Laboratory Study of Nitrogen Release from Coated Urea Fertilizer with Lignin Sulfonate

Sadeghi, Nader and Shayesteh, Keyvan and Behin, Jamshid and Hashemi Majd, Kazem (2015) Laboratory Study of Nitrogen Release from Coated Urea Fertilizer with Lignin Sulfonate. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
Nader Sadeghi.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

Nitrogen fertilizers, especially urea, have high solubility in water and as soon as watering or rainfull, they are dissolved in the soil moisture. Nitrogen in the soil through oxidation process, is converted to nitrite and nitrate, that are partly adsorbed by plants and more than 50% of it, is wasted. Due to low efficiency and environmental problems caused by these wastes, the use of these fertilizers should be revised. The aim of this thesis is providing the low cost and indegradable coating for producing urea slow release. In this regard, lignin sulfonate was selected as a coating material. First, ligninsulfonate existant in the black liquor was separated through precipitation process using calcium hydroxide and since it is hydrophlic, acetylation method was used to improve the hydrophobic property. Among different solvents that were selected for this work, oxalic acid was succesfully supplied the required purpose. Acetilation optimum condition of lignin sulfonate as a coating, was studied by toguchi software. Then acetilated lignin sulfonate in the optimum condition was coated on the urea granules using fluidized bed column. Optimum operating condition was achieved by different experiments. For comparison, urea with sulfurcoated was used as a general traditinal fertlizer in another method, urea was imbeded in the acetilated lignin sufonate matrix and the release was studied. For coated urea with 15.3% coating, release of urea was delayed 45 hours and also in the matrix system, for the equal ratio of urea and acetilatex lignin sulfunate, release ofurea was delayed 48 hours. Release of coated urea and matrix system were modeled in both limited and unlimited volume of fluid. The obtained models in this thesis, predicted the release of coated urea fertilizer and embeded urea in the acetilated lignin sulfonate with high accuracy. Finally, 3 experimental models were used. For coated korea schwartz modified model have the most conformity with experimental datas than the other experimental models. While, for matrix system, hyperbolic modified model have the most conformity.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: مطالعه آزمایشگاهی رهش نیتروژن از کود اوره با پوشش لیگنین سولفونات
Persian Abstract: کود¬های نیتروژنه، به¬خصوص اوره دارای حلالیت بالا در آب هستند و به¬محض آبیاری و یا بارندگی در رطوبت خاک حل می¬شوند. نیتروژن موجود در خاک طی فرایند اکسیداسیون به نیتریت و نیترات تبدیل می¬شود که گیاه تنها بخشی از آن¬را می¬تواند جذب کند و بیش از 50 درصد آن تلف می¬شود. بازدهی پایین و مشکلات زیست محیطی ناشی از این اتلاف ضرورت تجدید نظر در نحوه مصرف این کود را یادآور می¬شود. هدف این پایان¬نامه تهیه یک پوشش زیست تخریب پذیر و ارزان قیمت جهت تولید کود کند¬رهای اوره می¬باشد. به این¬منظور لیگنین سولفونات به¬عنوان ماده پوشش انتخاب شد. ابتدا لیگنین سولفونات موجود در لیکور سیاه با روش ترسیب به¬وسیله هیدروکسید کلسیم جداسازی شده و از آن¬جایی¬که این ماده آب¬دوست می¬باشد برای بهبود خاصیت آب¬گریزی آن، روش استیل¬دار کردن گروه¬های هیدروکسیل مورد استفاده قرار گرفت. از بین حلال¬های مختلفی که برای این کار انتخاب شد، اگزالیک اسید به¬خوبی هدف مورد نیاز را برآورده کرد. با استفاده از نرم¬¬افزار تاگوچی شرایط بهینه استیله¬ شدن لیگنین سولفونات به¬عنوان پوشش مطالعه گردید. سپس لیگنین سولفونات استیله شده در حالت بهینه با استفاده از یک ستون بستر سیال بر روی گرانول¬های اوره پوشش¬دهی شد. از طریق آزمایشات متعدد شرایط عملیاتی بهینه به¬دست آمد. جهت مقایسه، از اوره با پوشش گوگردی به¬عنوان کود تجاری رایج استفاده شد. در روشی دیگر با جاسازی اوره در ماتریس لیگنین سولفونات استیله شده، میزان رهش آن بررسی گردید. برای اوره پوشش¬دار با درصد پوشش 3/15 رهش اوره به¬مدت 45 ساعت و همچنین در سیستم ماتریس برای نسبت برابر اوره و لیگنین سولفونات استیله شده مقدار رهش 48 ساعت به تاخیر افتاده است. رهش اوره پوشش¬دار و سیستم ماتریس در 2 حالت حجم سیال محدود و نامحدود مدل¬سازی¬ شد. مدل¬های به¬دست آمده در این پایان¬نامه با دقت بالایی توانسته¬اند رهش ازت از کود اوره پوشش¬دار و اوره جاسازی شده در ماتریس لیگنین سولفونات استیله شده را پیش بینی کنند. در پایان از 3 مدل تجربی نیز استفاده شد. برای کره پوشش¬دار مدل شوارتز اصلاح شده بیشترین تطابق را نسبت به مدل¬های تجربی دیگر با داده¬های آزمایشگاهی داشت. در حالی¬¬که برای سیستم ماتریس مدل هیپربولیک اصلاح شده بیشترین تطابق را داشت.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Shayesteh, KeyvanUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Behin, JamshidUNSPECIFIED
Hashemi Majd, KazemUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Date Deposited: 25 Nov 2018 19:34
Last Modified: 25 Nov 2018 19:34
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2195

Actions (login required)

View Item View Item