การสกัดนิกเกิลออกจากกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์โดยใช้แบคทีเรีย

Bacterial leaching of nickel from nickel hydroxide sludge

Name: ธนียา เหงี่ยมวิจาวัฒ

ThaSH: น้ำเสีย -- การบำบัด -- การกำจัดโลหะหนัก

ThaSH: นิเกิล

ThaSH: แบคทีเรีย

ThaSH: นิเกิลไฮดรอกไซด์

ThaSH: ออกซิเดชัน

Abstract: กากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์ที่ใช้ในงานวิจัยนี้ นำมาจากลานตากตะกอนของระบบบำบัดน้ำเสียทางเคมีของโรงงานชุบเคลือบโลหะ ซึ่งมีความเข้มข้นนิกเกิลประมาณ 43% และมีค่าพีเอชประมาณ 8 งานวิจัยนี้มี 2 ส่วน ซึ่งทำการทดลองทั้งในระบบขวดเขย่าและคอลัมน์ ดังนี้ ส่วนที่ 1 ศึกษาการลิชชิ่งนิกเกิลออกจากกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์โดยกรดซัลฟิวริก ผลการทดลองในระบบขวดเขย่าคือ เมื่อเติมกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์ลงในสารละลายกรดซัลฟิวริกที่แปรความเข้มข้น 0.01 0.05 0.1 0.15 0.5 1 และ 5 นอร์มัล ให้มีปริมาณนิกเกิลอิออน 10 กรัมต่อลิตร พบว่าสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 5 1 และ 0.5 นอร์มัล สามารถลิชชิ่งนิกเกิลได้ 100% ภายในเวลา 24 48 และ 84 ชั่วโมง ตามลำดับ ซึ่งปริมาณการลิชชิ่งนิกเกิลโดยสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 0.5 นอร์มัลมีค่า 1.06 กรัมกรดซัลฟิวริก/กรัมกากตะกอน สำหรับการทดลองในคอลัมน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 เซนติเมตร สูง 50 เซนติเมตร ที่บรรจุกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์ 500 กรัม และใช้สารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 1 นอร์มัล ไหลผ่านด้วยอัตราการไหล 15 มล./ตร.ซม.-ชม. พบว่า สามารถลิชชิ่งนิกเกิลได้ 13.56% ภายใน 3.5 ชั่วโมง ส่วนที่ 2 ศึกษาการลิชชิ่งนิกเกิลออกจากกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์โดยเชื้อ Thiobacillus ferrooxidans และ Thiobacillus thiooxidans ทำการทดลองในระบบขวดเขย่าโดยเติมกากตะกอนนิกเกิลไฮดรอกไซด์ลงในสารอาหารผสมเชื้อแบคทีเรียที่แตกต่างกัน ให้มีปริมาณนิกเกิลอิออน 10 กรัมต่อลิตร พบว่า เชื้อแบคทีเรียที่ผ่านการปรับสภาพแล้วทั้งสองชนิดสามารถลิชชิ่งนิกเกิลได้ 47% ซึ่งเป็นประสิทธิภาพที่ใกล้เคียงกับการลิชชิ่งด้วยสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 0.15 นอร์มัล การลิชชิ่งนิกเกิลโดยเชื้อแบคทีเรียที่ผ่านการปรับสภาพแล้วจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าการลิชชิ่งโดยเชื้อแบคทีเรียที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ และการลิชชิ่งด้วยสารอาหารเพียงอย่างเดียวจะมีประสิทธิภาพต่ำสุด สำหรับการลิชชิ่งนิกเกิลออกจากกากตะกอนในคอลัมน์โดยเชื้อแบคทีเรียจะใช้เชื้อ T. ferrooxidans และ T. thiooxidans ที่ผ่านการปรับสภาพในสารอาหาร 9K medium และสารอาหาร thiomedium ตามลำดับ สภาวะที่เหมาะสมสำหรับการลิชชิ่งโดยเชื้อ T. ferrooxidans หาได้จากการแปรค่าอัตราการไหลที่ 5 10 15 และ 20 มล./ตร.ซม.-ชม. ปริมาณเชื้อเริ่มต้น 10% และ 20%(v/v) ปริมาณเหล็กเฟอร์รัส 4 10 20 30 40 และ 50 กรัม/ลิตร และปริมาณกากตะกอน 250 และ 500 กรัม ผลการทดลองพบว่าสภาวะที่เหมาะสม คือ การใช้สารอาหาร 9K medium ผสมเชื้อ T. ferroxidans 20%(v/v) ปริมาตร 1 ลิตร ไหลผ่านกากตะกอน 250 กรัม ที่บรรจุในคอลัมน์ด้วยอัตราการไหล 15 มล./ตร.ซม.-ชม. ปริมาณเหล็กเฟอร์รัส 30 กรัม/ลิตร และควบคุมพีเอชของสารละลาย 2.5-3.0 ซึ่งวันที่ 150 ของการทดลอง สามารถลิชชิ่งนิกเกิลออกจากกากตะกอนได้ 32.90% สำหรับการลิชชิ่งโดยสารอาหาร thiomedium ผสมเชื้อ T. thiooxidans 20%(v/v) ปริมาตร 1 ลิตร ไหลผ่านคอลัมน์ซึ่งบรรจุการตะกอน 250 กรัม ที่ผสมผงซัลเฟอร์ 0.2 กรัม/กรีมกากตะกอน ที่อัตราไหล 15 มล./ตร.ซม.-ชม. และควบคุมพีเอชของสารละลาย 1.5-2.0 พบว่า สามารถลิชชิ่งนิกเกิลได้ 37.92% ภายใน 150 วัน สำหรับการลิชชิ่งนิดเกิลออกจากตะกอนในระบบขวดเขย่า พบว่า การใช้กรดซัลฟิวริก การใช้เชื้อ T.ferrooxidant และ T.thiooxidans มีค่าใช้จ่าย 19 99 และ 160บาท/กิโลกรัมกากตะกอน ตามลำดับ นั่นคือเชื้อ T.ferrooxidant และ T.thiooxidans มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการลิชชิ่งด้วยกรดซัลฟิวริก 5 และ 8 เท่า ตามลำดับ สำหรับการ ลิชชิ่งนิกเกิลออกจากกากตะกอนในคอลัมน์ พบว่า การใช้กรดซัลฟิวริก การใช้เชื้อ T.ferrooxidant และการใช้เชื้อ T.thiooxidans มีค่าใช้จ่าย 97 174 และ 163 บาท/กิโลกรัมการกตะกอน ตามลำดับ นั่นคือเชื้อ T.ferrooxidant และ T.thiooxidans มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการลิชชิ่งด้วยกรดซัลฟิวริกประมาณ 2 เท่า

