การใช้ถ่านกระดูกกำจัดตะกั่วและแคดเมียมในน้ำเสีย

Abstract

การวิจัยนี้เป็นการศึกษาความสามารถในการกำจัดโลหะหนัก 2 ชนิดได้แก่ ตะกั่ว และ แคดเมียม โดยใช้ถ่านกระดูกที่เตรียมจากการเผากระดูกโคและกระบือโดยทำการทดลองแบบแบตช์และคอลัมม์ รวมทั้งศึกษาลักษณะทางกายภาพของถ่านกระดูกก่อนและหลังการทดลอง ซึ่งการทดลองแบบเบตช์ได้ศึกษาผลของอุณหภูมิในการเตรียมถ่านกระดูกที่อุณหภูมิต่ำ (400, 500 และ 600 องศาเซลเซียส) และศึกษาผลของความเข้มข้นโลหะหนักเริ่มต้น พีเอชและเวลากวนสัมผัส ต่อประสิทธิภาพการกำจัดโลหะหนักในน้ำ รวมทั้งการศึกษาไอโซเทอมการดูดซับ ส่วนการทดลองแบบคอลัมน์โดยใช้น้ำเสียจริงและน้ำเสียสังเคราะห์ผลการทดลองแบบแบตช์พบว่า ถ่านกระดูกกำจัดตะกั่วและแคดเมียมได้ดีที่อุณหภูมิการเตรียมการเผาที่ 500 และ 400 องศาเซลเซียสตามลำดับ เมื่อพิจารณาถึงพีเอชต่อผลของประสิทธิภาพพบว่าสำหรับตะกั่วถ่านกระดูกจะมีความสามารถในการดูดซับมากที่สุดที่พีเอช 4-6 และสำหรับแคดเมียมถ่านกระดูกจะมีความสามารถในการดูดซับมากที่สุดที่พีเอช 5-7 ผลการศึกษาไอโซเทอมการดูดซับถ่านกระดูกมีความสัมพันธ์กับไอโซเทอมการดูดซับทั้งของแลงมัวร์และฟรุนดลิช โดยเฉพาะการดูดซับของแคดเมียม ส่วนของตะกั่วมีความคลาดเคลื่อนบ้างเนื่องจากการตกตะกอนโดยมีความสามารถในการดูดซับตะกั่วสูงที่สุดที่ 617.5 มก./ก. ถ่านกระดูก และความสามารถในการดูดซับแคดเมียมสูงสุดที่ 68 มก./ก.ถ่านกระดูก จากผลการวิเคราะห์ศึกษาโครงสร้างทางกายภาพของถ่านกระดูก สรุปได้ว่าคาร์บอเนตจะมีสัดส่วนที่ลดลงเมื่ออุณหภูมิในการเผาสูงขึ้นซึ่งคาร์บอเนตที่แทรกอยู่ระหว่างโครงสร้างพันธะจะทำให้ถ่านกระดูกสามารถ ละลายน้ำได้มากขึ้น ซึ่งเป็นกลไกสสำคัญในการกำจัดโลหะหนัก และคาร์บอเนตที่อยู่ในถ่านกระดูกยังทำให้กระดูกมีรูพรุนมากขึ้นด้วย การวิเคราะห์ XRD ภายหลังการทดลอง พบว่าปฏิกิริยาการกำจัดตะกั่วเกิดจาก ปฏิกิริยาการตกตะกอน คือ ตะกั่วสามารถจับกับอพาไตท์ตกตะกอนเป็น เลดไฮดรอกซีฟอสเฟต และปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนระหว่างตะกั่วและแคลเซียมในสารประกอบแคลชเยมไฮดรอกซีอพาไตท์ซึ่งต่างจากแคดเมียมที่ไม่ลามารทตรวจพบได้เนื่องจากแคดเมียมมีกลไกการกำจัดที่แตกต่างออกไป