008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
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■020    ▼a9798380723961
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30720592
■035    ▼a(MiAaPQ)PennState_26744rzs6068
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a600
■1001  ▼aSultana,  Ruhi.
■24510▼aElectrochemical  Phosphate  Recovery  From  Wastewater  by  Magnesium  Ammonium  Phosphate  Hexahydrate  (Struvite)  Crystallization▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bThe  Pennsylvania  State  University.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(152  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Janik,  Mike.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  Pennsylvania  State  University,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aThe  recovery  of  phosphate  from  wastewater  sources  in  the  form  of  inorganic  magnesium  ammonium  phosphate  hexahydrate  (or  struvite)  precipitates  (or  struvite)  is  an  advantageous  choice,  particularly  because  it  can  be  used  as  a  slow-release  fertilizer  in  agriculture.  Section  1  of  this  dissertation  provides  an  introduction  and  review  of  the  electrochemical  recovery  of  P  using  a  sacrificial  magnesium  (Mg)  anode  via  hydrolysis  in  a  bench  scale  electrochemical  reactor.  As  a  result  of  corrosion,  Mg2+  is  electrochemically  released  from  the  anode  and  struvite  precipitates  through  an  interaction  between  Mg2+  and  the  ammonium  and  phosphate  ions  in  the  solution.  A  316  stainless  steel  cathode  provides  the  site  for  water  reduction  to  dihydrogen  (H2)  and  hydroxyl  ions  (OH-  )  and  oxygen  reduction  to  water.In  section  2,  a  scaled-up  batch  electrochemical  reactor  has  been  designed  to  examine  how  the  performance  of  the  reactor  changed  over  successive  batches  as  anode  degradation  and  fouling  decreased  struvite  yield  by  52%  and  increased  energy  consumption  by  77%.  This  is  because  Mg  oxidation,  when  exposed  to  phosphate  solution,  resulted  in  a  dynamic  change  on  the  anode  surface  (i.e.,  corrosion  and  struvite  build  up)  which  likely  influenced  the  reactor  performance.Controlling  electrode  fouling  and  enhancing  Mg  dissolution  for  struvite  precipitation  requires  an  investigation  into  corrosion  mechanisms  at  the  electrode  surface.  Therefore,  sections  3  and  4  present  a  mechanistic  description  of  electrode  passivation  and  struvite  formation  in  presence  of  chloride  ions  (0-1500  mM)  and  dynamic  voltage  changes  to  the  electrochemical  reactor  at  frequencies  0.1-100  Hz.  An  insight  into  the  process  parameters  affecting  struvite  precipitation,  including  solution  pH,  Mg  overpotential,  and  chloride  concentration,  guided experiment  design  and  simulation  of  product  distribution  analysis  using  Visual  Minteq  3.1  software  suggested  optimum  electrochemical  struvite  production  in  the  pH  range  8-10.In  section  5,  a  first-of-its-kind  electrochemical  struvite  precipitation  was  reported  in  an  electrochemical  packed  bed  reactor  with  pure  Mg  beads  as  the  packing  material.  While  the  lower  costs  of  the  beads,  reduced  the  overall  cost  of  operating  the  reactor,  the  smaller  surface  area  ensured  a  larger  specific  area  and  a  higher  yield.  In  a  synthetic  solution  of  ammonium  dihydrogen  phosphate,  the  performance  of  the  electrochemical  precipitation  column  was  studied  by  varying  the  applied  current,  feed  flow  rate,  and  Mg  bead  diameter.  The  system  achieved  60%  phosphate  removal  as  struvite  at  50  mA,  0.6  L  m-1  ,  with  5-6  mm  bead  size.  The  experimental  outcomes  assisted  in  comprehending  the  variables  that  affected  struvite  recovery  in  a  flow-based  reactor  design  as  well  as  the  difficulties  associated  with  switching  from  a  batch  reactor  to  a  flow  reactor  system.A  summary  of  the  key  findings  of  this  study  have  been  presented  in  section  6,  along  with  a  list  of  future  research  areas  that  are  to  be  explored.
■590    ▼aSchool  code:  0176.
■650  4▼aManures.
■650  4▼aFeeds.
■650  4▼aElectrodes.
■650  4▼aWater  pollution.
■650  4▼aUrine.
■650  4▼aDecomposition.
■650  4▼aCrystallization.
■650  4▼aPhosphates.
■650  4▼aEffluents.
■650  4▼aEnergy  consumption.
■650  4▼aNitrogen.
■650  4▼aAqueous  solutions.
■650  4▼aEutrophication.
■650  4▼aAgriculture.
■650  4▼aMembrane  separation.
■650  4▼aOxidation.
■650  4▼aWatersheds.
■650  4▼aFertilizers.
■650  4▼aPhase  transitions.
■650  4▼aCorrosion  potential.
■650  4▼aMagnesium.
■650  4▼aAmmonia.
■650  4▼aSalinity.
■650  4▼aNutrient  removal.
■650  4▼aAgricultural  engineering.
■650  4▼aEnvironmental  engineering.
■650  4▼aPhysical  chemistry.
■653    ▼aPhosphate  
■653    ▼aHydroxyl  ions
■653    ▼aStruvite  precipitation  
■653    ▼aElectrochemical  precipitation
■653    ▼aFlow  reactor  system
■690    ▼a0473
■690    ▼a0494
■690    ▼a0775
■690    ▼a0539
■71020▼aThe  Pennsylvania  State  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-05B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0176
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16935404▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024