pH in activitatem biologicam anammoX investigati sunt. Resultata demonstraverunt optimam temperaturam reactionis 30℃ et valorem pH 7.8 fuisse. Utilitas reactoris ammoX anaerobici ad aquas residuas cum alta salinitate et nitrogenio concentrato tractandas investigata est. Resultata demonstraverunt salinitatem altam activitatem anammoX significanter inhibuisse, et hanc inhibitionem reversibilem esse. Actio ammoX anaerobica faecis non acclimatatae 67.5% inferior erat quam faecis moderatoris sub salinitate 30g.L-1(NaC1). Actio anammoX faecis acclimatatae 45.1% inferior erat quam faecis moderatoris. Cum faeces acclimatatae ex ambiente altae salinitatis ad ambitum humilis salinitatis (sine salsamento) translatae sunt, activitas ammoX anaerobica 43.1% aucta est. Attamen, functioni reactoris obnoxia est ad declinationem cum diu in alta salinitate operatur.

Comparata cum processu biologico traditionali, ammoX anaerobica est technologia oeconomicior ad nitrogenium biologicum removendum, sine fonte carbonis addito, cum parva oxygenii postulatione, nulla necessitate reagentium ad neutralizandum, et minore productione faecum. Incommoda ammox anaerobica sunt celeritas reactionis tarda, volumen reactoris magnum, et fons carbonis amMOX anaerobicae non prosper, quod momentum practicum habet ad solvendum aquam residualem nitrogenii ammoniaci cum biodegradabilitate parva.

4. Processus separationis et adsorptionis nitrogenii remotionis

① Methodus separationis membranae

Methodus separationis membranarum est ut permeabilitate selectiva membranae utatur ad componentes in liquido selective separandos, ita ut finis remotionis nitrogenii ammoniae assequatur. Inter alia sunt osmosis inversa, nanofiltratio, membrana deammonians, et electrodialysis. Factores separationem membranae afficientes sunt proprietates membranae, pressio sive tensio, valor pH, temperatura, et concentratio nitrogenii ammoniae.

Secundum qualitatem aquae residualis nitrogenii ammoniaci a liquefactore terrarum rararum emissae, experimentum osmosis inversae cum NH4C1 et NaCl simulato peractum est. Inventum est, sub iisdem condicionibus, osmosis inversa maiorem ratem remotionis NaCl habere, dum NHCl maiorem ratem productionis aquae habere. Ratio remotionis NH4C1 post curationem osmosis inversae 77.3% est, quae ad praecurationem aquae residualis nitrogenii ammoniaci adhiberi potest. Technologia osmosis inversae energiam servare potest, bonam stabilitatem thermalem habet, sed resistentia chloro et resistentia pollutionis mala est.

Processus separationis per membranam nanofiltrationis biochemicam adhibitus est ad liquorem percolatum ex loco depositi tractandum, ita ut 85%~90% liquidi permeabilis secundum normam emitteretur, et tantum 0%~15% liquidi cloacalis concentrati et luti ad cisternam quisquiliarum redderetur. Ozturki et al. liquorem percolatum ex loco depositi Odayeri in Turcia membrana nanofiltrationis tractaverunt, et rata remotionis nitrogenii ammoniaci circiter 72% erat. Membrana nanofiltrationis pressionem inferiorem quam membrana osmosis inversae requirit, facile operanda.

Systema membranae ammoniam removentis plerumque in curatione aquarum sordidum cum nitrogenio ammoniaco alto adhibetur. Nitrogenium ammoniacum in aqua hoc aequilibrium habet: NH4- +OH- = NH3 + H2O. In operatione, aqua sordida ammoniam continens in involucro moduli membranae fluit, et liquor acidum absorbens in tubo moduli membranae fluit. Cum pH aquae sordidae augetur vel temperatura elevatur, aequilibrium ad dextram movetur, et ion ammonii NH4- fit NH3 gasosum liberum. Hoc tempore, NH3 gasosum a phase aquae sordidae in involucro per microporos in superficie fibrae cavae in phase liquidam absorptionis acidi in tubo intrare potest, quae a solutione acida absorbetur et statim NH4- ionicum fit. pH aquae sordidae supra 10 et temperatura supra 35°C (infra 50°C) servandum est, ita ut NH4 in phase sordida continue NH3 ad migrationem phase liquidae absorptionis fiat. Propterea, concentratio nitrogenii ammoniaci in latere aquae sordidae continue decrescit. Liquor acidorum absorptio, quia tantum acidum et NH4- adest, salem ammonii purissimum format, et post circulationem continuam concentrationem certam attingit, quae iterum adhiberi potest. Ex una parte, usus huius technologiae ratem remotionis nitrogenii ammoniaci in aquis sordidis magnopere augere potest, et ex altera parte, sumptum operationis totalem systematis curationis aquarum sordidum reducere potest.

