بخشی از مقاله
چکیده
گرفتگی قطرهچکانها بعنوان مهمترین مشکل در آبیاری قطرهای مطرح میباشد. با وجود اینکه علت این امرکاملاً شناخته شده است اما هنوز راه حل موفقی برای آن پیدا نشده است. در این پژوهش از نانو ذرات تیتانیوم دیاکسید با توجه به خواص فوتوکالیستی و خود تمیزشوندگی برای ساخت نانوکامپوزیت مورد نظر استفاده نمودیم تا تاثیر آن بر کاهش رسوب آب آبیاری را بررسی نماییم.
برای تهیه نانوکامپوزیتها به پزوهشگاه پلیمر ایران مراجعه شد و در آنجا برای ساخت آنها از دستگاه اینترنال میکسر استفاده شد. پس از آن با استفاده از دستگاه پرس نمونهها را درسایزهای مساوی 3*3 سانتیمتر مربع جهت انجام آزمایشات بعدی آماده نمودیم. در مرحله بعد نمونهها را جهت تهیه عکس توسط دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی به پزوهشگاه متالورژی رازی منتقل نمودیم.
آزمایشات کاهش رسوب در آزمایشگاه گروه آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان انجام گرفت. این آزمایشات طی چهار دوره 21 روزه بر روی 12 عدد نمونه نانوکامپوزیت انجام گرفت و از چهار نوع آب آبیاری با شوریهای 0/6 ، 2 ، 3/5 و - ds/m - 5 جهت بررسی آزمایش رسوب استفاده گردید.
برای اندازهگیری تغییرات وزن نمونهها آنها را با ترازوی دیجیتال با دقت 0/0001 اندازه گرفته و نهایتا این دادهها جهت بررسی تاثیر نانوذرات تیتانیوم دیاکسید بر کاهش رسوب آب آبیاری بررسی شدند. این 12 قطعه نانوکامپوزیت در چهار تیمار شوری وسه تیمار نانو و چهار زمان مورد بررسی قرار گرفت، که شامل چهار تیمار غلظت وزنی نانوذرات و سه تکرار می باشد.
در این مقاله نتایج حاصل از تغییرات توامان تیمار نانو و تیمار زمان با در نظر گرفتن شوری ثابت نشان داده میشود. همچنین دمای آون در تمام روند انجام آزمایش 70 درجه سانتیگراد و حجم آب موجود در بشرها 200 سیسی در نظر گرفته شد. در این مقاله به تغییرات میزان رسوب ایجاد شده بر روی سطوح نانوکامپوزیت در حالی پرداختیم که میزان شوری آب را متغیر و میزان غلظت وزنی نانو ذرات را متغیر در نظر گرفتیم . با مقایسه نمودارها اینگونه برداشت میشود که با افزایش میزان غلظت وزنی نانوذرات از درصد افزایش وزن رسوب کاسته میشود که این به معنی مثبت بودن نتایج آزمایش میباشد.
-1 مقدمه:
سهم کشور ایران از منابع آب شیرین با جمعیتی در حدود یک درصد جمعیت جهان تنها حدود 0/36 درصد است .از 88 میلیارد متر مکعب آب که هر ساله استحصال می شود حدود 83 میلیارد متر مکعب آن در بخش کشاورزی مصرف میشود که متاسفانه 63 میلیارد متر مکعب آن به هدر میرود. حال مشخص شد چاره کار جلوگیری از به هدر رفتن آب است تلفات اصلی عمدتاً در داخل مزرعه است که 70 تا 90 درصد تلفات آب را شامل میشود.
