هیومیفیکاسیون لیگنایت در فاز جامد جهت فعال سازی ترکیبات نیترو-هیومیکی از طریق اکسیداسیون ازن: ارزیابی عملکرد هیومیفیکاسیون و تبدیل نیتروژن در فرآیند

این پژوهش اولین تلاش در هیومیفیکاسیون فاز جامد لیگنایت جهت فعال سازی ترکیبات نیترو-هیومیکی (NHSs) در راستای بهبود کاربرد لیگنایت ها در کشاورزی و محیط زیست است. از اکسیداسیون ازن، افزودنی های اوره و KOH به ترتیب برای تسریع فرآیند هیومیفیکاسیون، غنی سازی نیتروژن و عامل فعال سازی هیومیک اسیدها استفاده شد. به منظور بررسی عملکرد هیومیفیکاسیون فاز جامد لیگنایت، شاخص هایی از قبیل محتوای هیومیک اسید کل (THA)، هیومیک اسید محلول در آب (WHA)، محتوای نیتروژن و اکسیژن، نسبت C/N، درجه اکسیداسیون (O/C) حاصل از آنالیز عناصر اصلی CHNOS و محتوای گروه های عاملی کربوکسیلی و فنولی هیدروکسیل ارزیابی شدند. جهت تایید تغییرات گروه های عاملی حاوی نیتروژن و اکسیژن و همچنین تبدیل موثر نیتروژن در فرآیند هیومیفیکاسیون از طیف سنجی FT-IR و آنالیز درصد توزیع انواع نیتروژن های تثبیت شده استفاده شد. آزمایش ها و جمع آوری داده های این پژوهش در سال 1400 در دانشکدگان ابوریحان-دانشگاه تهران و در آزمایشگاه های گروه مهندسی بیوسیستم انجام شده است. در ادامه، روش سطح پاسخ مبتنی بر طرح مرکب مرکزی (CCD-RSM) برای تعیین شرایط بهینه استفاده و مدل های ریاضی برای پیش بینی دقیق تغییرات دو پاسخ THA و WHA توسعه داده شد. تحت شرایط بهینه 8 گرم بر ساعت نرخ ازن دهی، 15 دقیقه زمان اکسیداسیون، 85/14 درصد وزنی KOH و 30 درصد وزنی اوره، مقدار THA و WHA به ترتیب 02/69 و 32/53 درصد حاصل شد که به طور قابل توجهی بیشتر از نمونه کنترل (بدون از ن دهی و اوره) به ترتیب 30 و 7 درصد بود. توزیع یکنواخت فرم های تثبیت شده نیتروژن در ترکیبات NHSs نشان داد که 47 درصد از مقدار نیتروژن کل به فرم نیتروژن آمونیومی، 16 درصد به فرم نیتروژن آمید و 37 درصد به فرم نیتروژن آلی پیوندی با اتصالات بسیار قوی است. مقدار گروه های فنولی 71/85 درصد و مقدار گروه های کربوکسیلی 87/215 درصد در اثر هیومیفیکاسیون ازن افزایش نشان دادند. فرآیند بهینه سازی شده منجر به بهبود شاخص های کیفی از جمله کربن کمتر، نیتروژن بیشتر و در نتیجه نسبت C/N کمتر، نسبت O/C بیشتر، کربن آروماتیک کمتر، کربن آلیفاتیک و کربوکسیلی بیشتر برای ترکیبات NHSs شد.