تعداد نشریات | 161 |
تعداد شمارهها | 6,532 |
تعداد مقالات | 70,500 |
تعداد مشاهده مقاله | 124,085,233 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 97,189,196 |
بررسی سینتیک و همدمای جذب نیترات و آمونیوم از محلول آبی با استفاده از زغال زیستی نی | ||
تحقیقات آب و خاک ایران | ||
مقاله 14، دوره 50، شماره 8، دی 1398، صفحه 2009-2021 اصل مقاله (947.98 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
نویسندگان | ||
شیلا خواجوی شجاعی1؛ عبدالامیر معزی* 2؛ مجتبی نوروزی مصیر3؛ مهدی تقوی زاهد کلائی4 | ||
1دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران | ||
2دانشیار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران | ||
3استادیار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران | ||
4استادیار گروه شیمی- دانشکده علوم- دانشگاه شهید چمران اهواز- اهواز- ایران | ||
چکیده | ||
نیترات و آمونیوم از آلایندههای مهم اکوسیستمهای آبی هستند که سبب ایجاد غنی شدن منابع آبی میشوند. استفاده از جاذبهای طبیعی، ارزان و دوستدار محیطزیست میتواند راهکار مناسبی برای حذف نیترات و آمونیوم از محیطهای آبی باشد. هدف از این پژوهش، بررسی توانایی زغال زیستی گیاه نی (Phragmites australis) در جذب نیترات و آمونیوم از محلول آبی بود. برای این کار، زغال زیستی نی در دمای 500 درجه سلسیوس تهیه و ویژگیهای آن اندازهگیری شد. آزمایشهای جذب سطحی و تأثیر برخی از پارامترهای مؤثر بر فرایند جذب نیترات و آمونیوم بهوسیله زغال زیستی نی شامل غلظت اولیه، زمان تماس، pH و مقدار زغال زیستی، بهصورت پیمانهای بررسی شد. جذب نیترات و آمونیوم توسط زغال زیستی نی بهترتیب پس از گذشت 480 و 240 دقیقه به تعادل رسید. pH بهینه در حذف نیترات و آمونیوم بهترتیب برابر 3 و 9 بود. کارایی حذف نیترات و آمونیوم با افزایش زمان تماس و مقدار جاذب افزایش یافت. مدل سینتیک شبه درجه دوم توصیف مناسبی از فرایند جذب آمونیوم (99/0r2 =) و نیترات (97/0r2 =) ارائه داد. مدلهای لانگمویر (99/0r2 =) و فروندلیچ (99/0r2 =) بهترتیب بهترین برازش را برای دادههای آمونیوم و نیترات نشان دادند. بهطورکلی نتایج این پژوهش نشاندهنده توانایی بالای زغال زیستی نی برای جذب نیترات (5/73 میلیگرم بر گرم) و آمونیوم (6/42 میلیگرم بر گرم) بود. بنابراین زغال زیستی نی پس از جذب نیترات و آمونیوم بهدلیل ظرفیت مناسب در تأمین بخشی از نیتروژن موردنیاز گیاهان، پتانسیل خوبی بهعنوان یک اصلاحکننده خاک دارد. | ||
کلیدواژهها | ||
جاذب آلی؛ جذب سطحی؛ زغال زیستی نی؛ نیتروژن؛ همدما | ||
مراجع | ||
Ahmad, M., Rajapaksha, A. U., Lim, J. E., Zhang, M., Bolan, N., Mohan, D., Vithanage, M., Lee, S. S. and Ok, Y. S. (2014). Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review. Chemosphere, 99, 19-33. Amin, M. T., Alazba, A. A. and Shafiq, M. (2018). Removal of copper and lead using banana biochar in batch adsorption systems: isotherms and kinetic studies. Arabian Journal for Science and Engineering, 43(11), 5711-5722. APHA, AWWA, WEF. (1992). Standard methods for the examination of water and wastewater. American Public Health Association. Akhavan, S., Zare Abyaneh, H. and Bayat Varkeshi, M. A. 2014. Systematic review on nitrate concentration in water resources of Iran. Iranian Journal of Health and Environment, 7(2), 205-228. (In Farsi) Asada, T., Ohkubo, T., Kawata, K. and Oikawa, K. (2006). Ammonia adsorption on bamboo charcoal with acid treatment. Journal of Health Science, 52(5), 585-589. Azimzadeh, Y., Najafi, N., Reyhanitabar, A. and Oustan, S. (2017). Efficiency of Mg-Al layered double hydroxide for phosphorous removal from aqueous solution. Iranian Journal of Health and Environment. 10(1), 125-138. (In Farsi) Britto, D. T. and Kronzucker, H. J. (2002). NH4+ toxicity in higher plants: A critical review. Journal of Plant Physiology, 159(6), 567-584. Cantrell, K. B., Hunt, P. G., Uchimiya, M., Novak, J. M. and Ro, K. S. (2012). Impact of pyrolysis temperature and manure source on physicochemical characteristics of biochar. Bioresource Technology, 107, 419-428. Chen, B., Zhou, D., and Zhu, L. (2008). Transitional adsorption and partition of nonpolar and polar aromatic contaminants by biochars of pine needles with different pyrolytic temperatures. Environmental Science and Technology, 42(14), 5137-5143. Chintala, R., Mollinedo, J., Schumacher, T. E., Papiernik, S. K., Malo, D. D., Clay, D. E., Kumar, S. and Gulbrandson, D.W. (2013). Nitrate sorption and desorption