Producción mejorada de estruvita por desionización y electrólisis capacitivas de membrana: interferencia del ácido...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería ambiental
• Tecnologías de tratamiento de agua
• Recuperación de los nutrientes

Sus antecedentes:

• Las aguas residuales contienen nutrientes valiosos como el amonio y el fosfato, que pueden causar eutrofización si no se tratan.
• La precipitación de estruvita (fosfato de amonio y magnesio) es un método viable para la recuperación de nutrientes y la valorización de los recursos.
• La presencia de iones y materia orgánica coexistentes puede obstaculizar la formación y recuperación eficientes de la estruvita.

Objetivo del estudio:

• Investigar el uso acoplado de la desionización capacitiva por membrana (MCDI) y la electrólisis del magnesio para la formación de cristales de estruvita.
• Evaluar la eficiencia de la recuperación de nutrientes en presencia de cationes competidores (Na+, Ca2+) y sustancias orgánicas (ácido húmico).
• Determinar las condiciones óptimas para la producción de cristales de estruvita de alta pureza a partir de aguas residuales sintéticas.

Principales métodos:

• Las aguas residuales sintéticas que contienen amonio, fosfato, sodio, calcio y ácido húmico se trataron utilizando MCDI junto con la electrólisis del ánodo de sacrificio de magnesio.
• MCDI utilizó electrodos de carbón activado para adsorber cationes y retener iones de amonio y fosfato.
• El efluente MCDI se introdujo en un sistema de electrólisis basado en Mg utilizando un ánodo de aleación de Mg AZ31B para liberar iones Mg2+ para la precipitación de estruvita.

Principales resultados:

• MCDI efectivamente retuvo aproximadamente el 84,19% de amonio y el 78,07% de fosfato, con una capacidad de electrosorción iónica de 15,53 mg/g para NH4+ y 21,45 mg/g para PO43-.
• El proceso acoplado aumentó significativamente las concentraciones de amonio y fosfato en el efluente en un 87,32% y 63,65%, respectivamente, después de la electrólisis.
• Se produjo estruvita de alta pureza (hasta 0,6195 g) en presencia de Na+, mientras que Ca2+ y ácido húmico redujeron la pureza cristalina y alteraron la morfología.
• El consumo de energía para la recuperación de la estruvita fue de 15,88 Wh/g en condiciones óptimas (relación N/P 10:1, sin iones o ácido húmico).

Conclusiones:

• El acoplamiento del MCDI con la electrólisis del magnesio es una estrategia eficaz para la producción de estruvita y la recuperación de nutrientes de las aguas residuales.
• La presencia de Na+ mejora la recuperación de la estruvita, mientras que el Ca2+ y el ácido húmico tienen un impacto negativo en la calidad del cristal.
• Este enfoque integrado ofrece una solución prometedora para el tratamiento de aguas residuales y la recuperación de recursos, con un consumo de energía controlable.