نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

بررسی کاهش شوری زه‌آب کشاورزی با استفاده از جاذب کوکوپیت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
2 استادیار گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
3 استاد گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
چکیده
محدودیت منابع آب، استفاده از آب‌های نامتعارف مانند زه‌آب‌های کشاورزی را حائز اهمیت کرده ‌است. کوکوپیت نوعی بستر کشت است که به‌طور متداول در گلخانه‌ها استفاده می‌شود. این پژوهش با هدف بررسی کاربرد جاذب کوکوپیت در کاهش شوری زه‌آب کشاورزی شبیه‌سازی‌شده با نمک سدیم کلرید در سطوح شوری 4، 8، 12، 16 و 20 دسی‌زیمنس بر متر انجام شد. به این منظور اثر متغیر‌های مستقل pH، مقدار جاذب، زمان تماس و EC اولیه در 5 سطح مختلف بر راندمان جذب یون‌های سدیم و کلر با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی ارزیابی شد. نتایج نشان داد در شرایط مناسب (pH برابر 6، مقدار جاذب 40 گرم بر لیتر، زمان تماس 180 دقیقه و EC اولیه 20 دسی‌زیمنس بر متر)، حداکثر راندمان جذب یون‌های سدیم و کلر به ترتیب 20/03 و 20/14 درصد است. برای صحت‌سنجی این برآورد، آزمایشی در شرایط مناسب ذکرشده انجام شد و راندمان جذب یون‌های سدیم و کلر به ترتیب 20/71 و 20/81 درصد به‌دست آمد. بررسی مدل‌های سینتیک و ایزوترم جذب یون‌های سدیم و کلر نشان داد که داده‌های آزمایشگاهی تطابق بهتری با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم و ایزوترم لانگمویر دارند. بر اساس این پژوهش، کوکوپیت قابلیت کاهش هدایت الکتریکی آب‌شور را تا حدود 20 درصد داراست.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of Reducing the Salinity of Agricultural Drainage Water Using Cocopeat Adsorbent

نویسندگان English

Sara Hoveizavi 1
Parvaneh Tishehzan 2
Abdolrahim hooshmand 3
1 Ph.D. student, Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Environmental Engineering, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
3 Professor, Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
چکیده English

Water resource limitations have made using unconventional waters such as drainage water important. Cocopeat is a type of growing medium that is commonly used in greenhouses. This research aimed to investigate the application of cocopeat adsorbent in reducing the salinity of agricultural drainage water simulated with sodium chloride salt at salinity levels of 4, 8, 12, 16, and 20 dS/m. For this purpose, the effect of independent variables pH, adsorbent dosage, contact time, and initial EC at 5 different levels on the adsorption efficiency of sodium and chloride ions was evaluated using the Taguchi experimental design method. The results showed under optimal conditions (pH equal to 6, an adsorbent dosage of 40 g/L, a contact time of 180 min, and an initial EC of 20 dS/m), the maximum adsorption efficiency of sodium and chloride ions is 20.03% and 20.14%, respectively. To validate this estimate, an experiment was conducted under the mentioned optimal conditions, and the adsorption efficiency of sodium and chloride ions was obtained at 20.71% and 20.81%, respectively. Investigating kinetic and isotherm models of the adsorption of sodium and chloride ions showed that the experimental data have a better match with the pseudo-second-order kinetic model and the Langmuir isotherm model. According to this research, cocopeat has the ability to reduce the electrical conductivity of saline water by about 20%.

