การหาภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการสลายสีย้อม (สีแดงสมนึก เบอร์ 9) ด้วยปฏิกิริยาคล้ายเฟนตันบนตัวเร่งปฏิกิริยา ผงเหล็ก โดยใช้การออกแบบการทดลองแบบ Box-Behnken Design (BBD)
คำสำคัญ:
ปฏิกิริยาคล้ายเฟนตัน, การสลายสีย้อมผ้า, ผงเหล็กบทคัดย่อ
จุดมุ่งหมายของการศึกษาการทดลองนี้เพื่อหาภาวะที่ดีที่สุด ในการสลายสีย้อมผ้าสีแดงสมนึก เบอร์ 9 (SR09) ด้วยปฏิกิริยาคล้ายเฟนตันในเครื่องปฏิกรณ์แบบกะ โดยใช้การออกแบบการทดลองด้วยวิธี Box–Behnken design (BBD) และการวิเคราะห์แบบพื้นผิวตอบสนองถูกนำมาใช้เพื่อหาสภาวะที่ดีที่สุดต่อการสลายสีย้อม โดยมีตัวแปรอิสระคือ pH เริ่มต้น ปริมาณผงเหล็ก และความเข้มข้นเริ่มต้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โดยมีตัวแปรตามคือประสิทธิภาพในการสลายสี ในสภาวะการทดลองได้กำหนดให้ความเข้มข้นสีย้อมเริ่มต้นและเวลาในการทำปฏิกิริยาเท่ากับ 100 ppm และ 2 ชั่วโมง ตามลำดับ จากการศึกษาพบว่าประสิทธิภาพในการสลายสีจะเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยาและความเข้มข้นเริ่มต้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ แต่อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการสลายสีจะลดลงเมื่อเพิ่มทั้งสองปัจจัยนี้จนถึงระดับหนึ่ง เนื่องจากเมื่อปริมาณผงเหล็กและความเข้มข้นเริ่มต้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มากเกินไป จะกลายเป็นตัวดักรับอนุมูลไฮดรอกซิล นอกจากนี้ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าสมการควอดราติกสามารถใช้ในการทำนายได้ (R2= 0.985) โดยภาวะที่ดีที่สุดสามารถสลายสีย้อมได้ถึง 96±0.53% ( pH 3 ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา 0.464 g/L ความเข้มข้นเริ่มต้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 45.5 mM ) โดยที่ประสิทธิภาพในการสลายสีย้อมไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อใช้ซ้ำถึง 5 รอบ นอกจากนั้นยังพบว่าในแต่ละรอบการทดลองมีการปนเปื้อนของเหล็ก และปริมาณอินทรีย์คาร์บอนรวม (Total organic carbon) น้อยกว่า 2 ppm และ10 mg/L ตามลำดับ ส่งผลให้น้ำหลังการบำบัดผ่านค่ามาตรฐานน้ำทิ้งนิคมอุตสาหกรรมของประเทศไทย
เอกสารอ้างอิง
2. Lucas MS, Peres JA. Decolorization of the azo dye Reactive Black 5 by Fenton and photo-Fenton oxidation. Dyes and Pigments. 2006;71(3):236-244.
3. Kasiri MB, Khataee AR. Photooxidative decolorization of two organic dyes with different chemical structures by * UV/H2O2 process: Experimental design. Desalination. 2011;270(1–3):151-159.
4. Idel-aouad R, Valiente M, Yaacoubi A, Tanouti B, López-Mesas M. Rapid decolourization and mineralization of * the azo dye C.I. Acid Red 14 by heterogeneous Fenton reaction. Journal of Hazardous Materials. 2011;186(1):745-750.
5. Duygu Ozsoy H, van Leeuwen J. Removal of color from fruit candy waste by activated carbon adsorption. Journal * of Food Engineering. 2010;101(1):106-112.
6. Constapel M, Schellenträger M, Marzinkowski JM, Gäb S. Degradation of reactive dyes in wastewater from the * textile industry by ozone: Analysis of the products by accurate masses. Water Research. 2009;43(3):733-743.
7. Khan SB, Hou M, Shuang S, Zhang Z. Morphological influence of TiO2 nanostructures (nanozigzag, nanohelics * and nanorod) on photocatalytic degradation of organic dyes. Applied Surface Science. 2017;400:184-193.
8. Thonglim K, Chiarakorn SPP. Photocatalytic Reaction of Light Filter Film Coated by Silver Doped Titania. * KKU Res J. 2015;15(2):48-55. Thai.
9. Srimuang KKK. Efficiency of Dye Adsorption From Silk Dyeing Wastewater by Ferricchloride Coated With * Bituminous Bottom Ash. KKU Res J. 2017;17(3):53-63. Thai.
10. Panda N, Sahoo H, Mohapatra S. Decolourization of Methyl Orange using Fenton-like mesoporous Fe2O3–SiO2 * composite. Journal of Hazardous Materials. 2011;185(1):359-365.
11. Devi LG, Raju KSA, Kumar SG, Rajashekhar KE. Photo-degradation of di azo dye Bismarck Brown by advanced photo-Fenton process: Influence of inorganic anions and evaluation of recycling efficiency of iron powder. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2011;42(2):341-349.
12. Khataee A, Salahpour F, Fathinia M, Seyyedi B, Vahid B. Iron rich laterite soil with mesoporous structure for * heterogeneous Fenton-like degradation of an azo dye under visible light. Journal of Industrial and Engineering * Chemistry. 2015;26:129-135.
13. Srerungruang N, Neramittagapong A, Sriprom P, Kumsaen T, Sangnak SSN. Optimization of Back-Washing Condition for Centrifugal Extractor to Minimize Cassava Starch Loss. KKU Res J. 2017;17(2): 61-70. Thai.
14. Nasuha N, Ismail S, Hameed BH. Activated electric arc furnace slag as an efficient and reusable heterogeneous Fenton-like catalyst for the degradation of Reactive Black 5. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2016;67:235-243.
15. Fida H, Zhang G, Guo S, Naeem A. Heterogeneous Fenton degradation of organic dyes in batch and fixed bed using La-Fe montmorillonite as catalyst. Journal of Colloid and Interface Science. 2017;490:859-868.
16. Suthep S, Veeranuch B. Organic Compounds and Color R e m o v a l b y F e n t o n a n d Coagulation Processes in Textile Wastewater. Kasetsart Engineering Journal. 2010;72:10-16.
17. Song H, Chen C, Zhang H, Huang J. Rapid decolorization of dyes in heterogeneous Fenton-like oxidation catalyzed by Fe-incorporated Ti-HMS molecular sieves. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2016;4(1):460-467.
