BR102015008217A2

BR102015008217A2 - processo para a recuperação de fosfato a partir de uma fase líquida

Info

Publication number: BR102015008217A2
Application number: BR102015008217A
Authority: BR
Inventors: François Badoux; Jan Vyskocil; Stepan Kusche
Original assignee: Ava Co2 Schweiz Ag
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2015-04-13
Publication date: 2015-12-15
Also published as: US20150299874A1; EP2933233A1; US9816191B2; DE102014105471A1

Abstract

resumo processo para a recuperação de fosfato a partir de uma fase líquida processos conhecidos para a recuperação de fósforo a partir de fases líquidas partem do princípio que amoníaco ou nitrato, bem como fosfato, por exemplo, na forma de ortofosfato, estão presentes na fase líquida. como fase líquida, é possível usar nesse caso esgotos que devem ser limpos de sobrecargas de nitratos e de fosfatos em estações de tratamento de esgoto. em processos eletroquímicos, é usado um eletrodo de magnésio como ânodo sacrificial e ocorre a ligação de amônio e de fosfato juntamente com o magnésio na forma de estruvita, a qual pode por sua vez ser usada com grande benefício como fertilizante na agricultura. em um procedimento alternativo, a invenção parte do princípio que se deve primeiro remover somente fosfatos de uma fase líquida originada através da filtração de produtos da carbonização hidrotérmica. para isso, é usado um eletrodo de magnésio como cátodo, de modo a que o fosfato de magnésio originado não se dissolva e tenha primeiro de ocorrer sua precipitação, podendo em vez ser retirado da célula eletrolítica diretamente com o cátodo após completa a reação. 1/1

