การสกัดนิกเกิลออกจากกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์โดยใช้แบคทีเรีย

Abstract

กากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์ที่ใช้ในงานวิจัยนี้ นำมาจากลานตากตะกอนของระบบบำบัดน้ำเสียทางเคมีของโรงงานชุบเคลือบโลหะ ซึ่งมีความเข้มข้นนิกเกิลประมาณ 43% และมีค่าพีเอชประมาณ 8 งานวิจัยนี้มี 2 ส่วน ซึ่งทำการทดลองทั้งในระบบขวดเขย่าและคอลัมน์ ดังนี้ ส่วนที่ 1 ศึกษาการลิชชิ่งนิกเกิลออกจากกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์โดยกรดซัลฟิวริก ผลการทดลองในระบบขวดเขย่าคือ เมื่อเติมกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์ลงในสารละลายกรดซัลฟิวริกที่แปรความเข้มข้น 0.01 0.05 0.1 0.15 0.5 1 และ 5 นอร์มัล ให้มีปริมาณนิกเกิลอิออน 10 กรัมต่อลิตร พบว่าสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 5 1 และ 0.5 นอร์มัล สามารถลิชชิ่งนิกเกิลได้ 100% ภายในเวลา 24 48 และ 84 ชั่วโมง ตามลำดับ ซึ่งปริมาณการลิชชิ่งนิกเกิลโดยสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 0.5 นอร์มัลมีค่า 1.06 กรัมกรดซัลฟิวริก/กรัมกากตะกอน สำหรับการทดลองในคอลัมน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 เซนติเมตร สูง 50 เซนติเมตร ที่บรรจุกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์ 500 กรัม และใช้สารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 1 นอร์มัล ไหลผ่านด้วยอัตราการไหล 15 มล./ตร.ซม.-ชม. พบว่า สามารถลิชชิ่งนิกเกิลได้ 13.56% ภายใน 3.5 ชั่วโมง ส่วนที่ 2 ศึกษาการลิชชิ่งนิกเกิลออกจากกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์โดยเชื้อ Thiobacillus ferrooxidans และ Thiobacillus thiooxidans ทำการทดลองในระบบขวดเขย่าโดยเติมกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์ลงในสารอาหารผสมเชื้อแบคทีเรียที่แตกต่างกัน ให้มีปริมาณนิกเกิลอิออน 10 กรัมต่อลิตร พบว่า เชื้อแบคทีเรียที่ผ่านการปรับสภาพแล้วทั้งสองชนิดสามารถลิชชิ่งนิกเกิลได้ 47% ซึ่งเป็นประสิทธิภาพที่ใกล้เคียงกับการลิชชิ่งด้วยสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 0.15 นอร์มัล การลิชชิ่งนิกเกิลโดยเชื้อแบคทีเรียที่ผ่านการปรับสภาพแล้วจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าการลิชชิ่งโดยเชื้อแบคทีเรียที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ และการลิชชิ่งด้วยสารอาหารเพียงอย่างเดียวจะมีประสิทธิภาพต่ำสุด สำหรับการลิชชิ่งนิกเกิลออกจากกากตะกอนในคอลัมน์โดยเชื้อแบคทีเรียจะใช้เชื้อ T. ferrooxidans และ T. thiooxidans ที่ผ่านการปรับสภาพในสารอาหาร 9K medium และสารอาหาร thiomedium ตามลำดับ สภาวะที่เหมาะสมสำหรับการลิชชิ่งโดยเชื้อ T. ferrooxidans หาได้จากการแปรค่าอัตราการไหลที่ 5 10 15 และ 20 มล./ตร.ซม.-ชม. ปริมาณเชื้อเริ่มต้น 10% และ 20%(v/v) ปริมาณเหล็กเฟอร์รัส 4 10 20 30 40 และ 50 กรัม/ลิตร และปริมาณกากตะกอน 250 และ 500 กรัม ผลการทดลองพบว่าสภาวะที่เหมาะสม คือ การใช้สารอาหาร 9K medium ผสมเชื้อ T. ferroxidans 20%(v/v) ปริมาตร 1 ลิตร ไหลผ่านกากตะกอน 250 กรัม ที่บรรจุในคอลัมน์ด้วยอัตราการไหล 15 มล./ตร.ซม.-ชม. ปริมาณเหล็กเฟอร์รัส 30 กรัม/ลิตร และควบคุมพีเอชของสารละลาย 2.5-3.0 ซึ่งวันที่ 150 ของการทดลอง สามารถลิชชิ่งนิกเกิลออกจากกากตะกอนได้ 32.90% สำหรับการลิชชิ่งโดยสารอาหาร thiomedium ผสมเชื้อ T. thiooxidans 20%(v/v) ปริมาตร 1 ลิตร ไหลผ่านคอลัมน์ซึ่งบรรจุการตะกอน 250 กรัม ที่ผสมผงซัลเฟอร์ 0.2 กรัม/กรีมกากตะกอน ที่อัตราไหล 15 มล./ตร.ซม.-ชม. และควบคุมพีเอชของสารละลาย 1.5-2.0 พบว่า สามารถลิชชิ่งนิกเกิลได้ 37.92% ภายใน 150 วัน สำหรับการลิชชิ่งนิดเกิลออกจากตะกอนในระบบขวดเขย่า พบว่า การใช้กรดซัลฟิวริก การใช้เชื้อ T.ferrooxidant และ T.thiooxidans มีค่าใช้จ่าย 19 99 และ 160บาท/กิโลกรัมกากตะกอน ตามลำดับ นั่นคือเชื้อ T.ferrooxidant และ T.thiooxidans มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการลิชชิ่งด้วยกรดซัลฟิวริก 5 และ 8 เท่า ตามลำดับ สำหรับการ ลิชชิ่งนิกเกิลออกจากกากตะกอนในคอลัมน์ พบว่า การใช้กรดซัลฟิวริก การใช้เชื้อ T.ferrooxidant และการใช้เชื้อ T.thiooxidans มีค่าใช้จ่าย 97 174 และ 163 บาท/กิโลกรัมการกตะกอน ตามลำดับ นั่นคือเชื้อ T.ferrooxidant และ T.thiooxidans มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการลิชชิ่งด้วยกรดซัลฟิวริกประมาณ 2 เท่า