هيوميفيكاسيون ليگنايت در فاز جامد جهت فعال‌سازي تركيبات نيترو-هيوميكي از طريق اكسيداسيون ازن: ارزيابي عملكرد هيوميفيكاسيون و تبديل نيتروژن در فرآيند

اين پژوهش اولين تلاش در هيوميفيكاسيون فاز جامد ليگنايت جهت فعال‌سازي تركيبات نيتروهيوميكي (NHSs) در راستاي بهبود كاربرد ليگنايت‌ها در كشاورزي و محيط زيست است. از اكسيداسيون ازن، افزودني‌هاي اوره و KOH به‌ترتيب براي تسريع فرآيند هيوميفيكاسيون، غني‌سازي نيتروژن و عامل فعال‌سازي هيوميك اسيدها استفاده شد. به‌منظور بررسي عملكرد هيوميفيكاسيون فاز جامد ليگنايت، شاخص‌هايي از قبيل محتواي هيوميك اسيد كل (THA)، هيوميك اسيد محلول در آب (WHA)، محتواي نيتروژن و اكسيژن، نسبت C/N، درجه اكسيداسيون (O/C) حاصل از آناليز عناصر اصلي CHNOS و محتواي گروه‌هاي عاملي كربوكسيلي و فنولي هيدروكسيل ارزيابي شدند. جهت تأييد تغييرات گروه‌هاي عاملي حاوي نيتروژن و اكسيژن و همچنين تبديل مؤثر نيتروژن در فرآيند هيوميفيكاسيون از طيف‌سنجي‌ FTIR و آناليز درصد توزيع انواع نيتروژن‌هاي تثبيت‌شده استفاده شد. آزمايش‌ها و جمع‌آوري داده‌هاي اين پژوهش در سال 1400 در دانشكدگان ابوريحاندانشگاه تهران و در آزمايشگاه‌هاي گروه مهندسي بيوسيستم انجام شده است. در ادامه، روش سطح پاسخ مبتني بر طرح مركب مركزي (CCDRSM) براي تعيين شرايط بهينه استفاده و مدل‌هاي رياضي براي پيش‌بيني دقيق تغييرات دو پاسخ THA و WHA توسعه داده شد. تحت شرايط بهينه 8 گرم بر ساعت نرخ ازن‌دهي، 15 دقيقه زمان اكسيداسيون، 14.85 درصد وزني KOH و 30 درصد وزني اوره، مقدار THA و WHA به‌ترتيب 69.02 و 53.32 درصد حاصل شد كه به‌طور قابل توجهي بيشتر از نمونه كنترل (بدون از‌ن‌دهي و اوره) به‌ترتيب 30 و 7 درصد بود. توزيع يكنواخت فرم‌هاي تثبيت‌شده نيتروژن در تركيبات NHSs نشان داد كه 47 درصد از مقدار نيتروژن كل به فرم نيتروژن آمونيومي، 16 درصد به فرم نيتروژن آميد و 37 درصد به فرم نيتروژن آلي پيوندي با اتصالات بسيار قوي است. مقدار گروه‌هاي فنولي 85.71 درصد و مقدار گروه‌هاي كربوكسيلي 215.87 درصد در اثر هيوميفيكاسيون ازن‌ افزايش نشان دادند. فرآيند بهينه‌سازي شده منجر به بهبود شاخص‌هاي كيفي از جمله كربن كمتر، نيتروژن بيشتر و در نتيجه نسبت C/N كمتر، نسبت O/C بيشتر، كربن آروماتيك كمتر، كربن آليفاتيك و كربوكسيلي بيشتر براي تركيبات NHSs شد.