Determination of Nitrogen diffusion coefficent of urea-lignin system by time-lag method

Bijani, Azad and Shayesteh, Keivan and Zamanlou, Mohammad Reza and Hashemi Majd, Kazem (2018) Determination of Nitrogen diffusion coefficent of urea-lignin system by time-lag method. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
پایان نامه آزاد بیژنی.pdf

Download (714kB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

An important issue in the coated urea fertilizer is modeling of nitrogen diffusion process in the membrane. Parameters such as concentration profile, partition coefficient, rate of released urea and diffusion coefficient are determined by modeling of nitrogen diffusion in controlled release fertilizer membrane. By determining of diffusion coefficient many other information such as mass transfer rate and ending time of urea can be characterized. The main objectives of this work are modeling of nitrogen release process from coated urea fertilizer and determination of diffusion coefficient in membrane of coated urea fertilizer using time-lag method. Another aim of this work is improvement of hydrophobic property of lignin sulfonate in order to produce a suitable membrane with low solubility in water for controlled release fertilizers. Finite and infinite ambient were considered to model the process. solution in the fertilizer, membrane and solution which is out of the membrane are 1st, 2nd and 3rd regions, respectively. Resistance of mass transfer is assumed to be in 2nd region. Also mass transfer resistance in the 1st and 3rd regions are investigated. Modeling was divided into three levels. For equations solution in first level, low and high contact time, semi-infinite body and numerical methods were used. Results showed that low contact time method is best solution for first level which has lower error in comparison of another two methods. High contact time solution showed that amount of release at the beginning of the process is negative which is physically meaningless. In this investigation, 5.78e-8 was obtained for diffusion coefficient of nitrogen in the membrane using time lag method. Also in the laboratory section, in order to prepare a suitable membrane for controlled release fertilizer, lignin sulfonate was extracted from black liquor of wastewater of Mazandaran wood and paper factory. Extracted lignin sulfonate and modified state of that was identified using FTIR spectra. The percentage of solubility of modified lignin sulfonate in a stirred condition after 48 hours is 24 percent. So it is useable as a membrane for controlled release of fertilizer.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: تعیین ضریب نفوذ ازت از سیستم اوره-لیگنین با استفاده از روش تأخیر زمانی
Persian Abstract: بحث بسیار مهم در کود اوره¬ی پوشش¬دار، مدل¬سازی فرایند نفوذ ازت در پوشش می¬باشد. ضریبنفوذ، ضریب¬تناسب، پروفایل غلظت و میزان رهش با استفاده از مدل¬سازی فرایند نفوذ ازت در پوشش کود کندرها، تعیین می¬گردد. با تعیین ضریب نفوذ می-توان بسیاری از اطلاعات دیگر مانند شار انتقال جرم و مدت‌زمان اتمام اوره را تعیین نمود.در این پایان¬نامه هدف مدل¬سازی فرایند رهش ازت از کود اوره پوشش¬دار وتعیین ضریب¬نفوذ ازت در پوشش کود اوره پوشش¬دار با استفاده از روش تأخیر زمانی می¬باشد. هدف دیگر این پژوهش بهبود خاصیت آب‌گریزی لیگنین سولفونات به‌منظور تولید پوششی مناسب و با حلالیت پایین در آب برای کودهای کندرها می¬باشد. جهت مدل¬سازی دو محیط محدود و نامحدودلحاظ می¬شود.محلول داخل کود، غشاء و محلول خارج کود به ترتیب ناحیه 1، 2 و 3 نامیده شد. فرض می¬شود مقاومت انتقال جرم در ناحیه 2 قرار دارد. هم¬چنین مقاومت انتقال جرم در ناحیه 1 و 3 نیز بررسی شد. مدل‌سازی در سه مرحله تقسیم¬بندی شد. برای حل معادلات مدل¬سازی مرحله اول از چهار روش زمان تماس کوتاه، جسم نیمه بینهایت، زمان تماس¬بلند و عددی استفاده شد.نتایج نشان داد که روش حل زمان تماس کوتاه بهترین حل برای مرحله¬ی اول و با خطای کمتر نسبت به دو حل دیگر می¬باشد. در حل زمان تماس بلند مقدار رهش در زمان¬های ابتدای فرایند منفی شد که ازلحاظ فیزیکی بی¬معنی است. هم¬چنین با استفاده از روش تأخیر زمانی، ضریب نفوذ ازت در پوشش، 5.78×〖10〗^(-8) 〖cm〗^2/s محاسبه گشت. در بخش آزمایشگاهی نیز به‌منظور تهیه پوشش مناسب برای کودهای کندرها با استفاده از لیکور سیاه که پساب کارخانه چوب و کاغذ مازندران است، لیگنین سولفونات استخراج شد. لیگنین سولفونات استخراجی و حالت اصلاح‌شده‌ی آن¬ها با استفاده از طیف FTIR شناسایی شد. نتایج نشان داد که درصد حلالیت لیگنین سولفونات آب‌گریز در شرایط هم زده در 48 ساعت 24% می¬باشد که قابلیت استفاده به¬عنوان پوشش برای کودهای کندرها را دارد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Shayesteh, KeivanUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Zamanlou, Mohammad RezaUNSPECIFIED
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: 24 Jun 2019 07:22
Last Modified: 24 Jun 2019 07:22
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/6964

Actions (login required)

View Item View Item