Application And Improvement of Activated Carbon การประยุกต์ใช้และ การปรับปรุงสภาพ ถ่านกัมมันต์

1. Application And Improvement of Activated Carbon การประยุกต์ใช้และการปรับปรุงสภาพถ่านกัมมันต์ เสนอโดย นายกัณฑ์ชนก มุ้ยพรม วันอาทิตย์ที่ 19 พฤษภาคม 2556 เวลา 13.00 -16.30 น. ณ อาคารปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ ชั้น 3 มหาวิทยาลัยราชภัฏเพชรบูรณ์

2. หัวข้อนำเสนอ • 1. วัตถุประสงค์ • 2. บทนำ • -ถ่านกัมมันต์ • -การดูดซับ( Adsorption ) • อะตอมมิกแอบซอร์พชันสเปกโทรสโกปี (AAS) • 3. วิธีการทดลอง (จากงานวิจัย) • 4. ผลการทดลอง • 5. สรุปผลการทดลอง

3. วัตถุประสงค์ 1. เพื่อศึกษาการปรับปรุงคุณภาพถ่านกัมมันต์ 2. เพื่อศึกษาการประยุกต์ใช้ถ่านกัมมันต์ให้เกิดประโยชน์

4. ถ่านกัมมันต์ (Activated carbon ) ถ่านกัมมันต์เป็นถ่านที่มีความสามารถในการดูดซับสูง เพราะมีรูพรุนขนาด 18-10,000 อังสตรอง ตามผิวของรูพรุนยังมีอิเล็คตรอนอิสระที่คอยเปลี่ยนประจุ และยึดเหนี่ยวโมเลกุลของสารต่างๆ

5. ถ่านกัมมันต์มีความสามารถในการดูดสี กลิ่น และก๊าซ และนำกลับมาใช้ได้อีก โดยการ Regenerateกระบวนการผลิตถ่านกัมมันต์โดยทั่วๆ ไป แบ่งเป็น 2 ขั้นตอน 1.กระบวนการคาร์บอไนซ์ (Carbonization) 2.กระบวนการกระตุ้น (Activation)

6. กระบวนการคาร์บอไนซ์ (Carbonization)  เป็นการไพโรไรซิสซึ่งเกิดขึ้นในที่อับอากาศ เพื่อเพิ่มสัดส่วนคาร์บอนของสารอินทรีย์ รวมทั้งได้ของเหลว และแก็สออกมาด้วย อุณหภูมิในการเผาประมาณ 200-400 องศาเซลเซียส

7. กระบวนการกระตุ้น (Activation)  เป็นการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพสำหรับคาร์บอน  ด้วยการเพิ่มพื้นที่ผิวให้มากขึ้น โดยการทำให้มีรูพรุนมากขึ้น หรือเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับสารอื่นๆ ของถ่านกัมมันต์ แบ่งได้เป็น 2 วิธีคือ 1.การกระตุ้นทางเคมี 2.การกระตุ้นทางกายภาพ

8. การกระตุ้นทางเคมี (Chemical Activation) เป็นวิธีการเพิ่มปริมาตรรูพรุนและพื้นที่ผิวโดยปฏิกิริยากับสารเคมี เช่น การกระตุ้นด้วยซิงคลอไรด์ (ZnCl2) และกรดฟอสฟอริก (H3PO4)

9. การกระตุ้นทางกายภาพ (PhysicalActivation) เป็นการกระตุ้นด้วยการใช้แก๊ส หรือไอนํ้า ซึ่งใช้อุณหภูมิในการเผากระตุ้นค่อนข้างสูงประมาณ 800-1000 องศาเซลเซียส

10. ดัชนีที่ใช้วัดคุณภาพของถ่านกัมมันต์ดัชนีที่ใช้วัดคุณภาพของถ่านกัมมันต์ 1. เลขไอโอดีน (Iodine number) 2. เลขฟีนอล (Phenol number) 3. การดูดซับเมทิลีนบูล 4. การดูดซับไอออนของโลหะหนัก 5. พื้นที่ผิวจำเพาะ (Surface area)

11. การดูดซับ( Adsorption ) การดูดซับเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการสะสมตัวของสาร พื้นผิวหรือระหว่างผิวหน้า (interface) กระบวนการนี้สามารถเกิดที่บริเวณผิวสัมผัสระหว่าง 2 สภาวะใด ๆ

12. Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวิเคราะห์ธาตุ(metal element) ที่อยู่ในตัวอย่างทดสอบ ด้วยเทคนิค Atomic Absorption Spectroscopy ซึ่งเป็นกระบวนการที่อะตอมอิสระ (free atom) ของธาตุ ดูดกลืน (absorp) แสงที่ความยาวคลื่นระดับหนึ่งโดยเฉพาะซึ่งขึ้นอยู่กับธาตุแต่ละธาตุ

14. องค์ประกอบที่สำคัญของเครื่อง AAS จะมีด้วยกัน 5 ส่วน 1. แหล่งกำเนิดแสง(light source) 2. ส่วนที่ทำให้ธาตุกลายเป็นอะตอมอิสระ(atomizer) 3. Monochromator 4. Detector 5. เครื่องประมวลผลและอ่านผล

16. วิธีการทดลอง

17. การเตรียมถ่านกัมมันต์จากลูกหูกวางการเตรียมถ่านกัมมันต์จากลูกหูกวาง โดย ผศ. ปัญญา มณีจักร ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยรังสิต

18. การเตรียมถ่านที่จะวิเคราะห์การเตรียมถ่านที่จะวิเคราะห์ นำลูกหูกวางมากระตุ้นด้วยกรดซัลฟูริก ที่อุณหภูมิ 500 C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง นำลูกหูกวางมาเผาที่อุณหภูมิ 500 C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง เตรียมถ่านกัมมันต์เกรดการค้า

19. นำถ่านคาร์บอไนซ์ที่ได้มาตรวจสอบคุณสมบัตินำถ่านคาร์บอไนซ์ที่ได้มาตรวจสอบคุณสมบัติ ค่าไอโอดีนนัมเบอร์ เมทิลีนบูลนัมเบอร์ สภาพพื้นที่ผิวของถ่านคาร์บอไนซ์

20. ผลการทดลอง • ตารางที่ 1 แสดงการวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพของลูกหูกวาง

22. ตารางที่ 3 แสดงค่าไอโอดีนนัมเบอร์ของถ่านคาร์บอไนซ์ขนาดต่าง ๆ

23. ตารางที่ 4 พื้นที่ผิวจำเพาะ ปริมาตรและขนาดรูพรุนของถ่านคาร์บอไนซ์ถ่านกัมมันต์จากลูกหูกวาง ถ่านกัมมันต์การค้า

24. ภาพที่ 1 ถ่านคาร์บอไนซ์ ภาพที่ 2 ถ่านกัมมันต์จากลูกหูกวาง ภาพที่ 3 ถ่านกัมมันต์การค้า

25. การศึกษาสมบัติและคุณลักษณะของพื้นผิวของถ่านกัมมันต์จากเปลือกมังคุดการศึกษาสมบัติและคุณลักษณะของพื้นผิวของถ่านกัมมันต์จากเปลือกมังคุด ที่เตรียมแบบ 1 ขั้น และ 2 ขั้น โดย ภควดี สุขอนันต์ ภาควิชาวิทยาศาสตร์ สาขา เคมี คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏพระนครศรีอยุธยา

26. เตรียมเปลือกมังคุดบดแห้ง ขนาด 250 ไมโครเมตร กระตุ้นด้วยสารละลายซิงค์คลอไรด์ 24 ชั่วโมง นำไปเผาที่อุณหภูมิ 500 และ 600 C Stage 1

27. เตรียมเปลือกมังคุดบดแห้ง ขนาด 250 ไมโครเมตร นำเปลือกมังคุดที่บดไปเผาที่อุณหภูมิ 350 C กระตุ้นด้วยสารละลายซิงค์คลอไรด์ 24 ชั่วโมง นำไปเผาที่อุณหภูมิ 500 และ 600 C Stage 2

28. นำถ่านที่ได้มาตรวจสอบคุณสมบัตินำถ่านที่ได้มาตรวจสอบคุณสมบัติ การดูดซับเมทิลีนบูลและแก๊สไนโตรเจน

29. ผลการทดลอง

33. สรุปผลการทดลอง

34. จากผลการทดลองพบว่าถ่านที่ผ่านการกระตุ้นทางเคมีมีความสามารถในการดูดซับมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นการเตรียมจากเปลือกมังคุดหรือการเตรียมโดยใช้ลูกหูกวาง ซึ่งมีการดูดซับได้ดีเมื่อเตรียมถ่านที่อุณหภูมิ 500 C เมื่อถ่านมีอนุภาคเล็กลง จะทำให้ดูดซับได้ดีขึ้นและมีพื้นที่ผิวสัมผัสเพิ่มขึ้นจากผลตามตารางแสดงผล

