Moradi, Samira (2017) The Significance of Biot in the Modeling of Nitrogen Release from Urea-Lignin and Improving the Lignin Structure at Nanoscale. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.
|
Text (اهمیت بایوت در مدل¬سازي رهش ازت از کود اوره -لیگنین و بهبود ساختار لیگنین در مقیاس نانو)
Samira Moradi.pdf Download (1MB) | Preview |
Abstract
One of the objective of this thesis is to investigate the effect of hydrodynamic conditions of farmland which happen due to some factors such as wind speed, rainfall and water velocities during irrigation on modeling of pure, matrix and coating urea fertilizers and provide a close to reality model for these systems. Another aim of this study is chemical modification the hydrophilicity of lignin sulfonate nano-particle in order to produce a suitable and hydrophobic coating for controlled release fertilizer. For this purpose, in the modeling section, three close to reality models in finite and infinite volume are presented for pure, coated and matrix urea using the Biot and Sherwood numbers to study hydrodynamic conditions. In pure urea fertilizer, the effect of operating conditions such as speed and temperature in the form of Reynolds and Schmidt numbers in the permissible range that occurs in farmland (600< Re< 3000, 400 <Sc <1500) was evaluated on the number of Sherwood and release rate. The effect of hydrodynamic conditions on release rate in matrix and coating models is also investigated by considering the Biote number. The results showed that with increase Reynolds number due to increased agitator speed, mass transfer coefficient increased, external resistance of mass transfer decreased, Biot number increased and release rate increased, which indicates this parameter and the hydrodynamic condition is effective on the release rate. In the laboratory section, in order to prepare the suitable coating for controlled release fertilizer, lignin sulfonate was extracted using black liquor of wastewater from Mazandaran wood and paper factory. Due to the high solubility of lignin sulphonate in water, the chemical structure should be modified. Due to the difficulty of the lignin sulfonate esterification process, nano particles of lignin sulphonate by sonochemistry was producd in order to facilitate and increase the efficiency of the acetylation process. Extract lignin sulfonate, nanoparticles of lignin sulfonate and their modified state have been identified using FTIR spectra. FE-SEM and DLS analysis also confirm the production of nano particles of lignin sulfonate between 30-50 nm. The production of nano particles of lignin sulfonate reduces time of acetylation from 72 to 24 hours, increases the efficiency from 10 to 50 %, and decreases the acetylation temperature from 80 to 250C than the control sample. The percentage of solubility of modified lignin sulphonate nano-particles in a stirring condition after 48 hours is 50%.; so it is usable as a coating for controlled release of fertilizer.
Item Type: | Thesis (Masters) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Persian Title: | اهمیت بایوت در مدل¬سازي رهش ازت از کود اوره -لیگنین و بهبود ساختار لیگنین در مقیاس نانو | ||||||
Persian Abstract: | یکی از اهداف این پایان¬نامه بررسی تأثیر شرایط هیدرودینامیکی در زمین کشاورزی که در اثر عواملی نظیر سرعت باد، بارش باران و سرعت آب حین آبیاری اتفاق می¬افتد بر مدل¬سازی کود اوره خالص، ماتریسی و پوشش¬دار و ارائه¬ی مدل نزدیک به واقعیت برای این حالات است. هدف دیگر این پژوهش بهبود خاصیت آب¬گریزی لیگنین سولفونات در مقیاس نانو بهمنظور تولید پوششی مناسب و با حلالیت پایین در آب برای کودهای کندرها می¬باشد. برای این منظور در بخش مدل¬سازی برای سه حالت کود اوره خالص، پوشش¬دار و ماتریسی مدل¬هایی نزدیک به واقعیت با استفاده از پارامترهای بی¬بعد شروود و بایوت برای بررسی شرایط هیدرودینامیکی و دما در دو محیط محدود و نامحدود ارائه شد. در حالت کود اوره خالص اثر شرایط عملیاتی مثل سرعت و دما در قالب اعداد رینولدز و اشمیت در زمین کشاورزی در محدوده عملیاتی (3000>Re>600 و 1500<Sc<400) بر عدد شروود و رهش، ارزیابی شده است. اثر شرایط هیدرودینامیکی بر رهش در مدل¬های ماتریسی و پوشش¬دار نیز با در نظر گرفتن عدد بایوت بررسی شده است. از نتایج مشاهده شد افزایش رینولدز سبب افزایش عدد بایوت و میزان رهش می¬شود.؛ که نشان¬دهنده تأثیرگذار بودن این پارامتر و شرایط هیدرودینامیکی بر رهش می¬باشد. در بخش آزمایشگاهی نیز به منظور تهیه پوشش مناسب برای کودهای کندرها با استفاده از لیکور سیاه که پساب کارخانه چوب و کاغذ مازندران است، لیگنین سولفونات استخراج شد. با توجه به حلالیت بالای لیگنین سولفونات در آب باید به اصلاح ساختار شیمیایی آن پرداخته شود. سپس به تولید نانو ذرات لیگنین سولفونات به¬روش سونوشیمی پرداخته شد. لیگنین سولفونات استخراجی، نانو ذرات لیگنین سولفونات و حالت اصلاح شده آن¬ها با استفاده از طیف FTIR، C-NMR و H-NMR شناسایی شده است. تصاویرFE-SEM و آنالیز DLS نیز تولید نانو ذرات لیگنین سولفونات بین 30تا50 نانومتر را تأیید می¬کند. تولید نانو ذرات لیگنین سولفونات سبب کاهش زمان استیلاسیون از 72 به 24 ساعت، افزایش بازده از 10 به 50 درصد و کاهش دمای استیلاسیون از 80 به 25 درجه سانتی¬گراد نسبت به نمونه شاهد شده است؛ همچنین درصد حلالیت نانو ذرات لیگنین سولفونات آب-گریز در شرایط همزده در 48 ساعت 50% می¬باشد؛ بنابراین قابلیت استفاده به¬عنوان پوشش برای کودهای کندرها را دارد | ||||||
Supervisor: |
|
||||||
Advisor: |
|
||||||
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: | 03 Oct 2018 08:41 | ||||||
Last Modified: | 03 Oct 2018 08:41 | ||||||
URI: | http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/255 |
Actions (login required)
![]() |
View Item |