مدل سازی رهش کود اوره از ماتریس اوره لیگنین اصلاح شده

نوع مقاله: مقاله شیمی

نویسندگان

1 گروه اموزشی مهندسی شیمی، دانشگاه رازی

2 دانشیار، دانشکده نفت و پتروشیمی، دانشگاه رازی

10.22075/jme.2019.15484.1538

چکیده

اوره به عنوان یکی از پرمصرف ترین کودهای کشاورزی، بالاترین میزان اتلاف نیتروژن را نیز به خود اختصاص داده است. ماتریس اوره -لیگنین اصلاح شده به عنوان یک بایوپلیمر زیست تخریب پذیر و ارزان قیمت می تواند به یک کود کنترل رهش با قابلیت تجاری شدن تبدیل شود، لذا بررسی مدل های رهش آن بسیار حائز اهمیت می باشد. با در نظر گرفتن زمان و شعاع به عنوان دو متغیر مستقل، معادله دیفرانسیل جزئی دو بعدی در مختصات کروی برای رهش اوره از ماتریس لیگنین اصلاح شده درون حجم سیال نامحدود به روش تحلیلی حل و برای رهش درون حجم سیال محدود نیز مورد بررسی قرار گرفت. جهت اعتبارسنجی مدل ها به روش آزمایشگاهی، از گرانول های کروی شکل ماتریس اوره-لیگنین اصلاح شده استفاده شد. مقادیر برابری از اوره و لیگنین اصلاح شده در حالت مذاب تهیه و با استفاده از قالب، نمونه کروی شکل تهیه گردید. میزان رهش اوره از ماتریس لیگنین اصلاح شده در آب و در زمان های مختلف به روش کجلدال اندازه گیری شد. مدل ها برای رهش درون حجم سیال نامحدود و محدود توانستند به ترتیب با R2 معادل 9967/0 و 9964/0 داده های آزمایشگاهی را پیش بینی کنند. از مدل های تجربی توانی و شوارتز اصلاح شده و همچنین از مدل پیشنهادی هیپربولیک اصلاح شده نیز برای پیش‌بینی الگوی رهش استفاده گردید که مدل تحلیلی به دست آمده برای محیط نامحدود، محدود و همچنین مدل تجربی هیپربولیک اصلاح شده به ترتیب دارای بالاترین دقت بودند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling of nitrogen release in urea-modified lignin matrix

نویسندگان [English]

  • nader sadeghi 1
  • Jamshid Behin 2
1 Faculty of Petroleum and Chemical Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
2 Faculty of Petroleum and Chemical Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Urea, as the most widely used fertilizer, has the highest nitrogen loss in aqueous media. Urea-modified lignin matrix as a biodegradable and inexpensive bio-polymer can become a controlled-release fertilizer with commercial capability; Therefore, release models investigate is very important. Two-dimensional partial differential equation was solved analytically considering time and radius as two independent variables in spherical coordinates for infinite volume and compared to the results for finite volume of liquid. In order to validate the model’s results, equal amounts of melted urea and lignin acetylated were mixed for preparation of matrix using spherical frame. The amount of nitrogen release from the matrix of lignin in water was measured by Kjeldahl method at different time intervals. Presented models were able to predict release of urea for the infinite and finite fluid volume with R2 equivalent to 9967/0 and 9946/0, respectively. Moreover, empirical models were applied to predict the release pattern including: Power, Modified Schwartz and Suggested Modified hyperbolic model. Among the models used in this research, obtained analytical model for infinite volumes, finite and modified hyperbolic model had the highest accuracy, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Modeling of Controlled-release
  • Analytical Solution
  • Release pattern
  • Matrix system
  • Finite and Infinite volume
  • Modified hyperbolic model