نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

حذف آفت‌کش دیازینون از پساب کشاورزی با استفاده از بایوچار طبیعی و زیست‌توده‌های لیگنوسلولزی: مطالعه رفتار جذب و مکانیسم‌های سطحی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش‌آموخته گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
2 دانش‌آموخته گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.
3 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
4 دانشکدگان علوم و فناوری های میان رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
5 گروه گیاه‌پزشکی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.
چکیده
آلودگی منابع آبی ناشی از مصرف گسترده آفت‌کش‌ها، به‌ویژه در مناطق کشاورزی، به یکی از چالش‌های مهم زیست‌محیطی تبدیل شده است. دیازینون به‌عنوان یکی از پرمصرف‌ترین آفت‌کش‌های ارگانوفسفره، به دلیل پایداری شیمیایی و قابلیت انحلال بالا، به‌سرعت وارد آب‌های سطحی و زیرزمینی می‌شود و تهدیدی جدی برای سلامت انسان و اکوسیستم‌ها به شمار می‌رود. پژوهش حاضر با هدف بررسی توانایی سه جاذب طبیعی و کم‌هزینه شامل پودر هسته خرما، پودر مخروط کاج و بایوچار طبیعی در حذف دیازینون از پساب کشاورزی انجام شد. آزمایش‌های جذب به‌صورت ناپیوسته و در دوزهای مختلف جاذب اجرا گردید و داده‌های حاصل با استفاده از مدل‌های ایزوترمی لانگمویر و فروندلیچ تحلیل شدند تا رفتار و مکانیسم جذب ارزیابی شود. نتایج نشان داد بایوچار طبیعی بالاترین عملکرد را در حذف دیازینون داشته و در دوز ۵ گرم، راندمان حذف به حدود ۶۵ درصد رسید؛ در حالی که کمترین میزان حذف مربوط به دوز ۱ گرم همین جاذب بود. بررسی ویژگی‌های سطحی و ساختاری جاذب‌ها نشان داد که سطح ویژه بیشتر، ساختار متخلخل و وجود گروه‌های عاملی فعال در بایوچار نقش مهمی در افزایش جذب داشته‌اند. همچنین، مدل فروندلیچ برای پودر هسته خرما بهترین برازش را نشان داد که بیانگر ماهیت ناهمگن و چندلایه فرآیند جذب است. در مجموع، یافته‌های این تحقیق نشان می‌دهد که بایوچار طبیعی می‌تواند به‌عنوان جاذبی مؤثر، اقتصادی و سازگار با محیط زیست در تصفیه پساب‌های آلوده به دیازینون، به‌ویژه در مناطق دارای محدودیت دسترسی به فناوری‌های پیشرفته، مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Removal of Diazinon from Agricultural Wastewater Using Natural Biochar and Lignocellulosic Biomass: Investigation of Adsorption Behavior and Surface Mechanisms

نویسندگان English

Banafsheh Amiri 1
Erfan Fazli 2
Khaled Ahmadaali 3
Alireza Moghaddam Nia 4
Seyedehsan Torabi 5
1 1. Department of Arid and Mountainous Regions Reclamation, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
2 1. Department of Arid and Mountainous Regions Reclamation, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
3 Department of Irrigation and Reclamation Engineering, University of Tehran, Karaj, Iran.
4 3. College of Interdisciplinary Science and Technologies, University of Tehran, Karaj, Iran
5 4. Department Plant Protection, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده English

Contamination of water resources by organophosphate pesticides, particularly diazinon, poses serious environmental and health risks. While chemically modified biochars have been widely studied, such treatments are costly and complex, limiting their use in resource-constrained regions. This study addresses this gap by evaluating three completely unmodified, low-cost adsorbents (natural biochar, date seed powder, and pine cone powder) for diazinon removal from aqueous solutions.

Batch adsorption experiments were conducted with adsorbent dosages of 1–5 g (initial diazinon: 15 mg/L, pH=7, 120 min, 25°C). Equilibrium data were fitted to Langmuir and Freundlich isotherms, and adsorbents were characterized by FTIR and SEM. Natural biochar showed the highest removal efficiency (approximately 65% at 5 g), while the lowest removal (nearly zero) was observed at 1 g. Specific surface areas (methylene blue method) were 0.7, 0.5, and 0.3 m²/g for biochar, pine cone, and date seed, respectively, correlating well with adsorption capacities. FTIR confirmed abundant O–H, N–H, and C=O groups on biochar, and SEM revealed its porous structure with micropores and mesopores, unlike the denser macroporous structure of lignocellulosic adsorbents.

Isotherm modeling indicated that the Freundlich model provided the best fit for date seed powder (R² = 0.96), suggesting heterogeneous multilayer adsorption. For pine cone, the Freundlich model also provided a better fit (R² = 0.78), while biochar exhibited closer agreement with the Langmuir model (R² = 0.74, b = 0.39), indicating stronger binding affinity (likely via π–π interactions and hydrogen bonding) and a tendency toward monolayer adsorption.

Overall, natural biochar, without any costly modification, can serve as an effective, economical, and environmentally sustainable adsorbent for diazinon removal from agricultural wastewater, especially in regions with limited access to advanced treatment technologies. Future work should focus on kinetics, regeneration, and pilot-scale testing with real wastewater.

کلیدواژه‌ها English

Date seed
Pine cone
Organophosphate pesticides
Adsorption isotherm
Biosorbents

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 28 مرداد 1405