การดูดซับและการปลดปล่อยแอมโมเนียมและออร์โธฟอสเฟตด้วยฟางข้าวและแกลบข้าว เพื่อใช้เป็นวัสดุปรับปรุงดิน

Saranyapong Karintrithip; Kanita Tungkananuruk; Thitima Rungratanaubon; Watcharapong Wararam

ผู้แต่ง

Karintrithip นักศึกษา หลักสูตรวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม คณะสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
Tungkananuruk รองศาสตราจารย์ ภาควิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม คณะสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
Rungratanaubon ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ภาควิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม คณะสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
Wararam ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ภาควิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม คณะสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

คำสำคัญ:

การดูดซับ , แอมโมเนียม, ออร์โธฟอสเฟต

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้ฟางข้าว (Rice Straw, RS) แกลบข้าว (Rice Husk, RH) ถ่านฟางข้าว (Rice Straw Biochar, RSB) และ ถ่านแกลบข้าว (Rice Husk Biochar, RHB) ในการดูดซับแอมโมเนียมและออร์โธฟอสเฟตในสารละลาย ด้วยการทดลองแบบแบทซ์ศึกษาปัจจัยต่างๆ ได้แก่ pH ระยะเวลาสัมผัส และปริมาณวัสดุดูดซับ โดยสภาวะที่เหมาะสมของวัสดุดูดซับชีวภาพทั้ง 4 ชนิดในการดูดซับแอมโมเนียม คือ pH เท่ากับ 5 ระยะเวลาสัมผัส 6 ชั่วโมง และปริมาณวัสดุดูดซับ 7 กรัม/ลิตร ในขณะที่การดูดซับออร์โธฟอสเฟตพบเฉพาะใน RH และ RHB ที่สภาวะเหมาะสมคือ pH เท่ากับ 5 ระยะเวลาสัมผัส 6 ชั่วโมง และปริมาณตัวดูดซับ 7 กรัม/ลิตร สามารถอธิบายการดูดซับได้ด้วยสมการการดูดซับ pseudo second order แสดงว่าการดูดซับส่วนใหญ่เป็นการดูดซับด้วยแรงทางเคมี นอกจากนี้ยังพบว่าแอมโมเนียมและฟอสเฟตสามารถถูกปลดปล่อยออกมาได้ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงแสดงให้เห็นถึง RS RH RSB และ RHB ที่ผ่านการดูดซับแอมโมเนียมและฟอสเฟตสามารถนำมาใช้เป็นวัสดุปรับปรุงดินที่มีธาตุอาหารไนโตรเจนและฟอสฟอรัสเพื่อลดการใช้ปุ๋ยเคมี

เอกสารอ้างอิง

Efficiency DoAEDa. Analysis of biomass ratio and coefficient of biomass [Internet]. 2018 [updated 10 October 2018]. Available from: https://www.dede.go.th/ewt_dl_link.php?nid=48362. Thai.

Association TRE. Rice Production [Internet] 2020 [updated 29 september 2020]. Available from: http://www.thairiceexporters.or.th/production.htm. Thai.

Zheng Y, Han X, Li Y, Yang J, Li N, An N. Effects of Biochar and Straw Application on the Physicochemical and Biological Properties of Paddy Soils in Northeast China. Scientific Reports. 2019;9(1):16531.

Kizito S, Wu S, Kipkemoi Kirui W, Lei M, Lu Q, Bah H, et al. Evaluation of slow pyrolyzed wood and rice husks biochar for adsorption of ammonium nitrogen from piggery manure anaerobic digestate slurry. Science of The Total Environment. 2015;505:102-112.

Hou J, Huang L, Yang Z, Zhao Y, Deng C, Chen Y, et al. Adsorption of ammonium on biochar prepared from giant reed. Environmental Science and Pollution Research. 2016;23(19):19107-19115.

Li R, Wang JJ, Zhou B, Awasthi MK, Ali A, Zhang Z, et al. Enhancing phosphate adsorption by Mg/Al layered double hydroxide functionalized biochar with different Mg/Al ratios. Science of The Total Environment. 2016;559:121-129.

Li R, Wang JJ, Zhou B, Awasthi MK, Ali A, Zhang Z, et al. Recovery of phosphate from aqueous solution by magnesium oxide decorated magnetic biochar and its potential as phosphate-based fertilizer substitute. Bioresource Technology. 2016;215:209-214.

Novais SV, Zenero MDO, Tronto J, Conz RF, Cerri CEP. Poultry manure and sugarcane straw biochars modified with MgCl2 for phosphorus adsorption. Journal of Environmental Management. 2018;214:36-44.

Yin Q, Ren H, Wang R, Zhao Z. Evaluation of nitrate and phosphate adsorption on Al-modified biochar: Influence of Al content. Science of The Total Environment. 2018;631-632:895-903.

Xu D, Cao J, Li Y, Howard A, Yu K. Effect of pyrolysis temperature on characteristics of biochars derived from different feedstocks: A case study on ammonium adsorption capacity. Waste Management. 2019;87:652-660.

Antunes E, Jacob MV, Brodie G, Schneider PA. Isotherms, kinetics and mechanism analysis of phosphorus recovery from aqueous solution by calcium-rich biochar produced from biosolids via microwave pyrolysis. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2018;6(1):395-403.

Eduah JO, Nartey EK, Abekoe MK, Henriksen SW, Andersen MN. Mechanism of orthophosphate (PO4-P) adsorption onto different biochars. Environmental Technology & Innovation. 2020;17:100572.

Hu X, Zhang X, Ngo HH, Guo W, Wen H, Li C, et al. Comparison study on the ammonium adsorption of the biochars derived from different kinds of fruit peel. Science of The Total Environment. 2020;707:135544.

Li J, Li B, Huang H, Lv X, Zhao N, Guo G, et al. Removal of phosphate from aqueous solution by dolomite-modified biochar derived from urban dewatered sewage sludge. Science of The Total Environment. 2019;687:460-469.

Chen L, Chen XL, Zhou CH, Yang HM, Ji SF, Tong DS, et al. Environmental-friendly montmorillonite-biochar composites: Facile production and tunable adsorption-release of ammonium and phosphate. Journal of Cleaner Production. 2017;156:648-659.

El Sharkawi HM, Tojo S, Chosa T, Malhat FM, Youssef AM. Biochar-ammonium phosphate as an uncoated-slow release fertilizer in sandy soil. Biomass and Bioenergy. 2018;117:154-160.

Tian J, Miller V, Chiu PC, Maresca JA, Guo M, Imhoff PT. Nutrient release and ammonium sorption by poultry litter and wood biochars in stormwater treatment. Science of The Total Environment. 2016;553:596-606.

Ibn Ferjani A, Jellali S, Akrout H, Limousy L, Hamdi H, Thevenin N, et al. Nutrient retention and release from raw exhausted grape marc biochars and an amended agricultural soil: Static and dynamic investigation. Environmental Technology & Innovation. 2020;19:100885.

Wang Q, Xu L, Guo D, Wang G, Song X, Ma Y. The continuous application of biochar in field: effects on P fraction, P sorption and release. Chemosphere. 2021;263:128084.

Zhao Y, Zhao L, Mei Y, Li F, Cao X. Release of nutrients and heavy metals from biochar-amended soil under environmentally relevant conditions. Environmental Science and Pollution Research. 2018;25(3):2517-2527.

Luo L, Wang G, Shi G, Zhang M, Zhang J, He J, et al. The characterization of biochars derived from rice straw and swine manure, and their potential and risk in N and P removal from water. Journal of Environmental Management. 2019;245:1-7.