Mg2+で改変されたトウモロコシのバイオカルと天然ゼオライトは,家畜の排水から同時にNとPを回収することを大幅に強化した

科学分野:

• 環境科学と工学
• 水処理と汚染対策
• 環境修復のための材料科学

背景:

• 畜産と家禽の排水 (LPFE) は,主に過剰な窒素 (N) とリン (P) に起因する主要な農業用水汚染物質です.
• LPFEの栄養素の管理が非効率化されれば, 栄養失調と環境の劣化に繋がる.
• ストルーバイトの結晶化は栄養素の回復に有望な方法ですが,効果的なキャリアが必要です.

研究 の 目的:

• マグネシウム (Mg2+) 改変トウモロコシバイオカル (CCBC-Mg) と天然ゼオライト (NZ-Mg) のLPFEからの同時回収の有効性を評価する.
• これらの改造された材料を使用して,吸附特性,メカニズム,およびNとP回収の運動を調査する.
• 農業の廃水から栄養素を効率的に回収するためのストロヴィットキャリアの設計のための理論的基礎を提供すること.

主な方法:

• BET,SEM-EDS,FTIR,XRDを用いた改造された材料 (CCBC-Mg,NZ-Mg) の特徴づけ
• NとPの回収能力とメカニズムを決定するアドソープション・イソサームと運動学的研究
• 栄養素除去効率の分析と 主要な回復経路の特定 (吸収と降水).

主要な成果:

• Mg2+の改変により,同時にアンモニア窒素 (AN) と総リン (TP) の回収が著しく増加した.
• CCBC-Mgは優れたP回収率 (116. 99 mg/ g) を示し,NZ-MgはAN回収率 (47. 50 mg/ g) で優れていた.
• 吸附は偽二次運動とラングミュア・イソテルムに続き,単層化学吸収を示し,Mg2+の改変後にストルーヴィトの降水が支配的になった.

結論:

• Mg2+で改変されたバイオカルとゼオライトは,LPFEからANとTPを同時に回収するためのストルービットの降水を効果的に促進します.
• この改変により溶液のpHが上昇し,ストルービットの結晶化プロセスを最適化することで,核形成部位が提供される.
• このアプローチは,家畜の廃水を処理し,貴重な栄養素を回収するための持続可能で効率的な方法を提供します.