Abstract: Nickel hydroxide sludge samples used in this research were obtained from a sand dring bed of chemical wastewater treatment plant for a nickel eletroplating process containing 43% nickel. Its pH was around 8. This research consist of two parts which in both of shake flask and column. The first part of this research is to study the leaching efficiency of nickel hydroxide sludge by sulfuric acid. The experiment in shake flask was carried out using nickel hydroxide sludge which containing nickel ion at 10 g/L by varying the concentration sulfuric acid at 0.01, 0.05, 0.1, 0.15, 0.5, 1 and 5N. The result indicated that the concentration of sulfuric acid at 5, 1 and 0.5N can achieve 100% leaching efficiency within 24, 48 and 84 hours respectively. The concentration of sulfuric acid at 0.5N can consume 1.06 g.H2SO4per g. sludge. The experiment in column was carried out using 500 g. of nickel hydroxide sludge in a column 5 cm. in diameter with 50 cm. height by using 1N H2SO4 at flow rate of 15 ml/cm2-hr. It can leach nickel at 13.56% within 3.5 hours. The other part of this research is bacterial leaching of nickel from nickel hydroxide sludge by Thiobacillus ferrooxidans and Thiobacillus thiooxidans. The experiment in shake flask was carried out using nickel hydroxide sludge which containing 10 g/L of nickel ion in different culture with bacterial. The adapted strain of both types of Thiobacillus spp. have 47% efficiency in leaching nickel which cooresponds to the sulfuric acid concentration of 0.15N and is higher than for nonadapted bacteria and the sterile control, respectively. The experiment in column was carried out nickel hydroxide sludge in the same size of column as the first experiment using an adapted strain of T. ferrooxidans and T. thiooxidans in 9K medium and thiomedium, respectively. The optimum condition for T. ferrooxidans was obtained by varying flow rate at 5, 10, 15 and 20 ml/cm2-hr, the inoculum amount of T. ferrooxidans at 10% and 20%(v/v); ferrous iron in 9K medium at 4, 10, 20, 30, 40 and 50 g/L; and quantity of sludge at 250 and 500 g. per column. The result indicated that the optimum condition were at a flow rate of 15 ml/cm2-hr, with 20%(v/v) innoculum and the concentration of ferrous iron at 30 g/L, under which T. ferrooxidans can leach nickel from nickel hydroxide sludge 250 g. per column at 32.90% whithin 150 days. The controlled pH of the aforemention step is between 2.5-3.0. The efficiency of nickel leaching from the sludge mixed with sulfer 0.2 g./g. sludge packed in column with T. thiooxidans was higher, with 37.92% leaching whithin 150 days at a flow rate of 15 ml/cm2-hr, with 20%(v/v) innoculum, 250 g. sludge per column and a controlled pH of 1.5-2.0 at the column inlet. The cost of bacterial leaching which in both of shake flask and column was found to be lower in chemical leaching by sulfuric acid. The cost of leaching nickel from nickel hydroxide sludge by sulfuric acid, T. ferrooxidans and T. thiooxidans. which in shake flask experiment were 19, 99 and 160 baht per kg. of sludge, respectively and which in column experiment were 97, 174 and 163 baht per kg. of sludge, respectively.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: เพ็ชรพร เชาวกิจเจริญ

Role: ที่ปรึกษา

Name: ไพทิพย์ ธีรเวชญาณ

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2541

Modified: 2560-02-15

Issued: 2560-01-29

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9746399519

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/9883

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Thaneeya_Ng_front.pdf	1.39 MB	1	2017-06-17 16:18:00
2	Thaneeya_Ng_ch1.pdf	802.36 KB	1	2017-06-17 16:18:00
3	Thaneeya_Ng_ch2.pdf	1.75 MB	2	2017-06-17 16:18:00
4	Thaneeya_Ng_ch3.pdf	1.3 MB	1	2017-06-17 16:17:59
5	Thaneeya_Ng_ch4.pdf	2.88 MB	1	2017-06-17 16:17:59
6	Thaneeya_Ng_ch5.pdf	816.83 KB	1	2017-06-17 16:17:59
7	Thaneeya_Ng_ch6.pdf	713.57 KB	1	2017-06-17 16:17:58
8	Thaneeya_Ng_back.pdf	2.57 MB	1	2017-06-17 16:17:58

ใช้เวลา

0.026972 วินาที