سینتیک رهاسازی فسفر از کمپوزیت های فسفردار بر پایه بیوچار- اکسید/هیدروکسید آهن در محیط آبی

سابقه و هدف: بیشتر تحقیقات انجام شده روی کمپوزیت های بیوچار- اکسید/هیدروکسیدآهن (BC-FeOX) بر حذف فسفر از محیط های آلوده متمرکز بوده است. در حالی که با بررسی سینتیک رهاسازی فسفر بارگذاری شده روی کمپوزیت های بیوچار- اکسید/هیدروکسیدآهن، می توان آنرا به عنوان یک کود کندرها در خاک های آهکی مورد مطالعه قرار داد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف بررسی سنتیک رها سازی فسفر از کمپوزیت های فسفردار بر پایه بیوچار- اکسید/هیدروکسیدآهن و نیز بررسی مدل های مختلف رهاسازی فسفر در محیط آبی انجام شد.مواد و روش ها: این آزمایش به منظور بررسی سنتیک رهاسازی فسفر در طول زمان از کمپوزیت های فسفردار بر پایه بیوچار- اکسید/هیدروکسید آهن در محیط آبی به صورت طرح فاکتوریل- اسپلیت پلات انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل دو نوع بیوچار (بقایای کلش گندم و پوست گردو) در دمای پیرولیز ۳۵۰ درجه سلسیوس، چهار نوع اکسید/هیدرواکسید آهن (گئوتایت، هماتیت، فری-هیدارت و مگنتایت)، چهار سطح فسفر (۰، ۵، ۱۰ و ۲۰ درصد وزنی) از منبع سوپر فسفات تریپل (TSP) و دو روش ساخت کمپوزیت (فرم پوششی و فرم گرانوله) بود. در روش گرانول سازی مخلوط پودر شده از TSP و BC-FeOX به عنوان هسته گرانول سازی تا تشکیل هسته های گرانول به قطر ۵/۳-۴ میلی متر استفاده شد. در روش پوششی، تا زمان تشکیل گرانول های به قطر حدود ۸/۲ تا ۳/۳ میلی-متر تنها از پودر TSP استفاده شد و در ادامه از پودر BC-FeOX برای پوشش استفاده شد. سینتیک رهاسازی فسفر در زمان های ۲۵/۰، ۵/۰، ۱، ۶، ۱۲، ۲۴، ۴۸، ۷۲، ۱۲۰ و ۲۴۰ ساعت با رسم تغییرات غلظت فسفر در مقابل زمان به دست آمد.یافته ها: نتایج نشان داد که سرعت رهاسازی فسفر از کمپوزیت های کودی فسفردار برپایه بیوچار-اکسید/هیدروکسید آهن در طی زمان در ابتدای آزمایش نسبت به طول دوره آزمایش بیشتر بود. در تیمارهای دارای بیوچار کلش گندم، درصد آزاد سازی فسفر نسبت به تیمارهای حاوی بیوچار پوست گردو ۸/۳ درصد کمتر بود. با افزایش سطح فسفر کمپوزیت های کودی درصد فسفر بیشتری آزادسازی گردید به طوریکه میانگین درصد فسفر آزادسازی شده از کمپوزیت های کودی حاوی سطوح فسفر۰، ۵، ۱۰، و ۲۰ درصد در زمان ۱ ساعت بعد از شروع آزمایش به ترتیب ۱/۲، ۲/۹، ۳/۱۵، ۴/۱۸ درصد بود. ترتیب رهاسازی فسفر در طول آزمایش در تیمارهای حاوی اکسید/هیدروکسیدهای آهن به صورت، مگنتایت> هماتیت> فری هیدرات > گئوتیت بود به طوریکه بعد از ۲۴ ساعت از شروع آزمایش درصد رهاسازی فسفر برای مگنتایت، هماتیت، فری هیدرات و گئوتیت در فرم گرانوله به ترتیب ۸/۷۵، ۸/۷۳، ۶/۶۷ و ۹/۶۵ درصد و برای فرم پوششی ۹/۴۵، ۸/۳۸، ۳/۳۶ و ۷/۳۶ درصد بود. در واقع درصد رهاسازی فسفر در کمپوزیت های فرم پوششی نسبت به کمپوزیت های فرم گرانوله از زمان شروع آزمایش تا ۲۴ ساعت به طور معنی داری بیشتر بود ولی بعد از این زمان اختلاف معنی داری با هم نداشتند. برازش مدل های سینتیک مختلف نشان داد که بهترین مدل برای رهاسازی فسفر از کمپوزیت های فسفردار پایه بیوچار-اکسید/هیدروکسیدآهن معادله شبه مرتبه اول غیر خطی (r۲=۰.۹۹) بود. با این حال دو مدل پخشیدگی پارابولیک (r۲=۰.۹۴) و معادله الوویچ (r۲=۰.۹۷) نیز برازش بسیار خوبی برای رهاسازی فسفر از کمپوزیت ها نشان دادند. به طوریکه ترتیب بهترین مدل های برازش شده برای رهاسازی فسفر از کمپوزیت ها به صورت، معادله شبه مرتبه اول غیر خطی> معادله الوویچ > معادله پخشیدگی پارابولیک> معادله خطی بود. نتیجه گیری: در یک نتیجه گیری کلی می توان عنوان نمود که نقش منحصر به فرد بیوچار مهندسی شده توسط اکسید/هیدروکسیدهای آهن جایگاهی را برای حمل فسفر به عنوان یک عنصر غذایی ضروری برای رشد و نمو گیاهان به منظور بهبود کارایی استفاده از کود را می-تواند فراهم کند و برای کاربرد عملی در زمین های کشاورزی نیازمند انجام کارهای میدانی و تکمیلی بیشتر و نیز ارزیابی بلند مدت استفاده از یک چنین کودهای در محیط رشد گیاهان می باشد.

کلیدواژه ها:

بیوچار مهندسی شده ، فرم پوششی و گرانوله ، کود کندرها ، مدل های رهاسازی فسفر