27395

استفاده از هيدروكسيد دوتايي لايه¬اي براي كنترل رهايش كود اوره

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- صنايع شيميايي معدني

1398

1401/7/25

سيد نظام الدين اشرفي زاده

مصطفي مهين روستا

مهندسي شيمي، نفت و گاز

امروزه، مصرف بي‌رويه كودهاي شيميايي در كشاورزي، به‌ويژه كود اوره، به‌منظور افزايش توليد محصولات زراعي باعث بروز مشكلات بهداشتي و آلودگي‌هاي زيست‌محيطي غيرقابل جبران شده است. براي كاهش و از بين بردن اثرات نامطلوب كودهاي شيميايي بر سلامت انسان و محيط‌زيست، شيوه‌هاي كشاورزي جديدي توسعه يافته ‌است. در كار حاضر، تأثير هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي حاوي اوره بر كاهش آبشويي نيتروژن مورد مطالعه قرار گرفت. براي اين منظور، هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي (Mg-Al-LDH) با خاصيت رهايش كنترل شده اوره از طريق روش هم‌رسوبي سنتز شد. تاثير پارامترهاي pH، مدت زمان پيرسازي در هنگام سنتز نيز بررسي شد. نتايج نشان داد كه نمونه بهينه مربوط به ذرات Mg-Al-LDH سنتز شده در 10=pH و مدت زمان پيرسازي 12ساعت است. آزمون‌هاي مشخصه‌يابي نشان داد كه سنتز موفقيت‌آميز بوده و هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي حاوي اوره داراي فاصله بين لايه‌اي مقدار 0/89 نانومتر است، كه نشان‌دهنده ادغام موفقيت‌آميز مولكول‌هاي اوره در بين لايه‌ها است. اندازه‌گيري مقدار اوره موجود در كود سنتز شده به دليل حضور يون‌هاي منيزيم و آلومينيوم كه در فرآيند اندازه‌گيري اختلال ايجاد مي‌كردند، با موفقيت انجام نشد. اما از شواهد و قرائن، مقدار اوره موجود در 10/26 گرم كود سنتز شده، 6/39 گرم فرض گرديد. در اين مطالعه، رهايش اوره موجود در هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي در آب مقطر و محلول آبي حاوي كربنات به مدت 30 روز در دماي محيط مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه آزادسازي اوره در آب مقطر حدود 20 درصد و در محلول آبي حاوي كربنات حدود 50 درصد انجام شد. بنابراين مي‌توان Mg-Al-LDH را به‌عنوان يك سامانه رهايش كنترل‌شده كود در نظر گرفت كه اثربخشي و مدت دسترسي گياه به كود اوره را افزايش و عوارض زيست‌محيطي مانند آلودگي آب‌هاي زيرزميني را كاهش مي‌دهد. همچنين به دليل كاهش چشم‌گير مصرف اوره، ميزان دفعات كوددهي كاهش مي‌يابد كه همين امر سبب صرفه‌جويي در هزينه‌هاي كشاورزي مي‌شود. علاوه بر اين، با كاهش ميزان pH خاك، اسيديته خاك را كاهش مي‌دهد، كه بستر مناسبي براي رشد گياهان مي‌توان در نظر گرفت.

1401/09/05

Use of Layered Double Hydroxide for Controlled Release of Urea Fertilizer

10/17/2023 12:00:00 AM

Today, excessive use of chemical fertilizers in agriculture, especially urea fertilizer, in order to increase the production of crops, has caused irreparable health problems and environmental pollution. To reduce and eliminate the adverse effects of chemical fertilizers on human health and the environment, new agricultural practices have been developed. In the present work, the effect of double-layered hydroxide containing urea on the reduction of nitrogen leaching was studied. For this purpose, layered double hydroxide (Mg-Al-LDH) with the property of controlled release of urea was synthesized through the co-precipitation method. The effect of pH and aging time during synthesis was also investigated. The results showed that the optimal sample corresponds to Mg-Al-LDH particles synthesized at pH=10 and the aging time of 12 h. The characterization tests showed that the synthesis was successful and the double-layered hydroxide containing urea showed an interlayer space of 0.89 nm, which indicates the successful intercalation of urea molecules between the layers. The measurement of the amount of urea in the synthesized fertilizer was not successfully performed due to the interference of magnesium and aluminum ions during the measurement course. But from the evidence, the amount of urea in 10.26 g of the synthesized fertilizer was assumed to be 6.39 g. In this study, the release of urea from layered double hydroxide in distilled water and aqueous carbonate solution was investigated for 30 days at ambient temperature. The results showed that urea release was about 20% in distilled water and about 50% in aqueous carbonate solution. Therefore, Mg-Al-LDH can be considered as a controlled fertilizer release system that increases the effectiveness and duration of plant access to urea fertilizer and reduces environmental effects such as groundwater pollution. Also, due to the significant reduction in urea consumption, the frequency of fertilization is reduced, which saves agricultural costs. In addition, by reducing the pH of the soil, it reduces the acidity of the soil, which can be considered a suitable substrate for the growth of plants.

كود شيميايي , هيدروكسيد دوتايي لايه‌اي , اوره , رهايش كنترل شده

chemical fertilizer , Layered double hydroxide , urea , controlled release

Shadan Kazemi

Dr. Ashrafizade