Veelvoorkomende fosforhoudende zouten in waterige oplossingen en hun behandeling
Fosfor komt in water voornamelijk voor als opgelost fosfaat, fosforhoudende deeltjes of fosfaatmineralen. De oplosbaarheid van een fosforhoudende verbinding hangt af van het tegenion en de vaste fase; pH, temperatuur, ionsterkte en andere opgeloste ionen kunnen beïnvloeden hoeveel ervan opgelost blijft.
De onderstaande beschrijvingen van de oplosbaarheid zijn kwalitatief en geen ontwerpwaarden. ‘Oplosbare’ zouten dissociëren in ionen; slecht oplosbare fosfaten kunnen neerslaan of als mineralen voorkomen. De oplosbaarheid van calciumfosfaten varieert met de pH en de mineraalfase. Voor geconcentreerde pekel is modellering op basis van activiteiten of beproeving nodig.
Veelvoorkomende fosforhoudende zouten en verbindingen in waterige systemen
| Verbinding | Formule | Algemeen oplosbaarheidsgedrag in water | Typische toepassing / bedrijfstak / gebruik | Typische waterstromen waarin de verbinding voorkomt |
|---|---|---|---|---|
| Mononatriumfosfaat | NaH2PO4 | Oplosbaar; de oplossing is doorgaans zuur. Hydratatie en temperatuur beïnvloeden de waarden in tabellen. | Voedsel- en chemische verwerking; pH-correctie en fosfaatdosering. | Productoplossingen, waswater en afvalwater waar dit zout wordt gebruikt. |
| Dinatriumfosfaat | Na2HPO4 | Oplosbaar; de verdeling over de verschillende opgeloste vormen hangt af van de pH. | Productie van voedingsmiddelen, detergenten en chemicaliën; buffering. | Water uit formulering, reiniging en processen. |
| Trinatriumfosfaat | Na3PO4 | Oplosbaar; sterk alkalische oplossingen kunnen de verdeling over de verschillende fosfaatvormen en het neerslaggedrag veranderen. | Reiniging, oppervlaktebehandeling en chemische verwerking. | Gebruikte reinigingsbaden, spoelwater en fosfaathoudend afvalwater. |
| Kaliumfosfaten | KH2PO4, K2HPO4, K3PO4 | Over het algemeen oplosbaar in water; de pH en het specifieke zout bepalen de verdeling over de verschillende vormen. | Meststoffen, voedselverwerking, buffers en speciale chemicaliën. | Afspoeling van meststoffen, doseeroplossingen en proces- of waswater. |
| Ammoniumfosfaten | NH4H2PO4, (NH4)2HPO4 | Over het algemeen oplosbaar in water; de verdeling over de verschillende ammoniak-/ammonium- en fosfaatvormen hangt af van de pH en de temperatuur. | Meststoffen, producten voor brandbestrijding en dosering van nutriënten. | Afspoeling van landbouwgrond, water uit de productie van meststoffen en nutriëntenrijk afvalwater. |
| Natriumpolyfosfaten | bijv. (NaPO3)n | Veel handelsvormen lossen op in water; ketenlengte en hydrolyse beïnvloeden het gedrag. | Waterconditionering, detergenten en formuleringen met dispergeermiddelen. | Koelwater, reinigingswater en proceswater; polyfosfaten daarin kunnen worden omgezet in orthofosfaat. |
| Dicalciumfosfaat | CaHPO4 (verschillende hydraten) | Slecht oplosbaar; het oplossen hangt sterk af van de pH en de mineraalvorm. | Meststoffen, diervoeder en verwerking van fosfaatmineralen. | Suspensies, water uit mineraalverwerking en reststoffen van fosfaatbehandeling. |
| Tricalciumfosfaat / apatiet | Ca3(PO4)2; apatietfasen variëren | Geringe oplosbaarheid bij vrijwel neutrale omstandigheden; zure omstandigheden kunnen het oplossen bevorderen. De exacte fase is van belang. | Fosfaaterts, productie van meststoffen en fosforverwijdering met kalk. | Mijnwater, stromen uit mineraalverwerking en slib van chemische behandeling. |
