DOI: 10.14457/tu.the.2016.594
title: ความสามารถในการดูดซับก๊าซอินทรีย์และก๊าซอนินทรีย์โดยถ่านกัมมันต์ที่ผลิตจากกะลามะพร้าวที่ผ่านการปรับสภาพโดยสารเคมี

description: อากาศเสียจากแหล่งกำเนิดบางประเภทอาจมีการปนเปื้อนของสารมลพิษทั้งสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ทำให้ยากต่อการออกแบบระบบบำบัดที่สามารถบำบัดสารทั้งสองกลุ่มได้พร้อมๆ กัน โดยเฉพาะในกรณีที่อัตราการไหลของอากาศเสียจากแหล่งกำเนิดไม่คงที่และความเข้มข้นของสารปนเปื้อนค่อนข้างต่ำ จึงจำเป็นต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีในการจัดการกับอากาศเสียที่มีการปนเปื้อนของสารทั้งสองกลุ่มให้มีประสิทธิภาพและสะดวกในการใช้งานยิ่งขึ้น โดยอาศัยการกระบวนการดูดซับโดยถ่านกัมมันต์เพียงอย่างเดียวการศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีการควบคุมสารมลพิษในกลุ่มสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ที่ปนเปื้อนอยู่ในอากาศเสียโดยใช้การดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ที่ผลิตจากกะลามะพร้าวที่ผ่านการปรับสภาพโดยสารเคมีที่เหมาะสม ซึ่งทำการศึกษาในระดับห้องปฏิบัติการโดยการคัดเลือกวิธีการปรับสภาพถ่านกัมมันต์ด้วยสารเคมี 3 ชนิด ได้แก่ กรดไนตริก (HNO3) โซเดียม  ไฮดรอกไซด์ (NaOH) และแอมโมเนียมไนเตรต (NH4NO3) โดยใช้วิธีการแช่และกวนถ่านกัมมันต์ในสารละลายแต่ละชนิดที่มีความเข้มข้น 0.1 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 และ 5.0 N จากนั้นนำไปอบที่ 105 องศาเซลเซียส นาน 12 ชั่วโมง และทิ้งไว้ให้เย็นในตู้ดูดความชื้นนาน 12 ชั่วโมง แล้วพิจารณาเปรียบเทียบคุณสมบัติของถ่านกัมมันต์ที่ได้โดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงลักษณะพื้นผิวโดยการส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ร่วมกับค่าความสามารถในการดูดซับไอโอดีน และปริมาณหมู่ฟังก์ชันนอลบนผิวถ่านกัมมันต์ จากนั้นจึงทำการทดสอบความสามารถการ  ดูดซับในถังปฏิกิริยาของถ่านกัมมันต์ที่ผ่านการปรับสภาพโดยวิธีการที่เหมาะสมที่สุดเปรียบเทียบกับถ่านกัมมันต์ที่ยังไม่ผ่านการปรับสภาพที่ระดับอุณหภูมิห้อง (27.0-32.5 C)ผลศึกษาโดยการส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนพบว่าถ่านกัมมันต์ที่ปรับสภาพด้วยกรดไนตริก (HNO3) ความเข้มข้น 0.1N โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ความเข้มข้น 0.1 0.5 และ 1.0N เป็นวิธีการปรับสภาพที่ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างของถ่านกัมมันต์น้อยที่สุด ในขณะที่การปรับสภาพโดยใช้ความเข้มข้นอื่นๆ และแอมโมเนียมไนเตรต (NH4NO3) จะทำให้โครงสร้างโพรงของถ่านกัมมันต์ถูกทำลาย ผลจากการปรับสภาพทำให้ถ่านกัมมันต์ส่วนใหญ่มีค่าไอโอดีนนัมเบอร์ลดลง ยกเว้นการปรับสภาพด้วยกรดไนตริก (HNO3) ที่ความเข้มข้น 0.1 2.0 และ 3.0N โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ที่ความเข้มข้น 0.1 0.5 และ 1.0N และแอมโมเนียมไนเตรต (NH4NO3) ที่ความเข้มข้น 0.1 และ 0.5N ซึ่งทำให้ค่าไอโอดีนนัมเบอร์ของถ่านกัมมันต์เพิ่มขึ้น โดยการปรับสภาพด้วยแอมโมเนียม ไนเตรต (NH4NO3) ที่ความเข้มข้น 0.1 และ 0.5N และกรดไนตริก (HNO3) ที่ความเข้มข้น 3.0N ส่งผลให้ถ่านกัมมันต์มีค่าไอโอดีนนัมเบอร์เพิ่มขึ้นมากที่สุด โดยมีค่าร้อยละการเพิ่มขึ้นเป็น 11.20 8.00 และ 1.88 ตามลำดับ การปรับสภาพโดยสารทั้งสามชนิดส่งผลให้ถ่านกัมมันต์มีปริมาณหมู่ฟังก์ชันนอลบนพื้นผิวเพิ่มมากขึ้น โดยการปรับด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ที่ความเข้มข้น 5.0N ทำให้มีปริมาณหมู่ฟังก์ชันนอลเพิ่มขึ้นมากที่สุดร้อยละ 247.83 ขณะที่การใช้กรดไนตริก (HNO3)     ที่ความเข้มข้น 5.0N ทำให้มีปริมาณหมู่ฟังก์ชันนอลเพิ่มขึ้นสูงสุด คือเพิ่มขึ้นร้อยละ 199.12 ส่วนการปรับสภาพโดยแอมโมเนียมไนเตรต (NH4NO3) ที่ความเข้มข้น 3.0N ทำให้ปริมาณหมู่ฟังก์ชันนอลเพิ่มขึ้นมากที่สุดร้อยละ 119.18แต่เมื่อพิจารณาโดยรวมพบว่าถ่านกัมมันต์ที่ปรับสภาพโดยใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ความเข้มข้น 1.0N มีความเหมาะสมที่สุดในการนำไปใช้เพื่อการดูดซับอากาศเสียที่เป็นก๊าซผสมของก๊าซอินทรีย์และก๊าซอนินทรีย์  ซึ่งจากการศึกษาความสามารถในการดูดซับของถ่านกัมมันต์ใน       ถังปฏิกิริยา พบว่าผลจากการปรับสภาพทำให้ถ่านกัมมันต์มีความสามารถในการดูดซับทางกายภาพในการดูดซับไอของเบนซีนและเอทิลเบนซีนลดลง ในขณะที่มีความสามารถในการดูดซับทางเคมีสำหรับก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เพิ่มมากขึ้นร้อยละ 537.61 โดยมีรูปแบบกลไกของการดูดซับของถ่านกัมมันต์ทั้งก่อนและหลังปรับสภาพในการดูดซับไอของเบนซีนคล้องกับสมการการดูดซับแบบ แลงเมียร์ ในขณะที่กลไกของการดูดซับไอของเอทิลเบนซีนของถ่านกัมมันต์ก่อนปรับสภาพสอดคล้องกับสมการการดูดซับแบบฟรุนดริช ส่วนกลไกของการดูดซับไอของเอทิลเบนซีนของถ่านกัมมันต์หลังปรับสภาพกลับสอดคล้องกับสมการการดูดซับแบบแลงเมียร์นอกจากนั้นเมื่อพิจารณาการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากการดูดซับ พบว่าถ่านกัมมันต์ที่ไม่ผ่านการปรับสภาพและถ่านกัมมันต์ที่ผ่านการปรับสภาพมีการเพิ่มอุณหภูมิเป็นไปตามสมการที่ 1 และ 2 ตามลำดับT = 0.383+(7.979E-5)B + (2.891E-5)E + (0.001)S (1)T = 1.047+ (7.049E-5)B + (2.257E-5)E + (0.018)S(2)โดยมีค่าความร้อนเนื่องจากการดูดซับไอของเบนซีน (B) เอทิลเบนซีน (E) และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (S) โดยถ่านกัมมันต์ที่ไม่ผ่านการปรับสภาพเป็น 0.020 0.010 และ 0.290 cal/mg ตามลำดับ ในขณะที่     ความร้อนเนื่องจากการดูดซับโดยถ่านกัมมันต์ที่ผ่านการปรับสภาพมีค่าเป็น 0.020 0.010 และ 5.290 cal/mg ตามลำดับ