عنوان

بررسی فرآیند تولید کودهای شیمیایی با رهایش آهسته با استفاده از روغن پیرولیزی

پ۲۸۸۹۷

per

بررسی فرآیند تولید کودهای شیمیایی با رهایش آهسته با استفاده از روغن پیرولیزی

فرشته رحمانی

مهندسی شیمی ونفت

۱۴۰۲

۷۷ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی

۱۴۰۲/۰۳/۰۲

کودها برای تولید پایدار مواد غذایی موردنیاز هستند، اما استفادة گسترده از آنها نگرانی‌هایی را در مورد آلودگی محیط‌زیست ایجاد کرده است که میتواند سبب شوری خاک شده و یا با ازدست‌دادن نیتروژن و فسفات از طریق شستشو و رواناب، به آبهای سطحی و زیرزمینی وارد شده و اثرات مخربی بر سلامت انسان و محیط‌زیست بگذارد. یک روش برای غلبه بر اشکال کود معمولی، تهیة کودهایی با رهایش آهسته (SRFs) با ایجاد پوشش بر روی کود است. مطالعة ما بر روی تهیة کودهای آهسته رهش پوشش داده شده با روغن‌های پیرولیزی انجام شد. روغن‌های پیرولیزی مورداستفاده تایر، کاه گندم، چوب صنوبر و پلی‌اتیلن سبک بودند. پوشش‌های روغنی روی گرانول‌های کود NPK به روش هم پیرولیز تحت دمای C˚200 در یک راکتور پیرولیز بستر ثابت در حضور گاز نیتروژن ایجاد شدند. کود NPK حاوی طیف گسترده‌ای از عناصر اصلی، ثانویه و ریز مغذی‌ها بود. ترکیبات و گروه‌های عاملی کربوکسیل، کربونیل و هیدروکسیل موجود در روغن‌های پیرولیزی نقش اساسی را در این روش با تشکیل پیوند و کمپلکس سازی با یون‌های موجود در کود NPK داشتند. نتایج نشان داد، عناصر اصلی فسفر و پتاسیم و بسیاری از عناصر ثانویه و ریزمغذی بعد از پوششدهی در کودهای پوشش داده شده حفظ شدند و تنها نیتروژن دست خوش تغییر شد. مقدار نیتروژن موجود در کودهای پوشش داده شده با روغن پیرولیزی تایر، کاه گندم، چوب صنوبر و پلی‌اتیلن سبک به ترتیب، 857/2%، 075/4%، 511/3 % و 879/1% و برای کود شیمیایی NPK بدون پوشش 526/6% است. نیتروژن که در ساختار کود NPK به شکل اوره و یون آمونیوم وجود داشت میتواند با گروههای عاملی کربوکسیل، کربونیل و هیدروکسیل موجود در روغنهای پیرولیزی ایجاد کمپلکس کند. در تمام نمونه کودهای پوشش داده شده فسفات‌های موجود در کود شیمیایی NPK به دلیل واکنش‌پذیری بالا به گونه‌های پایدارتر و نامحلول‌تر تبدیل شدند. اندازه‌گیری رهایش یون‌ها از کودهای تهیه شده در آب مقطر انجام شد و نتایج نشان داد رهایش فسفات‌ها و کاتیون کلسیم در تمام نمونه کودهای پوشش داده شده بسیار آهسته‌تر از حالت بدون پوشش بود. رهایش پتاسیم و نیتروژن نیز در کودهای پوشش داده با روغن پیرولیزی تایر، کاه گندم و چوب صنوبر آهسته‌تر از حالت بدون پوشش اما رهایش پتاسیم و نیتروژن از کود پوشش داده شده با روغن پیرولیزی پلی‌اتیلن سبک تحت‌تأثیر قرار نگرفت. به طور خلاصه، از نظر پوشش یکنواخت بر روی گرانول‌های کودNPK ، حفظ مقدار بالای نیتروژن در ساختار کود و رهایش آهسته‌تر یون‌ها، روغن پیرولیزی کاه گندم و بعد از آن چوب صنوبر انتخابی مناسب بود و روغن پیرولیزی پلی‌اتیلن سبک نیز انتخابی نامناسب بود.

Abstract: Fertilizers are needed for sustainable food production, but their widespread use has created concerns about environmental pollution, which can cause soil salinity, or by losing nitrogen and phosphate through washing and runoff, enter surface and underground waters and have harmful effects on human health and the environment. One way to overcome conventional fertilizer forms is to make slow-release fertilizers (SRFs) by coating the manure. Our study was done on the preparation of slow release fertilizers coated with pyrolysis oils. The pyrolysis oils used were tire, wheat straw, fir wood and light polyethylene. Oily coatings were created on NPK fertilizer granules by co-pyrolysis method under 200C temperature in a fixed bed pyrolysis reactor in the presence of nitrogen gas. NPK fertilizer contained a wide range of major, secondary and micronutrient elements. Carboxylic, carbonyl and hydroxyl compounds and functional groups in pyrolysis oils played an essential role in this method by forming bonds and complexing with ions in NPK fertilizer. The results showed that the main elements of phosphorus and potassium and many secondary elements and micronutrients were maintained in the coated fertilizers after coating, and only nitrogen was changed. The amount of nitrogen in fertilizers coated with pyrolysis oil of tire, wheat straw, fir wood and light polyethylene, respectively, 2.857%, 4.075%, 3.511% and 1.879%, and for uncoated NPK chemical fertilizer is 6.526%. Nitrogen, which was present in the structure of NPK fertilizer in the form of urea and ammonium ions, can create complexes with carboxyl, carbonyl and hydroxyl functional groups in pyrolysis oils. In all samples of coated fertilizers, the phosphates in NPK chemical fertilizer became more stable and insoluble species due to their high reactivity. The measurement of the release of ions from the fertilizers prepared in distilled water was done and the results showed that the release of phosphates and calcium cations was much slower in all samples of coated fertilizers than in the uncoated state. The release of potassium and nitrogen in the fertilizers coated with pyrolysis oil of tire, wheat straw and fir wood was slower than the uncoated condition, but the release of potassium and nitrogen from the fertilizer coated with pyrolysis oil of light polyethylene was not affected. In summary, in terms of uniform coverage on NPK fertilizer granules, maintaining a high amount of nitrogen in the fertilizer structure and slower release of ions, wheat straw pyrolysis oil and then fir wood was a suitable choice, and light polyethylene pyrolysis oil was also an inappropriate choice.

Investigating the production process of slow-release fertilizers utilizing pyrolysis oil

‏رحمانی، ‏

فرشته ‏

تهیه کننده

‏قلیزاده‏،

‏باباپور،

مرتضی ‏

عزیز ‏

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز