Oxidation of 2,6-dimethylaniline by fluidized-bed fenton process

การออกซิเดชันสาร 2,6-ไดเมธิลอะนิลีนโดยกระบวนการฟลูอิดไดซ์เบดเฟนตัน

Name: Sutthinee Narkwittaya

ThaSH: Fenton process

ThaSH: Fluidized-bed fenton process

Abstract: Fenton reaction is a process among advanced oxidation processes (AOPs) by using hydrogen peroxide and ferrous ion as Fenton’s reagent to generate hydroxyl radicals (•OH) which is more effective to oxidize organics. The disadvantage of Fenton process is that it produces large amount of sludge. Fluidized-bed Fenton process is an alternative process to decrease iron sludge by using carriers to let iron crystallized on the surface of carrier. In this study, target compound is 2,6-dimethylaniline which is carcinogen and difficult to be degraded because of aromatic benzene with amine and 2 methyl groups. First, comparable carriers were investigated by degradation of 2,6-dimethylaniline, total iron, and ferrous ion. Efficiency of 2,6-dimethylaniline removal by using alumina dioxide was 99.13% and pH value change from 2 to 3.5 that it was different from gravel carriers. The Ca element in gravel carriers had affected pH value to change from pH 2 to 5 because carbonate in gravels dissolved in acid solution to carbon dioxide that tended to make up the alkalinity in the system. With examining the effect of pH, it was found that pH 3 was the optimum value to remove not only 2,6-dimethylaniline to 96.04% within first 5 minutes and 100% in 150 minutes, but also total iron and ferrous ion concentration. Moreover, the kinetic study was investigated by varying ferrous ion, hydrogen peroxide and 2,6-dimethylaniline concentrations. The calculation was examined from pseudosecond order in 5 minutes and the kinetics equation is proposed as followings: -d[2,6-DMA]/dt = 4.10x10^(-2)x[Fe2+]^2.55x[H2O2]^1.95x[2,6-DMA]^0.28 The optimum concentration of ferrous ion and hydrogen peroxide concentrations to degrade 1 mM of 2,6-dimethylaniline at pH 3 were 2.5 mM and 10 mM, respectively. When using this condition to compare between fluidized-bed Fenton and Fenton processes in 150 minutes, the efficiency of 2,6-dimethylaniline removal were 100% and 88.54%, respectively. Therefore, fluidized-bed Fenton process is superior to Fenton process.