35. การกำจัดสีเมทิลเรดด้วยการดูดซับ/วิธีทางชีวิภาพการกำจัดสีเมทิลเรดด้วยการดูดซับ/วิธีทางชีวิภาพ โดย สุดสายชล หอมทอง1 นเรศ เชื้อสุวรรณ2 สุบัณฑิต นิ่มรัตน์1 ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา1 สาขาวิชาอนามัยสิ่งแวดล้อม สำนักวิชาแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี2 Burapha Sci. J. 16 (2011) 2 : 63-74

36. เตรียมสีเมทิลเรด เข้มข้น 0.1 mMด้วยตัวทำละลาย Dimethylsulfoxide เติมสารละลาย NaCl 7 % (w/v) นำถ่านกัมมันต์บรรจุลงในคอลัมน์ กว้าง 5 ซม. ยาว 12 ซม. สูง 17 ซม. เทสีเมทิลเรดเข้มข้น 0.1 mM 250 มล.

37. ให้อัตราการไหลของสีเท่ากับ 2.40 มล./นาที วัดค่า COD ด้วยชุด COD Kit ด้วยวิธีการของ Henderson et al. (1997)

38. ผลการทดลอง

40. การปรับปรุงคุณภาพน้ำบาดาล เพื่อใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมและการอุปโภค ในเขตตำบลหนองบัวศาลาและตำบลหนองระเวียงจังหวัดนครราชสีมา โดยใช้ถ่านกัมมันต์ที่ปรับปรุงพื้นผิวทางเคมี โดย รัชฏาพร วัชรวิชานันท์ กมณชนก วงศ์สุขสิน สาขาวิชา วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏนครราชสีมา GRC (2012)

41. เก็บตัวอย่างน้ำบาดาลในถัง 5 ลิตร โดยวัดอุณหภูมิน้ำ อากาศ และความชื้น เตรียมถ่านกัมมันต์ ด้วยการใช้กรดไนตริก 7.5 M ในอัตราส่วน 1:10 (น้ำหนักถ่าน:ปริมาตร) ทำการรีฟลักซ์ 4 ชั่วโมง ล้างถ่านจนมีค่า pH คงที่

42. อบที่อุณหภูมิ 110 C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง นำไปทดสอบความสามารถในการดูดซับโลหะหนัก จากกลุ่มน้ำบ่อตัวอย่าง

43. ผลการทดลอง

45. ผลการวิเคราะห์ปริมาณโลหะหนักก่อนและหลังการปรับปรุงคุณภาพนํ้าดาล

46. การกำจัดกลีเซอรีนออกจากไบโอดีเซลที่เตรียมจากน้ำมันประกอบอาหารที่ใช้แล้วการกำจัดกลีเซอรีนออกจากไบโอดีเซลที่เตรียมจากน้ำมันประกอบอาหารที่ใช้แล้ว โดยใช้ถ่านกัมมันต์จากเมล็ดลำไย โดย สโรชา เพ็งศรี สมใจ เพ็งปรีชา ภาควิชา เคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

47. เตรียมน้ำมันน้ำมัน 500 กรัม อุ่นที่อุณหภูมิ 60 – 65 C ผสมกับเมทานอล 144.82 mLที่มี NaOHละลายอยู่ 5 กรัม คนทิ้งไว้ 90 นาที แยกชั้นด้วยกรวยสกัด นำไบโอดีเซลไปทำให้บริสุทธิ์

48. นำเมล็ดลำไยมาล้าง แล้วอบที่อุณหภูมิ 110 C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง คัดเมล็ดขนาด 2.00 มม. นำมาบดแล้วแช่ในสารละลาย ZnCl2ในอัตราส่วน 1:2 นำไปเผาที่ อุณหภูมิ 800 C เป็นเวลา 3 ชั่วโมง

49. ล้างด้วยกรด HClเข้มข้น 10 % ล้างให้ pH เท่ากับ 7 อบที่อุณหภูมิ 110 C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง นำไปทดสอบความสามารถในการดูดซับกลีเซอรีน

50. ผลการทดลอง