การพัฒนากระบวนการร่วมทางกายภาพ-เคมีเพื่อผลิตน้ำหล่อเย็นและน้ำในหม้อไอน้ำจากน้ำใต้ดิน

Abstract

ปัญหาหนึ่งที่มักพบในการนำน้ำบาดาลมาใช้เป็นน้ำทดแทน (Makeup Water) ในระบบหล่อเย็นและหม้อไอน้ำ คือ ความกระด้างของน้ำ ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดตะกรันในระบบ งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพในการกำจัดความกระด้างและซิลิกาในน้ำบาดาลด้วยกระบวนการผสมผสานระหว่างกระบวนการทางเคมีและนาโนฟิลเตรชัน โดยทำการทดลองกับน้ำบาดาลสังเคราะห์ที่มีคุณภาพคล้ายกับน้ำบาดาลตัวอย่าง สารเคมีที่ใช้ในการทดลองกระบวนการทางเคมี ได้แก่ 1) ปูนขาว 2) สารส้ม 3) PACl 4) ปูนขาวร่วมกับสารส้ม และ 5) ปูนขาวร่วมกับ PACl โดยตัวแปรที่พิจารณาในการศึกษานี้ ได้แก่ คุณภาพน้ำหลังผ่านกระบวนการทางเคมี-นาโนฟิลเตรชัน และการอุดตันของนาโนฟิลเตรชันเมมเบรน โดยพิจารณาจากพารามิเตอร์ ดังต่อไปนี้ 1) ค่าฟลักซ์ของน้ำสะอาดที่ถูกเทียบค่าด้วยน้ำ DI (Normality Flux, J/J0) 2) อัตราการไหลของน้ำสะอาดที่ถูกเทียบค่า (Normalized Permeate Flow, NPF) และ 3) การวิเคราะห์พื้นผิวเมมเบรนด้วย SEM-EDX

ผลการศึกษาพบว่า ในกระบวนการทางเคมี ที่ปริมาณปูนขาว 360 มก./ล. (mg/l) และ PACl 1.2x10-4 โมลอลูมินัม/ล. (mol Al/l) มีประสิทธิภาพสูงที่สุดในการกำจัดความกระด้างทั้งหมดและซิลิกา ทั้งนี้กระบวนการผสมผสานระหว่างกระบวนการทางเคมีและนาโนฟิลเตรชันสามารถกำจัดความกระด้างทั้งหมดและซิลิการวมได้มากกว่า 96.3±0.0 และ 70.8±0.1 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ โดยน้ำหลังผ่านการบำบัดมีความกระด้างและปริมาณซิลิกาผ่านมาตรฐานคุณภาพน้ำสำหรับระบบหล่อเย็นของ Japan Refrigeration and Air Conditioning Industry Association (JRA) นอกจากนี้กระบวนการทางเคมีโดยการเติมปูนขาวร่วมกับ PACl ยังช่วยลดการเกิดการอุดตันของนาโนฟิลเตรชันเมมเบรน ส่งผลให้นาโนฟิลเตรชันเมมเบรนมีอัตราการนำน้ำกลับสูงที่สุด ที่มากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ และที่อัตราการน้ำกลับดังกล่าว %J/J0 และ %NPF ลดลง 6.0 และ 0.6 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ซึ่งผลการทดลองสอดคล้องกับผลการวิเคราะห์พื้นผิวของเมมเบรนด้วย SEM-EDX พบว่าฟาวแลนท์ที่ผิวเมมเบรนมีลักษณะเป็นคราบ ไม่เห็นเป็นผลึกที่ชัดเจน ซึ่งแตกต่างจากกรณีน้ำที่ไม่ผ่านกระบวนการทางเคมี ซึ่งจะเห็นผลึกได้ชัดและรวมตัวเป็นชั้นหนา