in biochars from fast pyrolysis. Microporous and Mesoporous Materials, 179, 250-257. Cui, X., Dai, X., Khan, K. Y., Li, T., Yang, X. and He, Z. (2016). Removal of phosphate from aqueous solution using magnesium-alginate/chitosan modified biochar microspheres derived from Thalia dealbata. Bioresource Technology, 218, 1123-1132. Domingues, R. R., Trugilho, P. F., Silva, C. A., de Melo, I. C. N., Melo, L. C., Magriotis, Z. M. and Sánchez-Monedero, M. A. (2017). Properties of biochar derived from wood and high-nutrient biomasses with the aim of agronomic and environmental benefits. PloS one, 12(5), 0176884. El-Wakil, A. M. and Awad, F. S. (2014). Removal of lead from aqueous solution on activated carbon and modified activated carbon prepared from dried water hyacinth plant. Journal of Analytical and Bioanalytical Techniques, 5(2), 1-14. Fidel, R. B., Laird, D. A. and Spokas, K. A. (2018). Sorption of ammonium and nitrate to biochars is electrostatic and pH-dependent. Scientific Reports, 8(1), 17627. Giles, C. H., MacEwan, T. H., Nakhwa, S. N. and Smith, D. (1960). Studies in adsorption. Part XI. A system of classification of solution adsorption isotherms, and its use in diagnosis of adsorption mechanisms and in measurement of specific surface areas of solids. Journal of the Chemical Society (Resumed), 3973-3993. Goh, K. H., Lim T. T., Banas A. and Dong Z. (2010). Sorption characteristics and mechanisms of oxyanions and oxyhalides having different molecular properties on Mg/Al layered double hydroxide nanoparticles. Journal of Hazardous Materials, 179(1), 818-27. Gong, Y. P., Ni, Z. Y., Xiong, Z. Z., Cheng, L. H. and Xu, X. H. (2017). Phosphate and ammonium adsorption of the modified biochar based on Phragmites australis after phytoremediation. Environmental Science and Pollution Research, 24(9), 8326-8335. Hafshejani, L. D., Hooshmand, A., Naseri, A. A., Mohammadi, A. S., Abbasi, F. and Bhatnagar, A. (2016). Removal of nitrate from aqueous solution by modified sugarcane bagasse biochar. Ecological Engineering, 95, 101-111. Hou, J., Huang, L., Yang, Z., Zhao, Y., Deng, C., Chen, Y. and Li, X. (2016). Adsorption of ammonium on biochar prepared from giant reed. Environmental Science and Pollution Research, 23(19), 19107-19115. Huang, J., Kankanamge, N. R., Chow, C., Welsh, D. T., Li, T., and Teasdale, P. R. (2018). Removing ammonium from water and wastewater using cost-effective adsorbents: A review. Journal of Environmental Sciences, 63, 174-197. Jindo, K., Mizumoto, H., Sawada, Y., Sanchez-Monedero, M. A. and Sonoki, T. (2014). Physical and chemical characterization of biochars derived from different agricultural residues. Biogeosciences, 11(23), 6613-6621. Karimi, A., Moezzi, A., Chorom, M., Enayatizamir, N. (2019a). Investigation of physicochemical characteristics of biochars derived from corn residue and sugarcane bagasse in different pyrolysis temperature. Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(3), 725-739. (In Farsi) Karimi, A., Moezzi, A., Chorom, M. and Enayatizamir, N. (2019b). Chemical fractions and availability of Zn in a calcareous soil in response to biochar amendments. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 19(4), 851-864. Karimi, A., Moezzi, A., Chorom, M. and Enayatizamir, N. (2019c). Application of biochar changed the status of nutrients and biological activity in a calcareous soil. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 1-10. Khalil, A., Sergeevich, N. and Borisova, V. (2018). Removal of ammonium from fish farms by biochar obtained from rice straw: Isotherm and kinetic studies for ammonium adsorption. Adsorption Science and Technology, 36(5-6), 1294-1309. Khosravi Dehkordi, A., Afyuni, M. and Mousavi, S. F. 2006. Groundwater pollution by nitrate in the vicinity of Zayanderud river. Journal of Environmental Studies, 32(39), 33-40. (In Farsi) Lawrinenko, M. and Laird, D. A. (2015). Anion exchange capacity of biochar. Green Chemistry, 17(9), 4628-4636. Marzi, M., Farahbakhsh, M. and Kheial, S. (2016). Kinetics and isotherm of nitrate sorption from aqueous solution using biochar. Water and Soil Science, 26(1-1), 