Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/42725
Title: EFFECT OF BUBBLE HYDRODYNAMIC AND LIQUID PHASE ON MASS TRANSFER MECHANISM IN BUBBLE COLUMN.
Other Titles: ผลกระทบของอุทกพลพลศาสตร์ของฟองอากาศและเฟสของเหลวต่อกลไกการถ่ายเทมวลสารในถังปฏิกรณ์แบบฟองอากาศ
Authors: Chomthisa Chuenchaem
Advisors: Pisut Painmanakul
Other author: Chulalongkorn University. Graduate School
Advisor's Email: pisut.p@chula.ac.th
Subjects: Absorption
Surface active agents
Diffusers
การดูดซึม
น้ำประปา
สารลดแรงตึงผิว
ดิฟฟิวเซอร์
Issue Date: 2013
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: The absorption mechanism of aeration and hydrophobic Volatile Organic Compounds (benzene) was investigated in a bubble column. The diffusers used in this study were rigid and flexible orifices. Tap water, and aqueous solution of commercial surfactants: cationic (DTAB), anionic (SES) and non-ionic (Dehydol LS 5 TH and Tween 80) were used as absorbents in this experiment. Moreover, the range of surfactant concentrations for aeration and benzene are 0.01, 0.1 CMC, and 0.1, 1, 3 CMC, respectively. Those were analyzed with the superficial gas velocity applied. The bubble hydrodynamic parameters were determined by using a high speed camera (340 frames/sec) and an image analysis program. The results showed the rigid orifice provides the highest mass transfer rate due to the small bubble size generated and thus the increase of interfacial area (a). The values of interfacial area and volumetric mass transfer coefficients (kLa) increased roughly linearly with the superficial gas velocity. Moreover, the kL coefficients obtained with surfactant solutions were less than those obtained with tap water: these results compensates with the increase of interfacial area. Furthermore, the parameters such as the type of surfactants, molecular weight, CMC, and surface tension were proven for significantly altering mass transfer and bubble hydrodynamic parameters in this research. Due to the application and improvement of benzene absorption in bubble column, the granular activated carbon (GAC) was filled into a bubble column reactor. It can be noted that the addition of (GAC) into the reactor with tap water can provide the highest benzene removal efficiency (up to 74.45%) compared with the non-ionic surfactant as absorbent. Moreover, the presence of non-ionic surfactant molecules can cause the negative effect onto the GAC adsorption capacity due to their attachment mechanism. Finally, it has been suggested that rigid diffuser applied with the superficial gas velocity at 0.0032 m.s-1, and water combined with granular activated carbon are the optimal design and operation for hydrophobic VOCs absorption in the bubble column used in this study.
Other Abstract: งานวิจัยนี้ศึกษากระบวนการดูดซึมของอากาศและสารอินทรีย์ระเหยง่ายชนิดไม่ชอบน้ำ (ชนิดเบนซีน) ที่เกิดขึ้นในถังปฏิกรณ์อากาศ โดยอุปกรณ์ที่ใช้เติมอากาศ (Diffuser) มี 2 ชนิดคือ หัวกระจายอากาศชนิดแข็ง (Rigid Diffuser) และหัวกระจายอากาศชนิดยืดหยุ่น(Flexible Diffuser) สารดูดซึมที่ใช้ในงานวิจัยนี้มี น้ำประปา และน้ำปนเปื้อนด้วยสารลดแรงตึงผิว (Surfactant) ชนิดประจุลบ ประจุบวก และไม่มีประจุ ที่ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวชนิดต่าง ๆ เท่ากับ 0.01 และ 0.1 ซีเอ็มซี ในการทดลองใช้กับอากาศ และ 0.1, 1 และ 3 ซีเอ็มซี ในการทดลองใช้กับเบนซีน โดยประยุกต์ใช้ร่วมกับค่าความเร็วอากาศต่างๆ ในการนี้ค่าตัวแปรทางอุทกพลศาสตร์ของฟองอากาศ สามารถหาได้จากกล้องถ่ายภาพความเร็วสูง (340 ภาพ/วินาที) และโปรแกรมวิเคราะห์ภาพถ่าย จากผลการวิจัยพบว่า หัวกระจายอากาศชนิดแข็งให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสารรวมสูงสุด สืบเนื่องมาจากการการสร้างฟองที่มีขนาดเล็กเป็นผลให้เกิดการเพิ่มขึ้นของพื้นที่ผิวสัมผัสจำเพาะ(a) ระหว่างเฟส โดยพื้นที่ผิวสัมผัสจำเพาะของฟองอากาศ และการถ่ายเทมวลสารรวม (kLa) เพิ่มสูงขึ้นตามความเร็วของกระแสอากาศ เมื่อพิจารณาค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสารย่อย (kL) พบว่า ค่า kL ของสารลดแรงตึงผิวแต่ละชนิด มีค่าต่ำกว่าค่า kL ของน้ำ ผลเหล่านี้ชดเชยด้วยการเพิ่มขึ้นของค่าพื้นที่ผิวสัมผัสจำเพาะ นอกจากนี้ได้พิจารณาตัวแปรที่มีอิทธิพลต่อค่า kL เช่น ชนิด น้ำหนัก ความเข้มข้น และค่าแรงตึงผิว เพื่อแก้ไขตัวแปรของการถ่ายเทมวลสาร และตัวแปรทางด้านอุทกพลศาสตร์ให้เกิดความเหมาะสมกับงานนี้ เนื่องจากงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้เกิดการประยุกต์ใช้และการพัฒนากระบวนการการดูดซึมของเบนซีนในถังปฏิกรณ์อากาศ ด้วยเหตุนี้จึงเลือกใช้ถ่านกัมมันต์ชนิดเกล็ดเติมลงในถังปฏิกรณ์อากาศเพื่อช่วยดูดซับเบนซีนร่วมกับสารดูดซึม จากผลการทดลองพบว่าการใช้ถ่านกัมมันต์ชนิดเกล็ดร่วมกับน้ำประปาให้ประสิทธิภาพในการบำบัดสูงถึง ร้อยละ 74.45 ซึ่งนับว่ามีค่าร้อยละของการบำบัดสูงกว่ากรณีที่ใช้เพียงสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุ นอกจากนี้ยังพบว่าการใช้สารลดแรงตึงผิวร่วมกับการใช้ถ่านกัมมันต์นั้นส่งผลกระทบเชิงลบต่อการดูดซับของเบนซีน เนื่องจากลดกลไกการเกาะติดที่พิ้นผิว โดยสรุป การเลือกใช้หัวกระจายอากาศชนิดแข็งที่ความเร็วของกระแสอากาศเท่ากับ 0.0032 เมตรต่อวินาที ร่วมกับการใช้ถ่านกัมมันต์ชนิดเกล็ดร่วมกับน้ำประปามีความเหมาะสมสูงสุดต่อกระบวนการดูดซึมเบนซีนในถังปฏิกรณ์อากาศของงานวิจัยนี้
Description: Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2013
Degree Name: Master of Science
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Environmental Management
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/42725
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2013.203
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2013.203
Type: Thesis
Appears in Collections:Grad - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5587529020.pdf3.75 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.