Description

PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE FOSFATO A PARTIR DE

UMA FASE LÍQUIDA [001] A presente invenção se refere a um processo para a recuperação de fosfato a partir de uma fase liquida, em que se interconecta um eletrodo de magnésio e outro eletrodo mediante a intercalação da fase liquida como solução eletrolitica em uma primeira célula eletrolitica. [002] Já se conhece um processo desse gênero do documento US 2014/0021057 Al. Esse documento tem por objeto um processo para o tratamento de esgotos, no qual se deve remover fosfatos dos esgotos, de modo a que eles sejam limpos tendo em vista seu posterior consumo. [003] Devido à fertilização com fosfatos e compostos nitrogenados, essas substâncias entram nos esgotos, sendo depois levadas para a canalização com a chuva. Dai elas passam para estações de tratamento de esgoto, nas quais se realiza uma preparação das águas para voltarem a ser usadas. O processo referido prevê, com uma célula eletrolitica em um processo eletrolitico, ligar ortofosfatos e amônio ao se introduzir magnésio através de um ânodo sacrificial. No âmbito do processo de eletrólise, surge nesse caso fosfato de amônio-magnésio, a denominada estruvita, a qual pode ser usada como fertilizante. Essa pode se precipitar da fase líquida e ser dela removida. [004] Os esgotos industriais, nesse caso estando em foco, sobretudo os esgotos provenientes da carbonização hidrotérmica, não contêm necessariamente amônio, pelo que seria necessário uma adição de amônio para a realização do processo acima descrito, o que acarretaria grandes custos e seria ineficaz. Em alternativa ao processo acima mencionado, se procura, portanto, de acordo com uma possibilidade, remover somente fosfatos, por exemplo, ortof os fatos, de uma fase liquida, sem ser necessário para isso uma adição de substâncias com grandes custos e ao mesmo tempo nocivas para o ambiente. Além disso, isso representa uma etapa de trabalho adicional de remover de novo por filtração o fosfato ligado da solução eletrolitica. [005] Perante esses antecedentes, a presente invenção tem por objetivo propor um processo simplificado para recuperar fosfato a partir de uma fase liquida, o que se consegue sem a adição de amônio. [006] Esse objetivo é atingido através de um processo para recuperar fosfato a partir de uma fase liquida de acordo com as características da reivindicação 1 . Outras concepções vantajosas de um processo desse gênero podem ser vistas nas reivindicações dependentes. [007] De acordo com a invenção se prevê também usar um eletrodo de magnésio, como já previsto no estado da arte. Porém, esse eletrodo de magnésio não é usado como ânodo sacrificial, mas sim como cátodo, ao qual adere o fosfato contido na fase liquida quando se aplica tensão. Para esse fim é necessário, no lado oposto, outro ânodo, preferivelmente inerte, o qual pode ser feito, por exemplo, de grafite. Esse pode com vantagem conter como complementos inclusões, por exemplo, de metais alcalino terrosos, como litio ou potássio. [008] É possível escolher o ânodo de modo a que ele funcione como ânodo sacrificial, portanto entrando na solução aquando da eletrólise, enquanto ao mesmo tempo o fosfato que sai da fase líquida se acumula no cátodo de magnésio. Desse modo, surge fosfato de magnésio, o qual já é por si apropriado como fertilizante ou pode ser posteriormente processado. A vantagem desse procedimento é, sobretudo o cátodo de magnésio poder ser facilmente removido da solução eletrolitica, sem ser necessário realizar para isso uma operação de filtração especial. Através de uma fragmentação posterior do cátodo de magnésio, se consegue obter sem problemas o fosfato de magnésio. Caso se use um ânodo inerte, será possivel usar um eletrodo sacrificial adicional. [009] A fase liquida, que serve de solução eletrolitica, é obtida nesse caso com vantagem através da mistura do produto de uma carbonização hidrotérmica com um ácido, da filtração dessa mistura e da remoção da fase liquida dai originada. Esse procedimento prevê em particular que primeiro a suspensão espessa proveniente do processo de carbonização hidrotérmica seja introduzida em uma prensa, podendo assim as águas processuais contidas na suspensão espessa ser primeiro removidas de forma grosseira. O bolo de filtração pré-seco através da prensagem é depois misturado com um ácido, por exemplo, com ácido sulfúrico, ocorrendo com isso a dissolução dos fosfatos para fora do filtro de filtração no ácido sulfúrico. Nesse caso, é particularmente vantajoso ajustar nessa mistura um valor de pH de aproximadamente 1, devendo o intervalo de pH preciso ser de cerca de 0,5 - 1,5. [010] Em uma filtração desse gênero, se isola já um teor muito elevado dos fosfatos, sendo possivel partir do principio que já cerca de 90% dos fosfatos podem ser separados do bolo de filtração através de uma filtração desse gênero. Através de uma filtração repetida com uma nova adição de outro solvente inerte, por exemplo, de água destilada, é possivel aumentar de novo o teor de fosfatos separado. Para isso, o bolo de filtração, o qual foi por sua vez separado do ácido sulfúrico, é misturado com água destilada e é feita sua boa mistura, e é por seu lado de novo separado por filtração em um recipiente de filtração, indo a fase liquida assim ajustada remover por sua vez os teores adicionais do fosfato através de lavagem. [011] As fases liquidas assim originas à base de água destilada ou também de ácido sulfúrico podem ser usadas juntas ou separadas entre si como fase liquida na célula eletrolitica. [012] A par de uma remoção de fosfatos, também pode estar ainda prevista outra remoção de componentes, a qual pode ser realizada através de outras células eletroliticas . Assim, também é, por exemplo, possivel separar, através de uma seleção apropriada de eletrodos, material como metais pesados, os quais sobrecarregam a fase liquida. Isso pode ser realizado, sobretudo através de outras células eletroliticas, as quais são consecutivamente sujeitas à fase liquida, podendo, porém nesse caso as células eletroliticas também ser concebidas em sobreposição umas com as outras, sendo formada uma cascata, cujas células individuais estão, por exemplo, separadas umas das outras através de membranas. A formação de diferentes valores de pH dentro da solução eletrolitica leva igualmente à separação dessas células. Porém, também é possivel passar a fase liquida de uma célula eletrolitica para outra, e com isso deixar diversas células ser consecutivamente atravessadas. [013] A invenção anteriormente descrita é explicada em maior detalhe com base em um exemplo de realização. As Figuras mostram [014] Figura 1 uma secção parcial do processo para a fabricação da fase liquida, a qual define a base da eletrólise em uma representação em esquema, e [015] Figura 2 uma representação em esquema de uma célula eletrolitica de acordo com a presente invenção em uma representação lateral em esquema. [016] Figura 1 mostra a operação de fabricação da fase liquida, em que se usa primeiro uma filtro-prensa de vários compartimentos 1, de modo a libertar a suspensão espessa 4 nela introduzida das águas processuais ai contidas 6. Através de uma prensagem da suspensão espessa 4, se remove, com a filtro-prensa de vários compartimentos 1, as águas processuais 6 e elas são de novo introduzias no processo de carbonização hidrotérmica. Na filtro-prensa de vários compartimentos 1 permanece o bolo de filtração 5 já bastante seco, o qual é levado, em uma etapa seguinte, juntamente com ácido sulfúrico 7 para um primeiro recipiente de filtração 2 . Em resultado da boa mistura com um valor de pH de 1, o ácido sulfúrico 7 dissolve, do bolo de filtração 5, um grande teor dos fosfatos ai contidos e o mesmo pode ser removido como primeiro filtrado 8 através de separação de sólido-liquido do primeiro recipiente de filtração 2 . Em outra etapa por último integrável, se introduz água destilada 9 no bolo de filtração 5 então originado e se mistura de novo bem essa mistura em um segundo recipiente de filtração 3.