145-158. (In Farsi) Marzi, M., Farahbakhsh, M. and Shahbazi, K. (2015). Characteristics of nitrate sorption onto activated carbon. Iranian Journal of Soil and Water Research, 46(3), 545-553. (In Farsi) Mukherjee, A., Zimmerman, A. R. and Harris, W. (2011). Surface chemistry variations among a series of laboratory-produced biochars. Geoderma, 163(3-4), 247-255. Murkani, M., Nasrollahi, M., Ravanbakhsh, M., Bahrami, P. and Jaafarzadeh Haghighi Fard, N. (2015). Evaluation of natural zeolite clinoptilolite efficiency for the removal of ammonium and nitrate from aquatic solutions. Environmental Health Engineering and Management Journal, 2(1), 17-22. Novak, J. M., Busscher, W. J., Watts, D. W., Laird, D. A., Ahmedna, M. A. and Niandou, M. A. (2010). Short-term CO2 mineralization after additions of biochar and switchgrass to a Typic Kandiudult. Geoderma, 154(3-4), 281-288. Sarkhot, D. V., Ghezzehei, T. A. and Berhe, A. A. (2013). Effectiveness of biochar for sorption of ammonium and phosphate from dairy effluent. Journal of Environmental Quality, 42(5), 1545-1554. Singh, B., Camps-Arbestain, M. and Lehmann, J. (2017). Biochar: a guide to analytical methods. Csiro Publishing. Tang, Y., Alam, M. S., Konhauser, K. O., Alessi, D. S., Xu, S., Tian, W. and Liu, Y. (2019). Influence of pyrolysis temperature on production of digested sludge biochar and its application for ammonium removal from municipal wastewater. Journal of Cleaner Production, 209, 927-936. Usman, A. R., Ahmad, M., El-Mahrouky, M., Al-Omran, A., Ok, Y. S., Sallam, A. S., El-Naggar, H. and Al-Wabel, M. I. (2016). Chemically modified biochar produced from conocarpus waste increases NO3− removal from aqueous solutions. Environmental Geochemistry and Health, 38(2), 511-521. Volkmer, B.G., Ernst, B., Simon, J., Kuefer, R., Bartsch Jr., G., Bach, D., Gschwend, J.E., 2005. Influence of nitrate levels in drinking water on urological malignancies: A community-based cohort study. British Journal of Urology International, 95(7), 972–976. Vu, T.M., Doan, D.P., Van, H.T., Nguyen, T.V., Vigneswaran, S. and Ngo, H. H. (2017). Removing ammonium from water using modified corncob-biochar. Science of the Total Environment, 579, 612-619. Wang, Z., Guo, H., Shen, F., Yang, G., Zhang, Y., Zeng, Y., Wang, L., Xiao, H. and Deng, S. (2015). Biochar produced from oak sawdust by Lanthanum (La)-involved pyrolysis for adsorption of ammonium (NH4+), nitrate (NO3−), and phosphate (PO43−). Chemosphere, 119, 646-653. WHO. Guideline for drinking water quality. Geneva, 2005. Wu, Z., Xu, F., Yang, C., Su, X., Guo, F., Xu, Q., Peng, G., He, Q. and Chen, Y. (2018). Highly efficient nitrate removal in a heterotrophic denitrification system amended with redox-active biochar: a molecular and electrochemical mechanism. Bioresource Technology, 275, 297-306. Yang, D. I. N. G., Yunguo, L. I. U., Shaobo, L. I. U., Huang, X., Zhongwu, L. I., Xiaofei, T. A. N., Guangming Z. E. N. G. and Lu, Z. H. O. U. (2017). Potential benefits of biochar in agricultural soils: A Review. Pedosphere, 27(4), 645-661. Yin, Q., Wang, R., and Zhao, Z. (2018). Application of Mg–Al-modified biochar for simultaneous removal of ammonium, nitrate, and phosphate from eutrophic water. Journal of Cleaner Production, 176, 230-240. Zhan, T., Zhang, Y., Yang, Q., Deng, H., Xu, J., and Hou, W. (2016). Ultrathin layered double hydroxide nanosheets prepared from a water-in-ionic liquid surfactant-free microemulsion for phosphate removal from aquatic systems. Chemical Engineering Journal, 302, 459-465. Zhang, Y., Li, Z., and Mahmood, I. B. (2014). Recovery of NH4+ by corn cob produced biochars and its potential application as soil conditioner. Frontiers of Environmental Science and Engineering, 8(6), 825-834. Zhang, Y., Ma, Z., Zhang, Q., Wang, J., Ma, Q., Yang, Y., Luo, X. and Zhang, W. (2017). Comparison of the physicochemical characteristics of bio-char pyrolyzed from moso bamboo and rice husk with different pyrolysis temperatures. BioResources, 12(3), 4652-4669. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 860 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 530 |