Abstract: กระบวนการเฟนตันคือกระบวนการออกซิเดชันขั้นสูงโดยใช้สารไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ทำปฏิกิริยากับเฟอร์รัสไอออนผลิตได้ไฮดรอกซิลเรดดิคัล (•OH) ซึ่งเป็นตัวออกซิไดส์สารอินทรีย์ ในการทดลองนี้เลือกใช้สาร 2,6-ไดเมธิลอะนิลีนซึ่งมีโครงสร้างแบบวงเบนซีนต่อกับเอมีนและเมธิล 2 ตัว เป็นสารที่มีความเป็นพิษและกำจัดยาก การย่อยสลายสาร 2,6-ไดเมธิลอะนิลีนนี้ทดสอบในกระบวนการฟลูอิดไดซ์เบดเฟนตันซึ่งมีความสามารถในการลดตะกอนที่เกิดจากกระบวนการเฟนตัน โดยตะกอนเหล็กจะเคลือบอยู่บนผิวตัวกลางและสามารถสลายตัวกลับมาทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้อีกครั้ง ดังนั้นตัวกลางที่ใช้ในกระบวนการฟลูอิดไดซ์เบดเฟนตันจึงทำการทดสอบในงานทดลองนี้ โดยเปรียบเทียบตัวกลาง 6 ชนิดคือ อะลูมินาไดออกไซด์, ซิลิกาไดออกไซด์, กรวดสีดำ, กรวดสีขาว, กรวดสีน้ำตาล และกรวดหลากสี พบว่ากรวดที่ใช้มีประสิทธิภาพในการกำจัดสาร 2,6-ไดเมธิลอะนิลีนได้ประมาณ 95.90-100% และความสามารถในการเคลือบบนผิวตัวกลางของเหล็กโดยวัดจากปริมาณการลดลงของเหล็กทั้งหมด พบว่าเหล็กสามารถเคลือบบนผิวตัวกลางกรวดสีดำและกรวดสีขาวได้ประมาณ 21.70% และ 24.54% แต่กรวดที่ใช้ในการทดลองนี้มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงค่าพีเอชเนื่องจากพบส่วนประกอบของแคลเซียม, คาร์บอน และออกซิเจนจากการตรวจสอบด้วยเครื่อง XRD ซึ่งทำให้กระบวนการนี้เกิดความเป็นด่างและความกระด้างจากคาร์บอเนตและแคลเซียม พีเอชจึงเปลี่ยนแปลงจากประมาณ 2 ถึงพีเอชประมาณ 5 ซึ่งไม่เหมาะสมต่อกระบวนการฟลูอิดไดซ์เบดเฟนตันเนื่องจากมีตะกอนที่เกิดจากการสลายตัวของกรวดเพิ่มขึ้นจำนวนมาก และคาร์บอเนตที่เกิดจากการสลายตัวของกรวดในกรดเป็นตัวกำจัดไฮดรอกซิลเรดดิคัลที่เป็นตัวออกซิไดส์สารอินทรีย์ และพีเอชมากกว่า 5 มีผลต่อการละลายและตกตะกอนของเหล็กเฟอร์รัสซึ่งสามารถละลายได้ที่พีเอชต่ำกว่า 3.5 ส่วนอะลูมินาไดออกไซด์และซิลิกาไดออกไซด์มีผลต่อค่าพีเอชไม่มากนักโดยเพิ่มจากพีเอชประมาณ 2 ถึงพีเอชประมาณ 3.5 และอะลูมินาไดออกไซด์มีประสิทธิภาพในการกำจัดสาร 2,6-ไดเมธิลอะนิลีน 99.13% ซึ่งสูงกว่าซิลิกาไดออกไซด์ที่มีประสิทธิภาพ 84.68% ในการทดลองนี้จึงเลือกใช้อะลูมินาไดออกไซด์เป็นตัวกลาง จากนั้นทำการแปรผันหาค่าพีเอชที่เหมาะสม โดยพบว่าพีเอช 3 มีความเหมาะสมเนื่องจากเหล็กสามารถเคลือบบนผิวตัวกลางได้ประมาณ 28.40% และสาร 2,6-ไดเมธิลอะนิลีนลดลงถึง 100% ต่อมาทำการแปรผันค่าความเข้มข้นของเฟอร์รัสไอออน, ความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นอัตราส่วนไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ต่อเฟอร์รัสไอออน และสุดท้ายแปรผันค่าความเข้มข้นของสาร 2,6-ไดเมธิลอะนิลีน เมื่อได้กราฟเปรียบเทียบประสิทธิภาพการกำจัดสาร 2,6-ไดเมธิลอะนิลีน (C/C0) ต่อเวลา (Time) จากแต่ละส่วนแล้วจึงนำมาคำนวณหาสมการจลนพลศาสตร์ในเวลา 5 นาทีแรก ได้ดังสมการนี้ -d[2,6-DMA]/dt = 4.10x10^(-2)x[Fe2+]^2.55x[H2O2]^1.95x[2,6-DMA]^0.28 และเลือกค่าความเข้มข้นที่เหมาะสมจากแต่ละส่วนนำมาทดลองเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพระหว่างกระบวนการฟลูอิดไดซ์เบดเฟนตันและเฟนตัน ดังสภาวะนี้ สาร 2,6-ไดเมธิลอะนิลีน 1 มิลลิโมลาร์, เฟอร์รัสไออน 2.5 มิลลิโมลาร์ และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 10 มิลลิโมลาร์ ที่พีเอช 3 เป็นเวลา 150 นาทีซึ่งพบว่าประสิทธิภาพการกำจัดสาร 2,6-ไดเมธิลอะนิลีนของกระบวนการฟลูอิดไดซ์เบดเฟนตันคือ 100% ซึ่งสูงกว่ากระบวนการเฟนตันที่มีประสิทธิภาพ 88.54%

Chulalongkorn University. Center of Academic Resources

Address: BANGKOK

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: Chavalit Ratanatamskul

Role: Advisor

Name: Ming-Chun Lu

Role: Advisor

Created: 2008

Modified: 2554-01-04

Issued: 2011-01-03

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Environmental Engineering

Grantor: Chulalongkorn University

©copyrights Chulalongkorn University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Sutthinee_na.pdf	1.53 MB	33	2019-01-21 14:12:26

ใช้เวลา

0.034617 วินาที