استخراج هيوميك اسيد از پسماندهاي كمپوست قارچ به كمك تيمار قليايي و فراپالايش غشايي

Extracting Humic Acids from Spend Mushroom Compost (SMC) by Alkaline Treatment and Membrane Ultrafiltration

توليد هيوميك اسيد با درصد خلوص بالا و خواص كيفي مطلوب براي مصارف مختلف به روش استخراج و پالايش در فرآيند توليد آن بستگي دارد. تحقيقات نشان داده ­اند كه براي تحقق اين امر، جداسازي تركيبات فولوات و ناخالصي­ هاي غيرآلي از هيومات­ هاي قليايي استخراج شده از مواد اوليه از اهميت بالايي برخوردار است. هدف اصلي اين مطالعه جداسازي هيومات‌هاي قليايي از تركيبات فولوات و ناخالصي­ هاي غير آلي با فناوري جداسازي غشايي است. از پسماندهاي كمپوست قارچ به عنوان يك پسماند آلي براي استخراج تركيبات هيوميكي شامل هيومات و فولوات با روش تيمار قليايي استفاده شد. سپس فرآيند جداسازي غشايي با يك سامانه مجهز به ماژول قاب و صفحه ­اي و غشاي پلي سولفون با اندازه منفذ kDa 5 آزمون گرديد. اثر فشار عملياتي در چهار سطح 50، 150، 250 و 350 كيلو پاسكال بر عملكرد جداسازي شامل شار تراوه تركيبات فولوات، مكانيسم­ غالب گرفتگي، شاخص گرفتگي (i) و مقاومت­ هاي گرفتگي و همچنين بر خواص شيميايي، طيفي و درصد خلوص نهايي هيوميك اسيد فراپالايش شده از ناتراوه­ هاي هيوماتي بررسي شد. نتايج اين تحقيق نشان داد كه با افزايش فشار، شار تراوه تركيبات فولوات 41/8 درصد افزايش مي­ يابد. بر اساس مدل هرميا، مكانيسم غالب گرفتگي در تمام سطوح فشار، تشكيل لايه كيك بود. نتايج شاخص گرفتگي (i) نشان داد كه تمام مكانيسم ­هاي گرفتگي در سامانه نقش دارند و با افزايش فشار، گرفتگي كامل منافذ و تشكيل لايه كيك به ترتيب زودتر و ديرتر رخ مي ­دهند. آناليز تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) به منظور تاييد داد­هاي تجربي پديده گرفتگي نيز نشان داد كه با افزايش فشار از 50 تا 350 كيلو پاسكال، ضخامت تشكيل لايه كيك بروي سطح غشا 3 برابر افزايش پيدا مي­ كند. ارزيابي خواص هيوميك اسيد فراپالايش شده نشان مي ­دهد كه فناوري جداسازي غشايي نقش موثري بر خواص شيميايي و طيفي هيوميك اسيد در مقايسه با ديگر روش ­هاي پالايش آن داشته و خلوص نهايي هيوميك اسيد را تا 87/8 درصد افزايش مي ­دهد.

Production of high purity humic acid with desirable quality properties for different uses is dependent on extraction and purification methods in its production process. The research literature showed that, in order to achieve this, separation of fulvate compounds and inorganic elements from alkaline humate extracted from raw materials is paramount significant. The main purpose of this study was the separation of alkaline humates from fulvates and inorganic elements by membrane separation technology. Spent mushroom compost (SMC) was used as organic waste for extraction of humic compounds including humates and fulvates with alkaline treatment method. Then, a membrane separation process with a mini-pilot system equipped with frame and plate module and polysulfone membrane with molecular weight cut-off 5 kDa was tested. The effect of transmembrane pressure (TMP) with four levels of 50, 150, 250 and 350 kPa on separation performance including permeate flux of fulvates, predominant fouling mechanism, fouling index (i) and fouling resistances as well as chemical and spectral properties and purity percentage of the resulting humic acid ultrafiltered from humate retentates were investigated. The results of this study showed that by increasing of pressure, permeate flux of fulvate compounds increased by 41.8%. Based on the Hermia model, the predominant fouling mechanism in all pressure levels were cake layer formation. The results of the fouling index (i) showed that all of the fouling mechanisms occurred in the membrane system, and by increasing pressure, complete pores blocking and cake layer formation were occurred faster and earlier respectively. Scanning electron microscopy (SEM) analysis in order to confirm of experimental data of fouling phenomenon showed that by increasing pressure from 50 to 350 kPa, layer thickness accumulated on the membrane surface was increased 3-fold. Evaluation of ultrafiltered humic acid characteristics showed that membrane separation technology played an effective role on chemical and spectral properties of humic acid compared to other purification methods, and increased final purity of humic acid to 87.8%.