| Struviet (magnesiumammoniumfosfaat) | MgNH4PO4·6H2O | Slecht oplosbaar; kan kristalliseren wanneer de omstandigheden voor magnesium, ammonium en fosfaat oververzadiging bevorderen. | Terugwinning van meststoffen en nutriëntenbeheer. | Gistingsvloeistof en nutriëntenrijk afvalwater, afhankelijk van de chemische samenstelling en procesomstandigheden. |
| IJzer- en aluminiumfosfaten | FePO4, AlPO4 (vaste fasen variëren) | Vaak slecht oplosbare neerslagen; de feitelijke vaste stoffen kunnen amorfe of meegeprecipiteerde fasen omvatten. De pH is van belang. | Coagulatie en chemische fosforverwijdering; mineraalverwerking. | Afvalwater na dosering van ijzer- of aluminiumzouten, zuiveringsslib en mijn- of proceswater. |
Mogelijkheden voor fosfaatverwijdering en -terugwinning
Kies de behandeling op basis van de gemeten fosforfractie, de streefwaarde, de watersamenstelling en de vraag of het doel verwijdering, terugwinning of beide is. De onderstaande mogelijkheden moeten per geval worden beoordeeld.
| Uitdaging of doelstelling | Mogelijke behandelingsmethode | Aandachtspunten bij de keuze |
|---|---|---|
| Opgelost orthofosfaat verwijderen uit huishoudelijk of industrieel afvalwater | Toevoeging van ijzer- of aluminiumzouten of precipitatie met kalk, gevolgd door bezinking of filtratie | pH, alkaliniteit, dosering, concurrerende reacties, afscheiding van vaste stoffen, slibvolume en afvoer. |
| Een streefwaarde voor totaal fosfor halen wanneer biologische behandeling geschikt is | Versterkte biologische fosforverwijdering, zo nodig vaak gevolgd door een chemische nabehandelingsstap | Stabiliteit van het biologische proces, gemakkelijk biologisch afbreekbare koolstof, nutriëntenbalans, slibretentie en de streefwaarde voor het effluent. |
| Fosfor terugwinnen uit nutriëntrijke deelstromen | Gecontroleerde kristallisatie, waaronder struvietvorming wanneer de samenstelling van de toevoerstroom dit mogelijk maakt | Magnesium, ammonium, fosfaat, pH, concurrerende vaste stoffen, productkwaliteit en verdere verwerking. |
| Lage restconcentraties fosfaat verder verlagen of een specifieke watersamenstelling behandelen | Adsorberende materialen, geselecteerde ionenwisseling of membraanscheiding | Capaciteit en selectiviteit, concurrerende ionen, voorbehandeling, vervuiling, concentraat en beheer van uitgeputte adsorberende materialen. |
Membranen kunnen onder geschikte omstandigheden fosfaat tegenhouden, maar het resultaat hangt af van de fosfaatvormen, de membraaneigenschappen en de samenstelling van het voedingswater. Een membraanconcentraat kan oververzadigd raken ten opzichte van calcium-, magnesium-, ijzer- of aluminiumfosfaatfasen. Bij een hoge terugwinningsgraad kunnen laboratoriumproeven en een beoordeling van het risico op afzettingen daarom belangrijk zijn.
Gerelateerde informatie: opgelost fosfaat en fosfor in water.
Bespreek een uitdaging bij fosfaatbehandeling
Deel de behandelingsdoelstelling en relevante wateranalyses met Lenntech om mogelijke methoden voor precipitatie, biologische verwijdering, kristallisatie of nabehandeling te bespreken.
Bespreek een uitdaging bij waterbehandeling
Neem contact op met Lenntech via info@lenntech.com.
Laatst gecontroleerd: door Lenntech.