การวิเคราะห์กลไกการดูดซึมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวิธีทางกายภาพและทางเคมีในคอลัมน์แบบฟองอากาศและคอลัมน์แบบอากาศยก

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษากลไกการดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยคอลัมน์แบบฟองอากาศและคอลัมน์แบบอากาศยก โดยการพิจารณาหัวกระจายอากาศร่วมกับการใช้ตัวกลางพลาสติกที่เหมาะสม โดยขั้นตอนแรกศึกษาผลกระทบจากหัวกระจายอากาศที่มีรูกระจายอากาศขนาดแตกต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อค่าพารามิเตอร์ตัวแปรด้านอุทกพลศาสตร์และการถ่ายเทมวลสารของฟองอากาศ หลังจากนั้นศึกษาผลกระทบจากตัวกลางพลาสติกโพลีไพลีน 4 รูปทรงและปริมาณ 2-10% โดยปริมาตร ร่วมกับหัวกระจายอากาศที่ได้จากการผลการทดลองในขั้นตอนแรก และวิเคาระห์ตัวแปรด้านอุทกพลศาสตร์เช่นเดียวกับขั้นตอนแรก ต่อมาจะศึกษาประสิทธิภาพการดูดซึม CO2 ด้วย MEA และ Na2CO3 โดยผลประสิทธิภาพดีที่สุดจะนำไปทดลองร่วมกับตัวกลาง และสุดท้ายเป็นวิเคราะห์ผลเปรียบเทียบคอลัมน์ทั้ง 2 ชนิด ซึ่งจากผลวิจัยพบว่า หัวกระจายแบบ Rigid ขนาดใหญ่ เป็นหัวกระจายที่ใช้พลังงานน้อยที่สุดและให้ค่าสัมประสิทธิการถ่ายเทมวลรวมดีที่อัตราการไหล 12.5 ลิตรต่อนาทีขึ้นไป นอกจากนี้ประสิทธิภาพการถ่ายเทมวลสูงขึ้นเมื่อใช้ร่วมกับตัวกลางพลาสติกที่มีความพรุนสูงในงานวิจัยนี้ คือ ตัวกลางทรงกระบอกกลวง และส่งผลให้ประสิทธิภาพดีขึ้นอีกเมื่อใช้ปริมาณตัวกลางที่ 5 – 10 เปอร์เซนต์โดยปริมาตร ทั้งนี้ เมื่อทดลองเฟสของเหลวด้วยสารละลาย พบว่า MEA ให้ประสิทธิ์ภาพการดูดซึมสูงกว่า Na2CO3 ที่ความเข้มข้น 1% โดยปริมาตร ซึ่งเมื่อนำ MEA ทดลองร่วมกับตัวกลางพบว่าประสิทธิภาพการดูดซึม CO2 สูงถึง 92% อย่างไรก็ตามการเติมตัวกลางในระบบที่เฟสของเหลวเป็นสารละลายส่งผลให้ประสิทธิภาพการดูดซึมเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย 2 -5% เท่านั้น ทั้งนี้อาจเป็นเพราะว่าเฟสของเหลวเปลี่ยนจากน้ำประปาเป็นสารละลายทำให้ความหนาแน่นและแรงตึงผิวของน้ำเปลี่ยนไป ตัวกลางพลาสติกส่วนใหญ่จึงลอยขึ้นด้านบนผิวของระบบ เมื่อเปรียบเทียบทั้ง 2 คอลัมน์ พบว่า คอลัมน์แบบฟองอากาศอาจจะเหมาะในการใช้งานกับระบบที่ใช้อัตราการไหลต่ำๆ เนื่องจากฟองอากาศสามารถเคลื่อนที่ได้อิสระและมีทั่วถึงมากกว่า ส่วนคอลัมน์แบบอากาศยกเหมาะสมในการใช้งานกับระบบที่ต้องการอัตรการไหลของก๊าซสูงๆ เพื่อที่จะให้ฟองอากาศเคลื่อนที่ไหลวนได้ทั้งระบบ