>
Fa   |   Ar   |   En
   جذب نیترات از محلول آبی توسط زغال‌زیستی و زغال‌زیستی پوشش‌دار آهن  
   
نویسنده ضامنی لیلا ,صادق زاده فردین ,جلیلی بهی ,بهمنیار محمد علی
منبع مدل سازي و مديريت آب و خاك - 1403 - دوره : 4 - شماره : 1 - صفحه:70 -84
چکیده    در حال حاضر بسیاری از کشورها از جمله ایران با مشکل بالا بودن غلظت نیترات در آب آشامیدنی مواجه هستند، که مهم‌ترین علت آن ورود رواناب‌های کشاورزی و فاضلاب‌های شهری و صنعتی به منابع آبی به‌خصوص آب‌های زیرزمینی است. اگر غلظت نیترات در آب آشامیدنی بیش از حد مجاز باشد (50 میلی‌گرم بر لیتر)، باعث ایجاد سمیت در آب می‌شود. تاکنون روش‌های مختلفی برای حذف نیترات مطرح شده است، که اکثر آن‌ها، پرهزینه است. بنابراین، هدف از این مطالعه استفاده از زغال‌زیستی به‌عنوان جاذب ارزان قیمت جهت حذف نیترات از منابع آبی است. در این پژوهش از چهار نوع مادة خام کاه و پوستة برنج، باگاس نیشکر و خرده چوب نراد استفاده شد و زغال‌زیستی در دو شرایط دمایی 300 و 600 درجة سانتی‌گراد تولید شد. برای تعیین بهترین جاذب با حداکثر مقدار جذب نیترات، ابتدا تمام جاذب‌ها در یک زمان ثابت (60 دقیقه) با غلظت اولیة 50 میلی‌گرم بر لیتر محلول نیترات تماس داده شد، سپس آزمایش‌های سینتیک جهت تعیین زمان تعادل، ph بهینه و مقدار جاذب انجام گرفت. پس از تعیین جاذب با حداکثر جذب و شرایط بهینه، جاذب مورد نظر با کلریدآهن پوشش داده شد. ایزوترم‌های جذب نیترات توسط بهترین زغال‌زیستی تعیین شد. نتایج نشان داد که از بین زغال‌زیستی موجود، کاه برنج در دمای 300 درجة سانتی‌گراد بیش‌ترین توانایی جذب نیترات را داشت. حداکثر جذب نیترات با غلظت اولیة 50 میلی‌گرم بر لیتر در زمان تعادل 90 دقیقه، ph بهینه هفت و جرم جاذب 1.25 گرم بر لیتر، 23580 گرم بر کیلوگرم به‌دست آمد. هم‌چنین، فرآیند جذب نیترات، زغال‌زیستی کاه برنج 300 درجة سانتی‌گراد و زغال‌زیستی کاه برنج 300 درجة سانتی‌گراد پوشش‌دار آهن با مدل خطی ایزوترم لانگمویر مطابقت داشت. حداکثر ظرفیت جذب نیترات برای دو تیمار زغال‌زیستی کاه برنج و زغال‌زیستی کاه برنج پوشش‌دار آهن، به‌ترتیب 38.16، 43.66، میلی‌‌گرم بر گرم به‌دست آمد. بر مبنای نتایج حاصل، می‌توان اظهار نمود که پوشش‌دار کردن زغال‌زیستی با آهن به‌دلیل داشتن بار مثبت، مانند پل روی سطح زغال‌زیستی با بار منفی قرار گرفته، در نتیجه جذب نیترات را روی سطح زغال‌زیستی افزایش می‌دهد.
کلیدواژه ایزوترم جذب، زغال‌زیستی دارای پوشش آهن، سینتیک، نیترات
آدرس دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری, دانشکده علوم زراعی, گروه علوم خاک, ایران, دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری, دانشکده علوم زراعی, گروه علوم خاک, ایران, دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری, دانشکده علوم زراعی, گروه علوم خاک, ایران, دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری, دانشکده علوم زراعی, گروه علوم خاک, ایران
پست الکترونیکی mali.bahmanyar@gmail.com
 