دستیابی به راندمان آبیاری بارانی تا راندمان 70 درصد و راندمان آبیاری قطرهای تا 95 درصد است، یعنی در سیستم آبیاری بارانی تا 20 درصد و در سیستم آبیاری قطرهای تا 5 درصد آب تلف میشود، در حالیکه آبیاری مزارع به روش سطحی حتی با انجام هزینههای گزاف و تسطیح اراضی راندمان آبیاری از 50 درصد تجاوز نمیکند و در وضعیت سنتی که اکثر اراضی کشور ما به همین ترتیب آبیاری میشود حتی کمتر از 35 درصد میباشد. این بدین معنی است که اگر از روشهای آبیاری بارانی و قطرهای استفاده نکنیم 65 درصد آب مزارع از بین میرود و با احتساب آب تلف شده در کانالهای انتقال میزان تلفات از 75 درصد تجاوز نمیکند. لذا با استفاده از سیستمهای آ بیاری تحتفشار میتوان از تلفات آب جلوگیری کرد و به یک رشد اقتصادی که بر اساس آن میتوان به یک توسعه پایدار اقتصادی، اجتماعی دست یافت.
در مناطق خشک و نیمهخشک که کمیت و کیفیت منابع آب از عوامل محدودکننده توسعه زراعتهای آبی میباشد. رسیدن به کشاورزی دقیق از اهداف اصلی متخصصان زراعت است. رسیدن به کشاورزی دقیق مستلزم آن است که آبیاری نیز دقیق انجام شود. به نظر میرسد بکارگیری و توسعه فناوریهای آبیاری قطرهای یکی از راههای رسیدن به کشاورزی دقیق نیز میباشد. در دهه گذشته، جهت آبیاری محصولات باغبانی، به مقدار بسیار زیادی از روشهای مختلف آبیاری میکرو استفاده شده است. اگر سیستم های آبیاری میکرو خوب مدیریت شوند، نسبت به سایر روشهای دیگر آبیاری دارای مزایای بسیار زیادی هستند. از طرفی انسداد خروجیها یکی از مهمترین و جدیترین مسایل مربوط به سیستمهای آبیاری میکرو میباشد
گرفتگی قطرهچکانها بعنوان مهمترین مشکل در آبیاری قطرهای مطرح میباشد. با وجود اینکه علت این امر کاملاً شناخته شده است اما هنوز راه حل موفقی برای آن پیدا نشده است. هر چند که تصفیه و اصلاح شیمیایی آب روش موثری در پیشگیری خطر گرفتگی لولهها و قطرهچکانها است، اما این روش نیز در تمام موارد موفقیتآمیز نبوده و مشاهده شده است قطرهچکانها به مرور زمان انسداد پیدا نمودهاند. گرفتگی قطرهچکانها در اکثر سیستمها باعث عدم یکنواختی توزیع آب، کاهش راندمان آبیاری و در نتیجه عدم موفقیت سیستم میشود
-2 بررسی منابع:
مصطفیزاده و معیدینیا - 1379 - در تحقیقی به منظور مطالعهی تاثیر ترکیبات شیمیایی مختلف آب آبیاری بر گرفتگی قطره-چکانها یک سیستم آبیاری قطرهای با استفاده از چهار کیفیت آب آبیاری که از نظر غلظت املاح و pH با یکدیگر متفاوت بودند در محل گلخانهی تحقیقاتی دانشکدهی کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان مورد آزمایش قرار دادند. چون حساسیت قطرهچکان-های مختلف در برابر گرفتگی شیمیایی متفاوت میباشد، از چهار نوع قطره چکان متداول که عبارت بودند از قطره چکان های طولانی مسیر داخل خط، تنظیم کنندهی فشار، تفنگی و لولههای دو محفظهای روزنهدار استفاده گردید. نتایج این محققین نشان داد که با افزایش غلظت املاح و pH آب آبیاری، میزان گرفتگی شیمیایی قطره چکانها افزایش مییابد.
احمد آلی و همکاران - 2009 - در تهران، قطرهچکانهای مختلفی را تحت سه تیمار آب چاه بدون تیمار، آب تیمار شده با اسید و آب تیمار شده با دستگاه مغناطیس مورد آزمایش قرار دادند. نتایج به دست آمده نشان داد که اسیدشویی عملکرد بهتری نسبت به آب مغناطیسی در کنترل گرفتگی قطرهچکانها دارد.
