Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/46664
| Title: | การดูดซับสารอินทรีย์ระเหยภายในอาคารด้วยถ่านกัมมันต์ที่ผลิตจากกากกาแฟ |
| Other Titles: | Adsorption of volatile organic compounds (VOCs) in indoor environment using activated carbon produced from coffee bean residue |
| Authors: | ศศิกร แสงพงษ์ชัย |
| Advisors: | ทรรศนีย์ พฤกษาสิทธิ์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. บัณฑิตวิทยาลัย |
| Advisor's Email: | tassanee.c@chula.ac.th |
| Subjects: | คาร์บอนกัมมันต์ การดูดซับ สารประกอบอินทรีย์ระเหย กาแฟ Carbon, Activated Adsorption Volatile organic compounds Coffee |
| Issue Date: | 2554 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | ศึกษาการเตรียมถ่านกัมมันต์จากกากกาแฟ โดยวิธีการกระตุ้นทางเคมีด้วย ซิงค์คลอไรด์ โซเดียมไฮดรอกไซด์ และกรดฟอสฟอริก และศึกษาประสิทธิภาพของถ่านกัมมันต์ในการดูดซับสารอินทรีย์ระเหยภายในอาคารชนิดที่สำคัญ ได้แก่ เบนซีน โทลูอีน เอทิลเบนซีน และไซลีน หรือสารบีเทค (BTEX) จากการศึกษาพบว่า กาแฟพันธุ์อะราบิกาและพันธุ์โรบัสตามีองค์ประกอบโดยน้ำหนักของเซลลูโลสประมาณ 9-20% เฮมิเซลลูโลส 77-91% และลิกนิน 0.3-3% กาแฟทั้งสองชนิดมีธาตุคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก ประมาณ 64-68% โดยน้ำหนัก ถ่านที่ผลิตจากกากกาแฟพันธุ์อะราบิกามีความเหมาะสม ในการนำมาผลิตเป็นถ่านกัมมันต์ เพราะให้ค่าการดูดซับไอโอดีนที่สูงกว่าถ่านจากกากกาแฟพันธุ์โรบัสตา สภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการเตรียมถ่านกัมมันต์คือ การคาร์บอไนเซชันที่อุณหภูมิ 400℃ เป็นเวลา 1 ชั่วโมง และกระตุ้นด้วย H₃PO₄ ในอัตราส่วน 1:1 ที่อุณหภูมิ 700℃ เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ถ่านกัมมันต์ที่ได้มีพื้นที่ผิว แบบ BET ขนาดรูพรุน และปริมาตรรูพรุนสูงที่สุดเท่ากับ 1,769 m²/g 0.7947 nm และ 0.7517 cm³/g ตาม ลำดับ ไอโซเทอมการดูดซับก๊าซไนโตรเจนที่อุณหภูมิ 77 K ของถ่านกัมมันต์จากกากกาแฟ และถ่านกัมมันต์ เกรดการค้าเป็นชนิดเดียวกันคือ ไอโซเทอมชนิดที่ 1 แสดงถึงลักษณะการดูดซับแบบชั้นเดียว (monolayer) และเป็นการดูดซับก๊าซบนถ่านกัมมันต์ที่ประกอบด้วยรูพรุนขนาดเล็ก หมู่หน้าที่ที่ปรากฏบนผิวถ่านกัมมันต์คือ หมู่ไฮดรอกซิล (O-H) และหมู่คาร์บอนิล (C=O) เป็นหลัก เมื่อนำถ่านกัมมันต์จากกากกาแฟที่เตรียมได้มาทดสอบการดูดซับสารอินทรีย์ระเหยที่เกิดจากสีทาภายในชนิดสีน้ำพบว่า ถ่านกัมมันต์จากกากกาแฟมีประสิทธิภาพในการดูดซับ Benzene และ Toluene สูงสุดเท่ากับ 99.76% และ 99.71% ตามลำดับ และจากการเปรียบเทียบประสิทธิภาพการดูดซับสารบีเทครวม (Total BTEX) ที่พบในสีทาภายในอาคารชนิดสีน้ำมันพบว่า ถ่านกัมมันต์จากกากกาแฟมีประสิทธิภาพในการดูดซับสูงที่สุด รองลงมาเป็นถ่านกากกาแฟที่เผาที่ 400℃ ยังไม่ผ่านกระตุ้นด้วยสารเคมี และกากกาแฟก่อนเผา โดยมีค่าเท่ากับ 97.65% 80.06% และ 61.27% ตามลำดับ |
| Other Abstract: | To study the preparation of activated carbon from coffee residue by chemical activation with ZnCl₂, NaOH, and H₃PO₄, and the efficiency of activated carbon to adsorb important volatile organic compounds (VOCs) in indoor air including benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene (or BTEX). From this study, composition of cellulose, hemicelluloses, and lignin determined in Arabica and Robusta coffee were approximately 9-20, 77-91, and 0.3-3% by weight. The major elemental composition was carbon which account for 64.43-68.19% by weight. The charcoal produced from Arabica coffee residue was selected for further activation step because their iodine number was higher than those of Robusta. The coffee residue carbonized at 400℃ for 1 hr. following by the activation with H₃PO₄ at 1:1 impregnation ratio and carbonized again at 700℃ for 1 hr. was the optimum condition of activated carbon preparation. This condition gave the highest iodine number, BET surface area, pore width, and pore volume, with the values of 300.56 ± 5.11 mg/g 1,769 m²/g, 0.7947 nm, and 0.7517 cm³/g, respectively. The nitrogen adsorption isotherm at 77 K of activated carbon produced from coffee residue and that of the commercial were classified as type I which showed the monolayer adsorption and consisted of micropores. The result of FTIR showed the main functional groups, namely hydroxyl (O-H) and carbonyl (C=O). For the adsorption study of activated carbon produced from coffee residue, the result showed that the efficiency of the absorbent to adsorb VOCs particularly benzene and toluene emitted from water base paints were up to 99.76% and 99.71%, respectively. Furthermore, the efficiency of adsorption total BTEX released from oil base paints were presented the highest at 97.65% by using activated carbon prepared from coffee residue, and followed by the coffee residue char carbonized at 400℃ and the coffee residue before carbonization which were at 80.06% and 61.27%, respectively. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2554 |
| Degree Name: | วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม (สหสาขาวิชา) |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/46664 |
| URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2011.2028 |
| metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2011.2028 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Grad - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Sasikorn_sa.pdf | 5.34 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.