   adsorption of nitrate from aqueous solution by biochar and fe–coated biochar  
   
Authors zameni leila ,sadeghzadeh fardin ,jalili bahi ,bahmanyar mohammad ali
Abstract    introduction nitrate pollution in groundwater and drinking water reservoirs has increased alarmingly in different parts of the world. the high concentration of nitrate in surface and groundwaters is due to the excessive use of chemical fertilizers and improper disposal of wastes caused by human activities and animal manure. due to its high mobility, nitrate anion is easily washed from the soil and enters the surface and groundwaters. if the concentration of nitrate exceeds the limit (50 mg l-1), it causes the disease of children with methemoglobinemia, as well as the formation of carcinogenic nitrosamines. various methods have been proposed to remove nitrate. these methods besides having side effects on water, are not economically viable. in recent years, the development of effective technologies for keeping nitrates in the soil has received much attention. adding biochar to the soil is one of the effective ways to reduce nitrate leaching. biochar is a carbon-rich and porous substance, that is produced by heating biomass such as organic waste, animal manure, plant residues, sewage sludge, wood, etc. in limited or oxygen-free conditions. due to its high specific surface area, high porosity, and diverse functional groups, biochar increases the water retention capacity, cation exchange capacity, and surface absorption capacity after adding it to the soil. therefore, this research aims to investigate the effect of biochar and biochar coated with trivalent iron on the amount of nitrate absorption from aqueous solution. materials and methods biochar can be produced from materials with low economic value and is a suitable and inexpensive adsorbent for nitrate removal from water sources. according to the studies conducted for biochar production, the temperature and duration of storage in the furnace are the most important factors controlling the quality and strength of biochar in nitrate removal. in this research, four types of rice straw, rice husk, sugarcane bagasse, and dicer wood chips were used to produce biochars. first, the samples were passed through a 2 mm sieve and dried in an oven at 70 °c for 24 h. then they were converted to biochar for 3 h at 300 and 600 °c in an electric furnace under oxygen-free conditions. to determine the best adsorbent with maximum nitrate absorption, 0.5 gr of each adsorbent was weighed and poured into a 50 ml centrifuge tube. then, it was contacted at a constant time (60 min) at an initial concentration of 50 mg l-1 of nitrate solution. after determining the best adsorbent, kinetic experiments were done to determine the equilibrium time, optimum ph, and adsorbent dosage. the adsorption isotherms were conducted for soil, rice husk 300˚c (rsb 300), and fe-coated rsb 300. results and discussion the results showed that among the eight types of biochar produced at two temperature conditions of 300 and 600 ˚c, rsb 300, with the initial concentration of nitrate solution of 50 mg l-1 and contact time of 60 min, had the most amount of nitrate absorption. the kinetic experiments were continued on this type of biochar. the kinetic experiment results showed adsorption nitrate with an initial concentration of 50 mg l-1 an equilibrium time of 90 min, ph 7, and an adsorbent dosage of 1.25 g l-1 was 23580 mg kg-1. the result of the adsorption isotherms study showed that the adsorption of nitrate on rsb and fe-coated rsb were fitted to the langmuir isotherm model. this result indicates the uniform or single-layer distribution of active sites on the absorbent surface. the maximum adsorption capacity of nitrate by rsb and fe-coated rsb were 38.16 and 43.66 mg g-1, respectively. conclusionthe use of cheap absorbents can be a suitable solution for removing environmental pollution. in general, biochar can absorb pollutants and nutrients by its potential physicochemical properties, including high specific surface area, high porosity, high cation and anion exchange capacity, high surface charge density, low volume mass, and the presence of functional groups. the results showed that among the eight types of biochar tested, rsb with the initial concentration of nitrate solution of 50 mg l-1 and contact time of 60 min, had the highest absorption rate. the optimal conditions for nitrate absorption are estimated at 90 min of contact time, ph 7, and adsorbent dosage of 1.25 g l-1. the results showed that wastewater treatment by surface absorption process using biochar produced from vegetable waste is a very useful and effective method. besides, the results of isotherm adsorption on the nitrate adsorption test data by biochar produced from rsb and biochar fe-coated rsb showed that nitrate adsorption on these adsorbents according to its correlation coefficient (r2=0.994) is consistent with the langmuir isotherm model. the maximum absorption capacity rsb is 38.16 mg l-1, which is more absorbable than other studies. now, when the above biochar was coated with fe, the maximum nitrate absorption capacity increased by 43.66 mg g-1, which is a very high absorption. it can be concluded that rsb, especially when it has a fe-coating, is a suitable adsorbent for removing nitrate from water. therefore, it is suggested to investigate the effect of biochar covered with different cations on the mobility of other pollutants that are in anionic form.
Keywords adsorption isotherm ,fe-coated biochar ,kinetic ,nitrate
 
 

Copyright 2023
Islamic World Science Citation Center
All Rights Reserved