การวิเคราะห์กลไกการแยกสาหร่ายออกจากเฟสของเหลวด้วยกระบวนการทำให้ลอยด้วยอากาศละลาย ทางด้านรูปแบบการไหลและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

Abstract

กระบวนการทำให้ลอยมีประสิทธิภาพสูงในการแยกอนุภาคขนาดเล็ก และมีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายมากขึ้น การผสมผสานกระบวนการทางเคมี กระบวนการทำให้ลอย และกระบวนการแยกทางกายภาพ เข้าด้วยกัน (Hybrid process) ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้งาน ในการแยกอนุภาคต่างๆ ได้อย่างหลากหลาย เช่น สาหร่าย น้ำมัน อนุภาคความขุ่น เป็นต้น ซึ่งรูปแบบการไหลของของไหลในถังปฏิกิริยามีผลต่อประสิทธิภาพการแยกอนุภาคด้วยกระบวนการทำให้ลอยด้วยอากาศละลาย งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษารูปแบบการไหลภายในถังปฏิกิริยาแบบผสมผสาน ปัจจัยทางอุทกพลศาสตร์ของถังปฏิกิริยาแบบผสมผสานที่มีผลต่อรูปแบบการไหลในเทอมของค่า Dispersion number (d; D/uL) ได้แก่ อัตราการไหลของของเหลว อัตราการไหลของน้ำอัดความดัน อัตราการไหลของอากาศที่ส่วนสัมผัส ชนิดของหัวกระจายอากาศ และอัตราการไหลของอากาศที่ส่วนแยก ด้วยโมเดลทางทฤษฎีแบบ Dispersion model และทฤษฎีการออกแบบการทดลอง (DOE) ประสิทธิภาพการแยกเซลล์สาหร่ายและอนุภาคความขุ่นออกจากเฟสของเหลวด้วยกระบวนการโคแอกกูเลชั่นร่วมกับกระบวนการทำให้ลอยด้วยอากาศละลาย โดยใช้สารส้มและแคลเซียมคลอไรด์เป็นสารโคแอกกูแลนท์ และความสัมพันธ์ระหว่างรูปแบบการไหลกับประสิทธิภาพการแยกอนุภาคของถังปฏิกิริยาแบบผสมผสาน ผลการทดลองบ่งชี้ว่าถังปฏิกิริยาแบบผสมผสานมีลักษณะเป็นถังปฏิกิริยาแบบท่อที่มีการแพร่กระจายของสารมาก อัตราการไหลของน้ำอัดความดันมีผลต่อค่า D/uL ในรูปแบบสมการเชิงเส้น โดยที่ค่า D/uL แปรผกผันกับอัตราการไหลของน้ำอัดความดัน ส่วนอัตราการไหลของอากาศที่ส่วนสัมผัสและอัตราการไหลของอากาศที่ส่วนแยกมีผลต่อค่า D/uL ในรูปแบบสมการกำลังสอง สำหรับการแยกอนุภาคออกจากเฟสของเหลวด้วยกระบวนการโคแอกกูเลชั่นร่วมกับกระบวนการทำให้ลอยด้วยอากาศละลาย ถ้าใช้สารส้มเป็นสารโคแอกกูแลนท์ จะได้ประสิทธิภาพการแยกอนุภาคความขุ่นและเซลล์สาหร่าย 70.9% และ 75% ตามลำดับ ถ้าใช้แคลเซียมคลอไรด์เป็นสารโคแอกกูแลนท์ จะได้ประสิทธิภาพการแยกอนุภาคความขุ่นและเซลล์สาหร่าย 73.7% และ 75.6% ตามลำดับ ซึ่งค่า D/uL ของถังปฏิกิริยาแบบผสมผสานที่เหมาะสมในการแยกเซลล์สาหร่ายและอนุภาคความขุ่นออกจากเฟสของเหลวด้วยกระบวนการทำให้ลอยด้วยอากาศละลายอยู่ในช่วง 0.105-0.107