การจัดการเทคโนโลยีในฟาร์มสุกรเพื่อประสิทธิภาพระบบแก๊สชีวภาพ : รายงานฉบับสมบูรณ์

Abstract

งานวิจัยนี้ในปีที่ 1 นี้ได้เตรียมเมมเบรนฐานไคโตซานเพื่อนามาใช้ในการแยกแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากแก๊สมีเทนในระบบแก๊สชีวภาพ ไคโตซานที่ใช้มีมวลโมเลกุลและ ร้อยละการกาจัดหมู่แอซีทิล เท่ากับ 9.5x10⁵ ดอลตัน และ 90±5 ตามลาดับ สารซีโอไลต์เอที่ใช้มี ขนาดของรูพรุน พื้นที่ผิว และปริมาตรรูพรุน เท่ากับ 2551.6 อังสตรอม 13.9 ตารางเมตรต่อกรัม และ 0.0137 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อกรัม ตามลาดับ เมมเบรนที่เตรียมขึ้นในงานวิจัยนี้ ได้แก่ เมมเบรนเชื่อมขวางไคโตซาน เมมเบรนไม่เชื่อมขวางไคโตซาน, เมมเบรนเชื่อมขวางไคโตซาน–ซีโอ ไลต์, เมมเบรนไม่เชื่อมขวางไคโตซาน–ซีโอไลต์ และเมมเบรนเชื่อมขวางไคโตซาน–ซีโอไลต์ชนิด บวมตัวด้วยน้า ในการเชื่อมขวางเมมเบรนไคโตซานใช้สารละลายกรดซัลฟิวริกร้อยละ 4 โดย น้าหนัก ปริมาณการใช้ซีโอไลต์เอร้อยละ 10–40 โดยน้าหนักของน้าหนักไคโตซาน ได้ทดสอบ สมบัติต่าง ๆ ของเมมเบรน ได้แก่ โครงสร้างทางเคมี, ปริมาณการดูดซับน้าในเมมเบรน, ลักษณะ สัณฐานวิทยา, ความสามารถทนต่อแรงดึง, ค่าการซึมผ่านแก๊ส และค่าการเลือกสรรคู่แก๊ส พบว่าผลของการเติมซีโอไลต์ทาให้ปริมาณการดูดซับน้าในเมมเบรนและค่าการเลือกสรรคู่แก๊ส เพิ่มขึ้น แต่ค่าความสามารถทนต่อแรงดึงและค่าการซึมผ่านแก๊สลดลง ผลการศึกษาพบว่า เมมเบรนที่มีศักยภาพมากที่สุดคือเมมเบรนเชื่อมขวางไคโตซาน–ซีโอไลต์ ที่มีปริมาณของซีโอไลต์ ร้อยละ 40 โดยน้าหนักของน้าหนักไคโตซาน โดยที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส และความดัน 1 บาร์ เมื่อใช้เมมเบรนแห้งทดสอบกับแก๊สแห้งให้ค่าการซึมผ่านแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์, มีเทน, ไฮโดรเจน และไนโตรเจน เท่ากับ 66.8±6.4, 4.0±0.6, 387.5±26.1 และ 7.4±0.6 แบเรอร์ ตาม ลาดับ ค่าการเลือกสรรแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ต่อมีเทน, ไฮโดรเจนต่อมีเทน และไนโตรเจนต่อ มีเทน เท่ากับ 16.5±1.6, 96.9±1.5 และ 1.9±0.1 ตามลาดับ แต่ผลข้างต้นจะเปลี่ยนไปถ้า เมมเบรนและ/หรือแก๊สไม่แห้ง โดยกรณีที่ใช้แก๊สเปียกและเมมเบรนเปียก ค่าการซึมผ่านแก๊ส และค่าการเลือกสรรคู่แก๊ส จะเป็น 788.0±17.8 แบเรอร์, 20.6±2.2 แบเรอร์, 2102.1±31.8 แบเรอร์, 33.7±0.9 แบเรอร์, 38.2±0.2, 101.9±0.3 และ 1.6±0.1 ตามลาดับ ผลการศึกษา สมรรถนะการแยกแก๊สของเมมเบรน 2 ชนิด คือเมมเบรนเชื่อมขวางไคโตซาน และเมมเบรน เชื่อมขวางไคโตซาน–ซีโอไลต์ ที่มีปริมาณของซีโอไลต์ร้อยละ 40 โดยน้าหนัก จากระบบบ่อแก๊ส ชีวภาพของฟาร์มสุกรกรณีศึกษาพบว่าเมมเบรนเชื่อมขวางไคโตซาน–ซีโอไลต์ มีค่าสมรรถนะ การแยกแก๊สสูงกว่าเมมเบรนเชื่อมขวางไคโตซานสอดคล้องกับสมรรถนะการแยกอุดมคติ และ สอดคล้องกับสมรรถนะการแยกอุดมคติจากเมมเบรนแห้ง/แก๊สแห้ง