نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

بررسی کارایی نانو بیوچار تولید شده از باگاس نیشکر در حذف یون‌های کلراید از زه‌آب‌ کشاورزی تحت تأثیر میدان مغناطیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی آب دانشگاه لرستان
2 گروه مهندسی آب دانشگاه لرستان
3 shahrekord university, shahrekord, Iran
4 دانشگاه لرستان
چکیده
شوری آب یکی از چالش‌های بزرگ کشاورزی است. هدف از این پژوهش، تولید نانو بیوچار مغناطیسی از باگاس نیشکر و بررسی کارایی آن در حذف یون کلراید از زه‌آب‌های کشاورزی تحت تأثیر میدان مغناطیسی بود. در این مطالعه، بیوچار از طریق پیرولیز در دمای ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد تهیه و با استفاده از هیدروکسید پتاسیم و مایکروویو فعال‌سازی شد. سپس با آسیاب گلوله‌ای به مقیاس نانو درآمده و با نمک‌های آهن مغناطیسی گردید. ویژگی‌های جاذب با آنالیزهای FTIR، SEM، BET و XRFبررسی شد. آزمایش‌های جذب در شرایط مختلف و تحت میدان مغناطیسی 5/0 تسلا انجام گرفت. نتایج نشان داد که شرایط بهینه شامل نسبت KOH به بیوچار برابر ۳، توان مایکروویو ۴۰۰ وات و زمان ۱۰ دقیقه است. آنالیز BET سطح ویژه بالایی (۷۲۱ تا ۸۳۴ مترمربع بر گرم) و ساختار متخلخل میکرو و مزو را تأیید کرد. طیف‌سنجی FTIR نقش گروه‌های عاملی هیدروکسیل، کربوکسیل و پیوندهای آهن در جذب کلراید از طریق نیروهای الکترواستاتیک و پیوند هیدروژنی را اثبات نمود. مدل‌سازی سینتیک و ایزوترم نشان داد که داده‌ها با مدل شبه ‌مرتبه اول و لانگمویر تطابق دارند که بیانگر جذب فیزیکی و تک‌لایه است. بیشترین راندمان حذف کلراید (حدود ۵۴ درصد) توسط نانو جاذب فعال در حضور میدان مغناطیسی به دست آمد. در نهایت، نانو بیوچار مغناطیسی به دلیل قابلیت جداسازی آسان و کارایی بالا، گزینه‌ای امیدبخش برای تصفیه زه‌آب‌های شور و بازچرخانی آن‌ها محسوب می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigating the Effectiveness of Nanobiochar Produced from Sugarcane Bagasse in Removing Chloride Ions from Agricultural Wastewater under the Influence of a Magnetic Field

نویسندگان English

jalil kermannezhad 1
hassan TorabiPoodeh 2
elham Ghanbari-Adivi 3
Babak shahinezhad 4
1 Ph.D Student, Department of Water Engineering, College of Agriculture, Lorestan University of Khoram-Abad.
2 lorestan University
3 Department of water engineering, Shahrekord university, Shahrekord, Iran
4 lorestan university
چکیده English

Conventional methods of desalination of water and wastewater are usually not economically viable for water required for agricultural production due to high energy consumption and equipment costs. This study was conducted with the aim of evaluating the efficiency of nano-biomagnetics produced from sugarcane bagasse in removing sodium and chloride ions from agricultural wastewater under the influence of a magnetic field. Non-nanoactive, nano-active and magnetic nano-active adsorbents were produced using a hot-decomposition process in electric furnaces at 600 °C, chemical activation with potassium hydroxide and magnetization with a combination of hexahydrate ferric chloride and heptahydrate ferric sulfate. The results showed that the highest removal of chloride (44.6%) and sodium (58.3%) ions was achieved in the magnetically activated nanosorbent under the influence of a 0.5 Tesla magnetic field, for an activator to biochar ratio of 3, a microwave power of 400 W, and an activation time of 10 minutes. Surface analyses including FT-IR spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) confirmed that the hydroxyl, carboxyl, and carbonyl functional groups on the surface of the adsorbent play a key role in the adsorption of sodium and chloride ions. It was also observed that applying a magnetic field improved the orientation of adsorbed molecules towards the adsorbent and weakened hydrogen bonds in water, which led to an increase in the efficiency of the adsorption process. This study shows that the use of magnetic nanobiochar under the influence of a magnetic field can be used as an economical and sustainable solution to reduce the salinity of agricultural wastewater.

کلیدواژه‌ها English

: Sugarcane bagasse
biochar
chloride
nano

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 17 شهریور 1405