การบำบัดสารหนูที่ปนเปื้อนในน้ำด้วยแมงกานีสออกไซด์และโครงข่ายเหล็ก-อินทรีย์ที่เคลือบบนวัสดุรองรับ

Abstract

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการกำจัดสารหนูด้วยกระบวนการร่วมระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชันและการดูดซับภายใต้ระบบการไหลต่อเนื่อง โดยใช้แมงกานีสออกไซด์ (K-OMS2) เป็นตัวออกซิไดซ์ As(III) เป็น As(V) แล้วดูดซับ As(V) ที่เปลี่ยนรูปจาก As(III) ด้วยโครงข่ายเหล็ก-อินทรีย์ (Fe-BTC) K-OMS2 และ Fe-BTC ที่ใช้งานในคอลัมน์จะถูกขึ้นรูปด้วยการเคลือบบนผิวเม็ดเซรามิกโดยเทคนิคการเขย่าหมุนรอบเชิงกล ในอัตราส่วน K-OMS2 และ Fe-BTC ต่อเม็ดเซรามิก 1:10 1:50 และ 1:100 โดยน้ำหนัก ผลการศึกษาสมบัติทางกายภาพและเคมีด้วยเทคนิค SEM-EDS และ Micro-XRF พบว่าอัตราส่วนการเคลือบ 1:50 เป็นอัตราส่วนที่เหมาะที่สุด การหาประจุที่ผิว พบว่าสารทั้งสองชนิดมีประจุที่ผิวเป็นลบที่ pH 6-8 โดยมีค่า pHpzc= 5 ผลการทดสอบการออกซิเดชันของ As(III) ด้วย K-OMS2 และการดูดซับ As(V) แบบกะ โดย Fe-BTC ที่ pH 5 6 7 และ 8 ให้ประสิทธิภาพสูงสุดที่ pH 5 และ 8 ตามลำดับ โดยมีจลนพลศาสตร์เป็นแบบ Pseudo second order และ Pseudo first order ตามลำดับ ส่วนการทดสอบภายใต้ระบบการไหลต่อเนื่อง พบว่าภาวะทดสอบเหมาะสมในทั้งสองคอลัมน์ ได้แก่ ความเข้มข้นเริ่มต้น As(V) 5 mg/L ความยาวเบด 15 cm และอัตราการไหล 5 mL/min โดยเมื่อทำการศึกษาทีละคอลัมน์ K-OMS2 ยังคงมีประสิทธิภาพในการออกซิไดซ์ As(III) สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำ 3 รอบ และมีการชะละลายของไอออน Mn และ K ที่ไม่เกินค่ามาตรฐานน้ำใต้ดิน ส่วนคอลัมน์ Fe-BTC มีจลนพลศาสตร์การดูดซับเข้ากับแบบจำลองของ Yoon-Nelson มี qo สูงสุดเท่ากับ 52.60 mg/g และมีการชะละลายของไอออน Fe ไม่เกิน 0.23 mg/L เมื่อทำการศึกษาโดยการต่อทั้งสองคอลัมน์เข้าด้วยกัน พบว่าเมื่อเวลาผ่านไป 2,200 นาที ระบบยังสามารถบำบัดสารหนูได้มากกว่า 60%