②methodus electrodialysis

Electrodialysis est methodus removendi solida dissoluta ex solutionibus aquosis per applicationem tensionis electricae inter binas membranarum. Sub actione tensionis electricae, iones ammoniae et alii iones in aqua residua ammoniae-nitrogenii per membranam in aqua concentrata ammoniam continente locupletantur, ut finis eliminationis consequatur.

Methodus electrodialyseos adhibita est ad aquas residuas inorganicas tractandas cum magna concentratione nitrogenii ammoniaci, et bonos eventus consecutus est. Pro aqua residua cum concentratione 2000-3000mg/L nitrogenii ammoniaci, celeritas remotionis nitrogenii ammoniaci plus quam 85% esse potest, et aqua ammoniaca concentrata 8.9% obtineri potest. Quantitas electricitatis consumptae per operationem electrodialyseos proportionalis est quantitati nitrogenii ammoniaci in aqua residua. Curatio electrodialyseos aquarum residuarum non limitatur a valore pH, temperatura et pressione, et facile operatur.

Commoda separationis membranarum sunt alta recuperatio nitrogenii ammoniaci, operatio simplex, effectus curationis stabilis, et nulla pollutio secundaria. Attamen, in curatione aquarum residuarum nitrogenii ammoniaci altae concentrationis, praeter membranam deammoniatam, aliae membranae facile exsquamant et obstruuntur, et regeneratio et lavatio retrograda frequentes sunt, sumptus curationis augentes. Quapropter, haec methodus aptior est ad praecurationem vel aquas residuas nitrogenii ammoniaci humilis concentrationis.

③ Methodus commutationis ionicae

Methodus commutationis ionicae est methodus ad nitrogenium ammoniacale ex aquis purgandis removendum, materiis adhibitis quae ionum ammoniacalium adsorptionem selectivam validam praebent. Materiae adsorptionis vulgo adhibitae sunt carbo activatus, zeolithus, montmorillonitus, et resina commutatoria. Zeolithus est genus silico-aluminatis cum structura spatiali tridimensionali, structura pororum regularium et foraminibus, inter quae clinoptilolithus facultatem adsorptionis selectivae validae pro ionibus ammoniacalibus et pretium vile habet, itaque vulgo ut materia adsorptionis pro nitrogenio ammoniacali aquarum purgandarum in arte ingeniaria adhibetur. Factores effectum curationis clinoptilolithi afficientes includunt magnitudinem particularum, concentrationem nitrogenii ammoniacalis influentis, tempus contactus, valorem pH, et cetera.

Effectus adsorptionis zeolithi in nitrogenium ammoniacale manifestus est, deinde raniti deinde, et effectus soli et ceramisiti pauper est. Praecipua via ad nitrogenium ammoniacale ex zeolithi removendum est commutatio ionica, et effectus adsorptionis physicae valde parvus est. Effectus commutationis ionicae ceramitis, soli et raniti similis est effectui adsorptionis physicae. Capacitas adsorptionis quattuor implentium decrevit cum incremento temperaturae in intervallo 15-35℃, et crevit cum incremento valoris pH in intervallo 3-9. Aequilibrium adsorptionis post oscillationem 6 horarum attingitur.

Studium de possibili remotione nitrogenii ammoniaci e liquore percolato per adsorptionem zeolithi ostendit. Experimenta demonstrant unumquodque gramma zeolithi potentiam adsorptionis limitatam 15.5 mg nitrogenii ammoniaci habere; cum magnitudo particularum zeolithi 30-16 mesh sit, ratem remotionis nitrogenii ammoniaci 78.5% attingere. Eodem tempore adsorptionis, dosi, et magnitudine particularum zeolithi, quo maior concentratio nitrogenii ammoniaci influentis, eo maior ratem adsorptionis, et possibilem esse zeolithi ut adsorbens ad nitrogenium ammoniaci e liquore percolato removere. Simul, demonstratur ratem adsorptionis nitrogenii ammoniaci a zeolithi humilem esse, et difficile esse zeolithi capacitatem adsorptionis saturationis in operatione practica attingere.

Effectus remotionis nitrogenii, COD, et aliarum inquinantium in cloacis vici simulatis a stratis zeolithicis biologicis investigatus est. Resultata ostendunt ratem remotionis nitrogenii ammoniaci per stratum zeolithicum biologicum plus quam 95% esse, et remotionem nitrogenii nitratici magnopere affici a tempore residentiae hydraulicae.

Methodus commutationis ionicae commoda habet parvi sumptus, processus simplicis, operationis commoditas, insensibilitas ad venenum et temperaturam, et zeolithi reusus per regenerationem. Attamen, cum aquae residuae nitrogenii ammoniaci altae concentrationis tractantur, regeneratio frequens est, quod incommodum operationi affert, ita cum aliis methodis tractationis nitrogenii ammoniaci coniungenda est, vel ad tractationem aquarum residuarum nitrogenii ammoniaci humilis concentrationis adhibenda.

Fabricator et Provisor Zeolithi 4A Venditor Maiorista | EVERBRIGHT (cnchemist.com)