براتی و همکاران - 1393 - در اصفهان کاربرد رینگ مروس برای کاهش رسوب در سیستم آبیاری قطره ای را مورد بررسی قرار دادند.
در این تحقیق، تیمارها شامل تیمار آبیاری به دو صورت استفاده از رینگ و بدون استفاده از رینگ، به عنوان تیمار اصلی و تیمار غلظت املاح آب آبیاری به عنوان تیمار فرعی بوده است. آنها به این نتیجه رسیدند که عملکرد سیستم آبیاری قطرهای در تیمار استفاده از رینگ بهتر از تیمار بدون استفاده از رینگ بوده و با افزایش شوری آب و همچنین با گذشت زمان، عملکرد سیستم کاهش می یابد و این روند کاهشی در عملکرد سیستم در تیمار بدون استفاده از رینگ بیشتر از تیمار استفاده از رینگ میباشد که این نشان دهندهی ایجاد رسوب کمتر در تیمار استفاده از رینگ میباشد . بنابر این استفاده از رینگ مروس در سیستم آبیاری قطرهای موجب کاهش گرفتگی قطرهچکانها و بهبود عملکرد سیستم آبیاری قطرهای میشود.
ناکایاما و باکس - - 1991 نوسانات درجه حرارت محیط را یکی از عوامل ایجاد رسوبات کلسیم که از دلایل شایع گرفتگی قطره-چکانها میباشد، معرفی کردند. ردریگویزسینوباس و همکاران - - 1999 پس از بررسی تغییرات دما در محدوده 20 تا 40 درجه، بر روی دبی 6 نوع قطرهچکان اعلام کردند، برای قطرهچکانهای مارپیچی پلکانی و تنظیمکننده فشار، تغییرات دبی با تغییر دما چندان محسوس نیست اما دبی خروجی قطرهچکانهای بلندمسیر مارپیچی و گردابی، با ازدیاد دما به ترتیب افزایش و کاهش یافته است.
نائینی و همکاران - - 1390 به دو روش، پوششهایی با سطح شبه ابرآبگریز تهیه نمودند و عوامل مؤثر بر رفتار ترشوندگی آنها را مورد بررسی قرار دادند. روش اول روشی لایهبهلایه بود و لایهی اول، پوششی متشکل از رزین آلکید و تالک بود و زبری آن با زبری سنج میکرونی مورد ارزیابی قرار گرفت. زبری سطح این لایه با تغییر اندازه ذرات، جزء حجمی پیگمنت و ضخامت پوشش، کنترل شد.
لایهی دوم پراکنهی نانولولهی کربنی، در محلول پراکنشیار سدیم دودسیل سولفات - - SDS در آب بود که به کمک چاپگر جوهرافشان بر روی سطح اعمال گردید. ساختار این لایه با تصویربرداری SEM ارزیابی شد. یک رزین تجاری آبگریز و رقیق با ساختار یورتانی هم به عنوان سومین و آخرین لایه بر روی سطح پاشش شد. وظیفهی دولایهی اول ایجاد یک زبری دوگانه و وظیفهی آخرین لایه هممینتأشیمی سطح آبگریز بود. مشخص گردید که با مهاجرت ترکیباتِ یونیِ پراکنش یارِ موجود در لایهی دوم به سطح، سطح این پوشش چند لایه نه تنها رفتاری نزدیک به ابرآبگریزی ندارد، بلکه اصلاً آبدوست است.
در پژوهشی که نتایج آن در سال 2009 به چاپ رسید، بوشان و همکارانش از روشی جدید برای تهیهی سطوح ابرآبگریز با زبری دوگانه و بر پایهی نانولولههای کربنی استفاده نمودند. در این پژوهش، آنها ابتدا نانو لوله را خودشان سنتز نمودند. سطح زیرآیند مورد نظر آنها در این روش، سطحی سیلیکونی بود که با روش لیتوگرافی دارای الگو گردیده بود. این سطح دارای برجستگیهایی استوانه شکل به قطر 14 m و طول 30 m بود. فاصلهی این برجستگیها از هم نیز 23 m بود.
