ประสิทธิภาพของสารลดแรงตึงผิวในการลดฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน ในห้องทดสอบจำลองแบบกึ่งปิด

Abstract

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของการใช้อุปกรณ์ฉีดพ่นละอองน้ำเพื่อลด PM2.5 โดยการปรับเปลี่ยนลักษณะวิธีการฉีดพ่นละอองน้ำ ได้แก่ ขนาดหัวฉีดพ่น แรงดันฉีดพ่น และจำนวนหัวฉีด และทำการทดสอบประสิทธิภาพในการลด PM2.5 ด้วยสารลดแรงตึงผิว 4 ชนิด ได้แก่ Tween-80, Linear alkyl benzene sulfonate, Benzalkonium chloride และ Cocamidopropyl betaine โดยทำการทดสอบในห้องทดสอบจำลองพื้นที่แบบกึ่งปิด พร้อมทั้งวิเคราะห์ลักษณะการกระจายตัวตามขนาดของอนุภาคฝุ่นหลังจากผ่านกระบวนการฉีดพ่นน้ำและสารลดแรงตึงผิว ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของการเกาะรวมกันของฝุ่นละอองที่เปลี่ยนแปลงไป และลักษณะการไหลของฝุ่นละอองในระบบทดสอบด้วยเทคนิคพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ ผลการศึกษาพบว่า การฉีดพ่นละอองน้ำด้วยหัวฉีดพ่นขนาด 0.6 มิลลิเมตร ที่ระดับแรงดันฉีดพ่น 0.4 เมกะปาสคาล ด้วยหัวฉีดพ่นจำนวน 1 หัว มีประสิทธิภาพในการลด PM2.5 สูงสุดเฉลี่ยอยู่ที่ร้อยละ 22 ± 1.4 ซึ่งปัจจัยที่เพิ่มประสิทธิภาพในการลด PM2.5 อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ได้แก่ ระดับแรงดันฉีดพ่นและขนาดหัวฉีดพ่น (r = 0.775 และ 0.388 ตามลำดับ) ผลการทดสอบด้วยสารลดแรงตึงผิวพบว่า Tween-80 ที่ความเข้มข้น 1% w/v มีประสิทธิภาพในการลด PM2.5 สูงกว่าสารลดแรงตึงผิวชนิดอื่นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 95 (p-value < 0.05) โดยมีประสิทธิภาพในการลด PM2.5 เฉลี่ยอยู่ที่ร้อยละ 23.6 ± 1.4 แต่ประสิทธิภาพดีกว่าน้ำเพียงเล็กน้อย การกระจายตัวตามขนาดของอนุภาคเมื่อฉีดพ่น Tween-80, Cocoamidopropyl betaine และ Benzalkonium chloride พบการกระจายของอนุภาคฝุ่นอยู่ในช่วงชั้นขนาดใหญ่กว่า 2.5 ไมครอน แสดงถึงสารทั้ง 3 ชนิดมีคุณสมบัติเป็นสารเกาะรวมที่ทำให้อนุภาค PM2.5 มีขนาดใหญ่ขึ้น และลักษณะสัณฐานวิทยาของอนุภาคฝุ่นละอองที่ฉีดพ่นด้วย Tween-80 มีลักษณะการเกาะรวมกันทางกายภาพของอนุภาคชัดเจนที่สุด แบบจำลองการไหลของฝุ่นละอองในสภาวะทดสอบแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มระดับแรงดันฉีดพ่นและขนาดหัวฉีดพ่นช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการสกัดกั้นการเคลื่อนที่ของฝุ่นละอองที่ผ่านละอองน้ำได้ โดยส่งผลชัดเจนที่สุดเมื่อฉีดพ่นละอองน้ำด้วยหัวฉีดพ่นขนาด 0.6 มิลลิเมตร ระดับแรงดัน 0.4 เมกะปาสคาล