ถ่านกัมมันต์จากกากของเสียโรงงานอุตสาหกรรมผลิตเยื่อกระดาษและกระดาษและการศึกษาการกำจัดสีของน้ำทิ้ง
คำสำคัญ:
ถ่านกัมมันต์, กากขาว, อุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษ, น้ำทิ้งบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเตรียมถ่านกัมมันต์จากกากขาวซึ่งเป็นกากของเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมผลิตเยื่อกระดาษและกระดาษ โดยวิธีการกระตุ้นทางเคมีด้วยกรดฟอสฟอริกและวิธีการกระตุ้นทางกายภาพด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ สำหรับการกระตุ้นด้วยกรดฟอสฟอริก พบว่า ถ่านกัมมันต์ที่มีพื้นที่ผิวอยู่ระหว่าง 408−728 m2/g ที่อัตราส่วนระหว่างวัตถุดิบและกรด 1:2−1:4 โดยน้ำหนัก เวลาในการกระตุ้น 1 ชั่วโมง และอุณหภูมิในการคาร์บอไนซ์ 400−600°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ส่วนถ่านกัมมันต์ที่ได้จากการกระตุ้นทางกายภาพ มีพื้นที่ผิวเพียง 14−57 m2/g เมื่อใช้อุณหภูมิในการคาร์บอไนซ์ 400°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง และอุณหภูมิในการกระตุ้น 600−800°C เป็นเวลา 0.5−3 ชั่วโมง เมื่อตรวจสอบปริมาณการดูดซับสีที่สมดุลจากน้ำทิ้งที่ผ่านกระบวนการบำบัดทางชีวภาพของโรงงานอุตสาหกรรมผลิตเยื่อกระดาษและกระดาษโดยใช้ถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้และถ่านกัมมันต์ทางการค้า พบว่า การกำจัดสีมีค่าเพิ่มสูงขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณตัวดูดซับ โดยการใช้ถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้จากการกระตุ้นทางเคมีปริมาณ 1.5 กรัม สามารถกำจัดสีได้สูงที่สุดถึงร้อยละ 97 เมื่อต้องการกำจัดสีให้ได้ตามค่าเป้าหมายของทางโรงงาน นั่นคือ ร้อยละ 58 พบว่า ถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้ใช้เวลาในการกำจัดสี (40 นาที) น้อยกว่าถ่านกัมมันต์ทางการค้าประมาณ 3 เท่า เมื่อทำการตรวจสอบค่าสีในหน่วย ADMI และค่าความเป็นกรด−ด่างของน้ำทิ้งภายหลังการดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้จากการกระตุ้นทางเคมี พบว่า มีค่าอยู่ในช่วงตามที่มาตรฐานกำหนด ดังนั้น การเตรียมถ่านกัมมันต์โดยการกระตุ้นทางเคมีจึงมีความเหมาะสมที่จะนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมผลิตเยื่อกระดาษและกระดาษ เนื่องจากมีปริมาณการดูดซับและอัตราการดูดซับที่สูง และยังเป็นการนำของเสียมาทำให้เกิดประโยชน์
เอกสารอ้างอิง
2. Mungkarndee P, Bantao C, Srisutikamol C. Treatment of Pulp and Paper Mill Wastewater Colour of The 1st National Conference 2015 on Innovative Education for Sustainable Development; 2008 July 15−16; Khon Kaen; Thailand.
3. Apiwatanapawat W, Kreetachat T, Vaithanomsat P. Decolorization of effluent from pulp and paper mill by ozone oxidation. Proceedings of 45th Kasetsart University Annual Conference: Architecture and Engineering and Natural Resources and Environment; 2007 January 30−February 2; Bangkok; Thailand.
4. Do D D. Adsorption analysis: Equilibria and kinetics. Singapore: Imperial College Press; 1998.
5. Ngernyen Y, Kamwilaisak K, Chano S, Eamdamrong P. Color removal of wastewater from pulp and paper industry by activated carbon. Engineering Journal Siam University. 2014; 15(2), 37−46. Thai.
6. Heidari A, Younesi H, Rashidi A, Ghoreyshi A. Adsorptive removal of CO2 on highly microporous activated carbons prepared from Eucalyptus camaldulensis wood: Effect of chemical activation. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 2014; 45: 579˗588.
7. Yorgun S, Yildiz D. Preparation and characterization of activated carbons from Paulownia wood by chemical activation with H3PO4. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 2015; 53: 122˗131.
8. Teng H, Yeh TS, Hsu LY. Preparation of activated carbon from bituminous coal with phosphoric acid activation. Carbon 1998; 36(9): 1387–1395.
9. Guo Y, Rockstraw DA. Physicochemical properties of carbons prepared from pecan shell by phosphoric acid activation. Bioresource Technology 2007; 98(8): 1513–1521.
10. Yun CH, Park YH, Park CR. Effects of pre-carbonization on porosity development of activated carbons from rice straw. Carbon 2001; 39(4): 559–567.
11. Azmi NB, Bashir MJK, Sethupathi S, Wei LJ, Aun NC. Stabilized landfill leachate treatment by sugarcane bagasse derived activated carbon for removal of color, COD and NH3-N – Optimization of preparation conditions by RSM. Journal of Environmental Chemical Engineering 2015, 3(2): 1287–1294.
12. Treviño-Cordero H, Juárez-Aguilar LG, Mendoza-Castillo DI, Hernández-Montoya V, Bonilla-Petriciolet A, Montes-Morán MA. Synthesis and adsorption properties of activated carbons from biomass of Prunus domestica and Jacaranda mimosifolia for the removal of heavy metals and dyes from water. Industrial Crops and Products 2013, 42(3): 315–323.
13. Shamsuddin MS, Yusoff NRN, Sulaiman MA. Synthesis and Characterization of Activated Carbon Produced from Kenaf Core Fiber Using H3PO4 Activation. Procedia Chemistry 2016, 19(1): 558–565.
14. Da Silva Lacerda V, López-Sotelo JB, Correa-Guimarães A, Hernández-Navarro S, Sánchez-Báscones M, Navas-Gracia LM, Martín-Gil J. Rhodamine B removal with activated carbons obtained from lignocellulosic waste. Journal of Environmental Management 2015, 155(5): 67–76
15. Ncibi MC, Ranguin R, Pintor MJ, Jeanne-Rose V, Sillanpää M, Gaspard S. Preparation and characterization of chemically activated carbons derived from Mediterranean Posidonia oceanica (L.) fibres. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2014, 109(9): 205–214.
16. Tehrani NF, Aznar JS, Kiros Y. Coffee extract residue for production of ethanol and activated carbons. Journal of Cleaner Production 2015, 91(3): 64–70.
17. Gerçel Ö, Özcan A, Özcan AS, Gerçel HF. Preparation of activated carbon from a renewable bio-plant of Euphorbia rigida by H2SO4 activation and its adsorption behavior in aqueous solutions. Applied Surface Science 2007; 253(11): 4843–4852.