Isso remove por dissolução outros fosfatos do bolo de filtração 5, o qual é de novo filtrado no segundo recipiente de filtração 3, pelo que se remove um segundo filtrado 10 e sendo possível o posterior processamento do bolo de filtração 5 permanecente, em grande parte livre de fosfatos, como produto. [017] A Figura 2 mostra por fim uma célula eletrolitica 11, a qual apresenta um cátodo 13 e um ânodo sacrificial 14. O cátodo 13 é nesse caso produzido a partir de magnésio. Através da aplicação de tensão com uma fonte de tensão 15 entre os dois eletrodos 13, 14, o material do ânodo sacrificial 14 se dissolve na fase liquida 12, enquanto os fosfatos dissolvidos na fase liquida 12 produzem um aglomerado de fosfatos 16 no cátodo 13. Da fase liquida 12, originada pelo processo descrito na Figura 1 a partir de uma boa mistura dos filtrados 8 e 10, são assim removidos os fosfatos nela dissolvidos, os quais podem dessa forma ser recuperados. O fosfato de magnésio originado no cátodo 13 pode ser depois processado ou ser usado diretamente em sua presente forma como fosfato de magnésio, por exemplo, como fertilizante. [018] Por conseguinte, se encontra acima descrito um processo para a recuperação de fosfato a partir de uma fase liquida, no qual está previsto, no âmbito de uma eletrólise, conseguir uma concentração dos fosfatos dissolvidos no cátodo, podendo os fosfatos ligados ser assim removidos diretamente da fase liquida. É possivel renunciar a uma adição de outros produtos químicos de forma vantajosa em termos de custos e ao mesmo tempo em termos ambientais.

Claims

1. PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE FOSFATO DE UMA FASE LÍQUIDA (12), no qual se interconecta um eletrodo de magnésio e outro eletrodo mediante a intercalação da fase liquida (12) como solução eletrolitica em uma primeira célula eletrolitica (11), caracterizado por se usar o eletrodo de magnésio na primeira célula eletrolitica (11) como cátodo (13), onde se aglomera o fosfato contido na fase liquida (12) aquando de uma eletrólise.

2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se usar um eletrodo inerte como ânodo (14).

3. Processo, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por se usar um eletrodo de grafite como ânodo (14).

4. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por estarem incorporadas inclusões de pelo menos um metal alcalino terroso no eletrodo de grafite.

5 . PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela primeira célula eletrolitica estar atribuido um terceiro eletrodo como eletrodo sacrificial.

6. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por se produzir a fase liquida (12), ao se misturar um produto proveniente de um processo de carbonização hidrotérmica com um ácido, se proceder à sua filtração e se remover o filtrado como fase líquida (12).

7. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo ácido se tratar de ácido sulfúrico.

8 . PROCESSO, de acordo com as reivindicações 6 ou 7, caracterizado por se ajustar um valor de pH de aproximadamente 1, através do ácido que está na mistura do ácido e do produto proveniente do processo de carbonização hidrotérmica.

9. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado por se repetir a filtração em pelo menos outra etapa de filtração, mediante a adição de mais solvente à mistura já filtrada.

10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por se usar água destilada (9) como outro solvente.

11. PROCESSO, de acordo com as reivindicações 9 ou 10, caracterizado por se introduzir o filtrado proveniente das demais etapas de filtração juntamente com o filtrado proveniente da primeira etapa de filtração na fase liquida (12) .

12. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por se usar a fase liquida (12) depois da eletrólise em outras células eletroliticas, mediante o uso de outros eletrodos na forma de solução eletrolitica.

13. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelas células eletroliticas estarem construídas em gênero de cascata com células separadas, em que elas formam uma célula conectada comum com diferentes valores de pH, ou na forma de uma célula comum com a intercalação de membranas entre as áreas das células.