การกำจัดโลหะหนักออกจากกากตะกอนน้ำเสียอุตสาหกรรมด้วยกระบวนการอิเล็กโตรไคนิติก

Removal of heavy metals from industrial wastewater sludge by electrokinetic process

Name: วรพล ชมะโชติ

ThaSH: น้ำเสีย -- การกำจัดโลหะหนัก

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการกำจัดโลหะหนักออกจากกากตะกอนน้ำเสียอุตสาหกรรมด้วยกระบวนการอิเล็กโตรไคนิติก โดยใช้ถังปฏิกรณ์จำลองที่มีลักษณะเป็นคอลัมน์ ภายในบรรจุกากตะกอนที่ปนเปื้อน และที่ปลายทั้งสองข้างมีแกรไฟต์ทำหน้าที่เป็นขั้วบวกและขั้วลบ การกำจัดโลหะหนักจะใช้วิธีการผ่านกระแสไฟฟ้าเพื่อให้โลหะหนักเคลื่อนที่จากกากตะกอนไปยังขั้วไฟฟ้า โดยในการทดลองจะปรับเปลี่ยนปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพการกำจัดโลหะหนักดังนี้ 1.) ปรับเปลี่ยนค่าความต่างศักย์ 3 ค่า คือ 1, 1.5 และ 2 โวลต์ต่อเซนติเมตร 2.) ระยะเวลาการเกิดกระบวนการจะใช้เวลาตั้งแต่ 3,5 และ 7 วัน 3.) กระบวนการไหลที่ขั้วบวกจะเปรียบเทียบของเหลว 2 ชนิด คือ น้ำประปา และกรดอะซิติก จากนั้นจะทำการวิเคราะห์หาปริมาณและรูปแบบของโลหะหนักก่อนและหลังการกำจัดด้วยกระบวนการอิเล็กโตรไคนิติก ซึ่งมีด้วยกัน 3 วิธี คือ หาปริมาณโลหะหนักรวมทุกรูปแบบด้วยวิธีย่อยสลายด้วยเครื่องย่อยสลายไมโครเวฟ วิธี Waste Extraction Test (WET) และวิธีการสกัดตามลำดับขั้น จากผลการทดลอง พบว่า เมื่อใช้น้ำประปาเป็นกระบวนการไหล ที่ค่าความต่างศักย์ 2 โวลต์ต่อเซนติเมตร มีประสิทธิภาพในการกำจัดสูงสุด รองลงมา คือ 1.5 และ 1 โวลต์ต่อเซนติเมตร แสดงให้เห็นว่า กระแสไฟฟ้ามีผลต่อประสิทธิภาพ กล่าวคือ ถ้าค่ากระแสไฟฟ้าสูงขึ้นจะทำให้ประสิทธิภาพในการกำจัดดีขึ้น และเมื่อเปลี่ยนกระบวนการไหลเป็นกรดอะซิติก โดยให้ค่าความต่างศักย์ที่ 1.5 โวลต์ต่อเซนติเมตร เปรียบเทียบกับการทดลองที่มีกระบวนการไหลเป็นน้ำประปาที่ค่าความต่างศักย์เดียวกัน พบว่า การปรับเปลี่ยนมาใช้กรดอะซิติกทำให้ประสิทธิภาพในการกำจัดสูงขึ้น นอกจากนั้น ยังพบว่า รูปแบบของโลหะหนักที่สามารถกำจัดได้ง่ายที่สุด คือ รูปแบบในขั้นที่ 1 ได้แก่ รูปแบบที่ละลายน้ำ รูปแบบที่สามารถแลกเปลี่ยนได้ และรูปแบบที่จับอยู่กับคาร์บอเนต รองลงมา คือ รูปแบบที่จับอยู่กับเหล็กและแมงกานีสออกไซด์ ส่วนรูปแบบที่กำจัดได้ยาก ได้แก่ รูปแบบที่จับอยู่กับสารอินทรีย์และซัลไฟด์ และรูปแบบอื่น ๆ นอกจากนี้ยังพบว่าหลังการทดลองค่าพีเอชของกากตะกอนเปลี่ยนไป กล่าวคือ ค่าพีเอชบริเวณใกล้ขั้วบวกจะมีค่าสูงขึ้น เนื่องจากไฮดรอกซิลไอออน และบริเวณใกล้ขั้วลบค่าพีเอชจะต่ำลง เนื่องจากไฮโดรเจนไอออน และพบว่าค่ากระแสไฟฟ้าที่วัดได้ในระหว่างการทดลองมีค่าลดลงเมื่อระยะเวลาเพิ่มขึ้น เนื่องจากปฏิกิริยาอิเล็กโตรไลซิส ทำให้เกิดตะกอนไฮดรอกไซด์ขัดขวางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ทำให้ค่าความต้านทานสูงขึ้น ส่งผลทำให้ค่ากระแสไฟฟ้าลดลง

Abstract: The objective of this research was to study heavy metals removal from industrial wastewater sludge by electrokinetic process. This study used laboratory scale reactor containing contaminated sludge. Both the anode and cathode were graphite electrodes. In the experiment electrical field was applied across sludge column transport in order to heavy metals toward the electrodes. Voltage was varied at 1, 1.5 and 2 v/cm. Reaction time was varied from 3 to 7 day. Tap water and acetic acid were used as process fluid. Afterwards, the quantity and fraction of heavy metals before and after treatment was analyzed by 3 methods. The first method was microwave digestion for totals metals, the second method was Waste Extraction Test (WET) and the third method was sequential extraction for fractionated metals. The removal efficiencies of heavy metals when tap water was used as process fluid at 2 v/cm flow rate have highest efficiencies. The efficiency decreases as the tap water flow rate decreases. Electric current have an effect to heavy metals removal. When process fluid was changed to acetic acid the removal efficiencies increase. This resulted of the water electrolysis reaction in the cathode was neutralized by acetic acid. Moreover, the removal efficiency of the fractions of heavy metals depends on their mobility as follows: water soluble > exchangeable > bounded to carbonate > bounded to Fe oxide and bounded to Mn oxide > bounded to organic matter and sulfide > residual. After the experiment, pH of sludge was changed because higher OH- near cathode, and higher H+ near anode. Electrical current decreased with time because electrolysis reaction generated hydroxide precipitate, blocking transport of electron.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สถาบันวิทยบริการ

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: สุธา ขาวเธียร

Role: ที่ปรึกษา

Name: พิชญ รัชฎาวงศ์

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2550

Modified: 2554-04-11

Issued: 2554-04-11

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Voraphol_Ch.pdf	3.6 MB	163	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.036252 วินาที