مجله باروری خاک

مجله باروری خاک

سنتز کود NPK بر پایه نیتروسلولز حاصل از کاغذ باطله و بررسی ویژگی‌های رهایش عناصر در pHهای مختلف

نوع مقاله : مقاله علمی- پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه علوم تحقیقات و فناوری آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 گروه مهندسی شیمی پلیمر، دانشکده شیمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، زنجان، ایران
3 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
4 گروه شیمی آلی، دانشکده شیمی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
چکیده
سوء مدیریت کود مصرفی برای تولید محصولات کشاورزی، علاوه بر ضرر مالی برای کشاورزان، به دلیل آلودگی‌های زیست محیطی، برای محیط زیست خطرناک تلقی می‌شود. با استفاده از کاغذهای باطله سلولزی، کودهای NPK تهیه شد که سازگار با محیط زیست بود. کود کاغذ NPK بر پایه کاغذهای باطله سلولزی از طریق نیتروسلولز کاغذ باطله با اسید نیتریک تهیه شد. برای خنثی سازی و تثبیت محصول برای استفاده به عنوان کود، KOH اضافه شد. از طرف دیگر برای بدست آوردن کود NPK از اسید فسفریک رقیق در مخلوط واکنش اسید نیتریک و کاغذهای باطله قبل از خنثی سازی استفاده شد. خواص فیزیکی کود کاغذ NPK حاصل با FTIR، TGA و مقدار NPK مشخص شد. نتایج نشان داد کاغذهای باطله سلولزی حاوی نیتروژن، فسفر و پتاسیم بودند. در این مطالعه، تورم، حلالیت و رفتار کودهای تهیه شده در pH های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نمونه ها دارای تورم و حلالیت بیشتری نسبت به کاغذهای اصلی در محیط آبی بودند. کاغذهای اصلی حلالیت یا کاهش وزن را نشان ندادند. علاوه بر این، بررسی نشان داد که کاهش وزن و آزادسازی NPK از کود آماده شده در pH بالاتر نسبت به مقادیر pH پایین به دلیل بار منفی زنجیره‌های سلولزی و نیروی دافعه بیشتر است. بررسی‌ها نشان داد که کودهای NPK با موفقیت بر اساس کاغذ باطله سنتز شده اند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Synthesis of NPK fertilizer based on nitrocellulose from waste paper and investigation of element release characteristics at different pHs

نویسندگان English

Fardin Ghasemi Piranloo 1
Fatemeh Kavosu 2
Mina Ghahari 3
Neda Khani 4
1 Department of Environmental Engineering, Faculty of Environment, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran, Iran
2 Department of Polymer Chemical Engineering, Faculty of Chemistry, Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS), Zanjan, Iran
3 Department of Soil Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran
4 Department of Organic Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده English

Excessive use of chemical fertilizers leads to environmental degradation, reduced soil fertility, and disruption of the ecological balance. In addition, mismanagement of chemical fertilizer uses for agricultural production, in addition to imposing economic costs on farmers, is a serious threat to ecosystems due to environmental pollution. In this regard, the use of renewable lignocellulosic resources as a substrate for the production of sustainable fertilizers has been considered, and waste paper, as an abundant and cheap source of lignocellulosic, is a suitable option for the development of smart and environmentally friendly fertilizers. In the present study, nitrocellulose derived from waste newspapers was used to synthesize NPK fertilizer. In order to prepare NPK fertilizer, waste paper was treated in a nitric acid reaction mixture and before the neutralization step, dilute phosphoric acid was added to the medium to provide phosphorus. Then, KOH was used to neutralize and stabilize the final product for use as fertilizer. Structural and thermal characterization of the product was carried out using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and thermogravimetric analysis (TGA). Also, the amount of nitrogen, phosphorus and potassium elements (NPK) in the synthesized fertilizer was measured. The results of the analyses showed that the modified cellulose structure contained nitrogen, phosphorus and potassium elements and the successful synthesis of NPK fertilizer based on waste paper was carried out. In addition, the swelling, solubility and release behavior of nutrients were investigated in the pH range of 2 to 12. The findings showed that the modified samples in aqueous media showed higher swelling and solubility than the original papers, while the original papers did not show significant weight loss or solubility. Also, the weight loss and release of NPK elements were higher in alkaline pH than in acidic environments, which was attributed to the negative charge of the cellulose chains and the increase in electrostatic repulsion. Overall, the results indicate that cellulosic waste papers can be used as a suitable substrate for the synthesis of controlled-release NPK fertilizers and provide a sustainable approach to managing paper waste and reducing dependence on conventional chemical fertilizers.

کلیدواژه‌ها English

Nitrogen
Paper Synthesis
Phosphorus
Potassium
pH

  • تاریخ دریافت 05 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 03 اسفند 1404
  • تاریخ پذیرش 30 خرداد 1405
  • تاریخ انتشار 01 خرداد 1405