عنوان پایان‌نامه
جداسازی هیومیک و فولویک اسید از زغال سنگ نارس با استفاده از فرایند فراپالایش غشایی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک بیوسیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 862;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72595
- تاریخ دفاع
- ۱۲ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- احسان سرلکی
- چکیده
- هیومیک اسید به عنوان طلای سیاه کشاورزی شناخته می‌شود و امروزه به طور فزاینده¬ای در کشاورزی استفاده می‌شود. استخراج و پالایش هیومیک اسید از منابع مختلف (زغال سنگ نارس، کمپوست، خاک و انواع زغال¬سنگ¬ها و...) همواره مورد توجه محققین بوده است به¬طوری¬که روش استخراج قلیایی و بعد از آن اسیدی کردن با هیدروکلریک اسید، روش سنتی و شیمیایی استخراج هیومیک اسید می‌باشد. روش‌های شیمیایی و سنتی استخراج هیومیک اسید روش‌های کم بازده، وقت¬گیر، پرهزینه و مهم¬تر از همه باعث ایجاد تغییر ساختاری هیومیک اسید بخاطر استفاده بیش از حد معرف¬های شیمیایی می‌شود. در این مطالعه زغال¬سنگ نارس از معادن زغال¬سنگ ایران انتخاب و هیومیک اسید با استفاده از روش قلیایی استخراج شد. در این مطالعه از فرآیند فراپالایش غشایی جهت جداسازی هیومات از فولوات با استفاده از غشای پلیمری پلی سولفون با حد وزن مولکولی پنج کیلو دالتون در یک ماژول صفحه¬ای استفاده شد. در این سامانه اثر پارامترهای عملیاتی فشار، دبی خروجی از غشا، pH خوراک و دمای خوراک بر شار تراوه، شاخص گرفتگی، مقاومت کل غشا و مکانیسم غالب گرفتگی و در نتیجه خواص شیمی¬فیزیکی و درصد هیومیک و فولویک اسید بدست آمده بررسی شد. نتایج نشان داد که افزایش فشار، دبی خروجی از غشا و دمای خوراک سبب افزایش شار تراوه می¬شود و مقاومت کلی غشا کاهش پیدا می¬کند. نتایج برای مکانیسم غالب گرفتگی برای پارامتر فشار، مکانیسم غالب میانی بدست آمد. برای پارامتر دبی خروجی از غشا در دبی¬های تا 25 میلی¬لیتر بر ثانیه مکانیسم غالب تشکیل کیک بر سامانه حاکم بوده است و با افزایش دبی به 35 و 45 میلی¬لیتر بر ثانیه مکانیسم میانی مکانیسم غالب بوده است. در دماهای پایین مکانیسم غالب گرفتگی، مکانیسم میانی بدست آمد در حالیکه با افزایش دما به 55 درجه سلسیوس مکانیسم غالب استاندارد بر سامانه حاکم شد. نتایج شار و مقاومت کل غشا برای pH خوراک، عکس نتایج پارامترهای دیگر بدست آمد به¬طوری¬که با کاهش pH شار تراوه کاهش و مقاومت کل غشا افزایش پیدا کرد. نتایج برای مکانیسم غالب گرفتگی برای پارامتر pH مکانیسم غالب تشکیل لایه کیک بدست آمد. همچنین نتایج آنالیزهای شیمی¬فیزیکی و ساختاری- طیفی برای هیومیک اسید و زغال¬سنگ نیز نشان داد که پارامتر فشار و دبی خروجی از غشا به ترتیب دارای پایین¬ترین و بالاترین (86 و 5/91 درصد خلوص) هیومیک اسید استخراج شده هستند. نتایج آنالیز عنصری ICP-OES نیز نشان داد که زغال سنگ اولیه دارای مقادیر بالایی از فلزات سنگین در ساختارش است که بعد از فرآوری هیومیک اسید با فراپالایش غشایی، غلظت فلزات سنگین در هیومیک اسید به میزان چشمگیری کاهش پیدا کرد.
- Abstract
- Humic acid (HA), known as the agriculture’s black gold is now increasingly used in agriculture. The extraction and purification of humic acid from various sources (peat, compost, soil and coal, etc.) has been studied by several researchers. Alkaline extraction and subsequent acidification with HCL and thus humic acid extraction is the traditional method of humic acid chemical extraction. These methods are usually inefficient, timeconsuming, costly and most importantly, change the chemical structure of humic acid due to the overuse of different reagents. In this study, Leonardite coal extracted from a mine coal (in Zarand, Kerman) was considered to extract humic acid using a new method. In the proposed method, membrane ultrafiltration process was used to separate humate from fulvat utilizing a 5 kDa molecular weight cut off polymeric membrane in a frame and plate module. During the experiments, the effects of operating parameters including pressure operating parameter, membrane discharge, feed pH and feed temperature on permeate flux, dominant mechanism of blocking, blocking index, total resistance of the membrane and thus, physicochemical properties and extracted percentage of fulvic and humic acids was investigated. Experimental results showed that the permeate flux of membrane increased and its total resistance decreased by the increase of pressure, membrane discharge and feed temperature. Results of dominant mechanism of blocking for pressure parameter showed intermediate dominant mechanism. The dominant mechanism of membrane discharge for flow rates up to 25 ml/s was formation of cake. The intermediate dominant mechanism was reported by increasing the flow rate to 35 to 45 ml/s. At low temperatures, the dominant mechanism was intermediate mechanism. However, by increasing the temperature to 55°C, the standard dominant mechanism was obtained. Results of membrane flux and its total resistance was reverse for feed pH compared with other parameters. Permeate flux and resistance decreased and increased, respectively by the decrease of the feed pH. Result of dominant mechanism of blocking was obtained formation of the cake layer for pH. Furthermore, the results of physicochemical and structural-spectral analysis of humic acid and coal showed that pressure (3 bar) and discharge of the membrane (35 ml/s) had the lowest and highest percentage of extracted humic acid, respectively. ICP-OES elemental analysis results also showed that the structure of the raw coal contained high levels of heavy metals, which this level significantly decreased after the membrane ultrafiltration process. . Keyword: humic acid, humic substances, immature coal, membrane ultrafiltration, physicochemical characteristic
