عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت راکتور جهت استخراج بهینه اسید هیومیک از زغال سنگ نارس
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 992;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80461;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 992;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80461
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمد سخن دان توماج
- چکیده
- تا حدود 60 درصد زغال‌سنگ نارس می تواند از ترکیبات هیومیکی باشد. این ترکیبات بر اساس حلالیت آن ها در محلول های بازی و اسیدی به سه دسته‌ی هیومیک اسید، فولویک اسید و هیومین تقسیم‌بندی می‌شوند. هیومیک اسید در بخش کشاورزی به عنوان کود زیستی به‌طور چشمگیری موردتوجه قرارگرفته است. بیشترین روش‌های استخراج ترکیبات هیومیکی بر پایه‌ی حلالیت آن‌ها در محلول‌های قلیایی و اسیدی می‌باشد. در این پژوهش روش‌هایی که سبب بازدهی بیشتر استخراج هیومیک اسید از زغال‌سنگ نارس می‌شود مورد مطالعه قرارگرفته است. برای این مقصود یک راکتور با استفاده از نرم‌افزار20CATIA V R طراحی و سپس ساخته شد. متغیرهای دما، زمان واکنش و سرعت به همزنی در ارتباط با بازدهی واکنش استخراج مطالعه شد. عملکرد راکتور ساخته‌شده با روش معمول آزمایشگاهی استخراج مورد مقایسه قرار گرفت. در این پژوهش اثرات دماهای مختلف (50، 70 و 90 درجه سلسیوس)، سرعت‌های همزنی (250، 550 و 850 دور بر دقیقه) و زمان‌های همزنی (1، 2 و4 ساعت) بر بازدهی استخراج هیومیک اسید مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی آماری روی نتایج به دست آمده اختلاف قابل‌توجهی بین هیومیک اسید تولیدشده با استفاده از راکتور جدید و روش‌های معمول آزمایشگاهی را نشان می‌دهد. علاوه بر این تحت شرایط یکسان دما، سرعت همزنی و زمان واکنش مقدار هیومیک اسید تولیدشده با استفاده از راکتور در مقایسه با روش آزمایشگاهی به میزان 30 % بیشتر بوده است. با استفاده از هر دو روش راکتور و آزمایشگاهی با افزایش دما، زمان و سرعت همزنی میزان هیومیک اسید استخراج‌شده به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافت. شرایط بهینه برای استخراج هیومیک اسید با استفاده از راکتور در دمای 90 درجه سلسیوس، سرعت همزنی 850 دور بر دقیقه و زمان واکنش 4 ساعت به دست آمد. با استفاده از روش‌های آنالیز شیمیایی خلوص هیومیک اسید تولیدشده به‌وسیله‌ی راکتور برابر 98% بود. به‌طورکلی این پژوهش، سیستم راکتور و شرایط استخراج بهینه‌ی هیومیک اسید از زغال‌سنگ نارس با بازدهی قابل قبول و خلوص بالا را ارائه می‌کند. با به کارگیری این راکتور می‌توان سبب توسعه‌ی تولید کودهای زیستی شد.
- Abstract
- Up to 60% of lignites (oxidized coals) could contains humic compounds. These compounds are divided into three parts based on their solubility in base and acid solutions: humic acid, fulvic acid and humin. Humic acid has had many interests in agriculture sector as bio-organic fertilizer. Most of humic compounds extraction methods are based on their solubility in alkaline and acid solutions. In this thesis, methods that could lead to a better yield of humic acid extraction from ligmite were studied. To do so, a reactor was designed using CATIA V5 R20 software and then constructed. The variations of temperature, reaction time and stirrer speed were studied in correlation to the extraction yield. The performance of the new constructed reactor was compared to the common laboratory method (performing the reaction using hot plate). In this study, the effects of temperature (50, 70 and 90 °C), rotational speed (250, 550 and 850 rpm) and time (1, 2 and 4 hours) of reaction on the yield extraction of humic acid were investigated. Statistical studies confirmed a significant difference between the yields of the humic acid produced using the newly constructed reactor and using laboratory method. In addition, the amount of produced humic acid was increased by 30% using the new reactor eventhough same temperature and rotational speed was used as compared to reaction using the laboratory method. Increasing the reaction time, stirrer speed and temperature in both laboratory method and constructed reactor improved significantly extraction efficiency. The optimal condition for exctracting humic acid using the new reactor was found to be a reaction time of 4 hours, 90 °C and rotational speed of 850 rpm. Using these conditions in the new reactor lead to production of humic acid with a purity of around 98% as analysed using chemical techniques. Overal this study suggests a novel reactor and exctracting conditions which produces humic acid from lignite with higher yield and purity. This new reactor could have a positive impact on the development of industrial scale bio-organic fertilizers. Key words: humic substance, extraction, humic acid, humin, reactor