کلیدواژه‌ها English

Adsorbent
Cocopeat
Drainage water
Experimental design
Taguchi
رسولی، ا. 1396. بررسی حذف عنصر سدیم از محلول­های آبی و ستون خاک با استفاده از نانو جاذب‌ها. پایان­نامه کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، دانشگاه رازی کرمانشاه.
شکریان، ف.، سلیمانی، کریم.، نعمت زاده، ق. و بی‌پروا، پ. 1399. بررسی مقایسه­ای جاذب­های زیستی و معدنی در کاهش شوری آب. مجله علوم و تکنولوژی محیط‌زیست. 22 (4): 55-66.
صفائیان، س. 1397. بررسی فرآیند­های حذف کلر از محلول­های آبی توسط جاذب­های مختلف. پایان­نامه کارشناسی ارشد فراوری مواد معدنی، دانشکده مهندسی معدن و متالوژی، دانشگاه صنعتی امیر‌کبیر.
قاسمی، م.، عابدی کوپایی، ج.، حیدر پور، م. و دیناری، م. 1396. تأثیر کربن فعال تولیدشده از مخروط­های درخت کاج در کاهش پارامتر­های شوری آب آبیاری. مجله تحقیقات آب ‌و خاک ایران. 48 (5): 1097- 1107.
Abdelmoneim, A. A., Abdul-Moneim, M., Geies, A.A. and Farghaly, S.O. 2020. Application of zeolite prepared from natural materials for reducing ground water salinity and sodium ion from Wadi El-Assiuti. Journal Desalination and Water Treatment. 193:72-82.
Aghakhani A., Mousavi S. F., Mostafazadeh-Fard B., Rostamian R. and Seraji M. 2011. Application of some combined adsorbents to remove salinity parameters from drainage water. Journal Desalination. 275 (1-3): 217–223. 
Ahmed, S. A. 2015. Removal of lead and sodium ions from aqueous media using natural wastes for desalination and water purification. Journal Desalination and Water Treatment. 57 (19):1-16.
Alaei Shahmirzadi, M. A., Hosseini, S. S., Luo, J. and Ortiz, I. 2018. Significance, evolution and recent advances in adsorption technology, materials and processes for desalination, water softening and salt removal. Journal Environmental Management. 215:324–344.
Amani, S., Akbari, Z., Ghiassi, R., Ehsani, S. and Rezaeishirazi, M. 2024. Nitrate and Ammonium Removals from Groundwater by Permeable Reactive Barrier Method (PRB): Column Experiments. Journal Water, Air, and Soil Pollution. 235 (136):83-93.
Awan, S., Ippolito, J. A., Ullman, J. L., Ansari, K., Cui, L. and Siyal, A. A. 2020. Biochars reduce irrigation water sodium adsorption ratio. Journal Biochar. 3 (1):77–87. 
Bafkar, A. and Rasouli, A. 2021. Ability of adsorbent nanostructure of eggshell in reducing sodium concentration from soil and water environment. Journal Environmental Science Studies. 6(1): 3336-3344.
Daffalla, S. 2023. Adsorption of Chromium (VI) from Aqueous Solution Using Palm Leaf-Derived Biochar: Kinetic and Isothermal Studies. Journal Separations. 10 (4(:1–14.
El Nemr, A., Aboughaly, R. M., El Sikaily, A. El., Ragab, S., Masoud, M.S. and Ramadan, M.S. 2021. Utilization of sugarcane bagasse/ZnCl 2 for sustainable production of microporous nano-activated carbons of type I for toxic Cr(VI) removal from aqueous environment. Journal Biomass Conversion and Biorefinery. 13:1581–1600.
Elsaid, K., Kamil, M., Sayed, E. T., Abdelkareem, M. A., Wilberforce, T. and Olabi, A. 2020. Environmental impact of desalination technologies: A review. Journal Science of The Total Environment. 748:14152.
Ganesan, M. and Thiyagarajan, C. 2024. Adsorption and desorption kinetics of lead from aqueous solutions by biosorbents. Journal Chemical Papers. 78:993–1008.
Ghasemi, M., Abedi Koupai, J. and Heidarpour, M. 2018. Application of modified zeolite and modified peat in removing salinity ions from irrigation saline waters. Journal Environmental Engineering. 144 (8): 04018066.
Ho, Y. S. and McKay, G. 1999. Pseudo-second order model for sorption processes. Journal Process Biochemistry. 34 (5):451–465.
Hooshmand, A., Menati, M., Tishehzan, P. and Baghdadi, M. 2024. Comparison of Nitrate Biosorption in the Aqueous Solutions by Three Algae Species (Hypnea charaoides Lamx, Cheatomorpha antennina Borgessen, and Champia Kotschyana Harvey) and Application of Selected Alga in a Channel. Journal Water, Air, and Soil Pollution. 235 (3):167.
Lagergren, S. 1898. About the theory of so–called adsorption of soluble substances. Journal Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar. 24 (4): 1-39.
Langmuir, I. 1917. The constitution and fundamental properties of solids and liquids. II. liquids. Journal American Chemical Society. 39 (9):1848–1906.
Mbachu, C. A., Babayemi, A. K., Egbosiuba, T. C., Ifeanyichukwu Ike, J., Jacinta Ani, I. and Mustapha, S. 2023. Green synthesis of iron oxide nanoparticles by Taguchi design of experiment method for effective adsorption of methylene blue and methyl orange from textile wastewater. Journal Results in Engineering. 19: 101198.
Rahman, N. and Raheem, A. 2024. Adsorption of Cd (II) ions on magnetic graphene oxide/cellulose modified with β-cyclodextrin: Analytical interpretation via statistical physics modeling and fractal like kinetic approach. Journal Environmental Research. 243:117868.
Rostamian, R., Heidarpour, M., Mousavi, S. F. and Afyuni, M. 2015. Characterization and Sodium Sorption Capacity of Biochar and Activated Carbon Prepared from Rice Husk. Journal Agricultural Science and Technology. 17:1057-1069.
Samal, P.P., Qaiyum, M. A., Ghosh, A. Kumari, R., Mohanta, J., Das, S., Swain, J., Dey, B. and Dey, S. 2024. Acacia auriculiformis leaf extract mediated green synthesis of goethite and boehmite embedded activated sawdust for Cr (VI) adsorption. Journal Hazardous Materials Advances. 13:1-12
Temkin, M. and Pyzhev, V. 1940. Kinetics of ammonia synthesis on promoted iron catalysts. Journal Acta Physicochimica U.R.S.S. 12:327-356.
Yousef, R., Qiblawey, H. and El-Naas, M.H. 2020. Adsorption as a process for produced water treatment: A review. Journal Processes. 8 (12):1657.