Production of bagasse fly ash activated carbon for decolorization of sugar syrup

การผลิตถ่านกัมมัมต์จากเถ้าลอยชานอ้อยเพื่อดูดสีน้ำเชื่อม

Name: Arunee Simaratanamongkol

keyword: Sugar Syrup

Abstract: This research aims to study the method of preparation of bagasse fly ash activated carbon (BFA-AC) for decolorization of sugar syrup. The BFA-based activated carbon samples were produced by one-step pyrolysis which combined carbonization and activation by steam simultaneously. The temperature for the activation process at 100800aC and hold at 800aC for 1 hour gained no difference in BFA-AC. This may result from the amount of volatile matter left in the char during carbonization was not much different. BFA, raw material had volatile matter and fixed carbon 34 and 48%, respectively. BFA-AC had decrease residual volatile matter and increase fixed carbon to 7 and 63%, respectively. The BET surface area of BFA and BFA-AC were 234 and 673-721 m2 g", respectively. BFA-AC had average pore diameter approximately 31 A, in range of mesopore, which related to a suitable pore' size with sugar syrup colorant. The optimum conditions, contact time and adsorbent dosage for decolorization of sugar .syrup by BFA-AC were 1 hour and 5% (w/v), respectively. At these conditions, BFAAC had ability to decrease sugar syrup color to less than 100 ICUMSA Unit. When compare among various adsorbent, decolorization efficiency rearrange from the highest capacity were BFA-AC, modified kaolinite, BFA and commercial AC C (coconut shell). Although commercial AC C had higher BET surface area (993 m2 g-I) than BFA and BFA-AC but commercial AC C had average pore diameter approximately 20 Aand about 90% of total pore volume was micropore volume. This resulted in low decolorization efficiency in commercial AC. The mechanism of decolorization was studied by FTIR and elution test. The IR spectra of BFA-AC after decolorization were found the peak of sugar syrup but not found any peak shifted. BFA-AC could be eluted by absolute ethanol as major eluent. Sodium hydroxide and distilled water could slightly elute sugar syrup color. Therefore, the mechanism might be physical adsorption due to various of colorant polarity. It was found that BFA-AC 17 kg can decolorize sugar syrup 1 rrr' by decreasing ICUMA from 1233 to less than 100. Residual elements in sugar syrup before and after pass through BFA-AC were determined. The result found that concentration of silicon, calcium and magnesium in sugar syrup after adsorbed color by BFA-AC increased due to these elements were released from BFA-AC. In this study melanoidin is used as a representative of colorant in sugar syrup for study on adsorption isotherms and thermodynamic. The equilibrium adsorption capacities were fitted with Langmuir and Freundlich models. The melanoidin adsorption capacities of BFA-AC increased with increasing temperatures. Thermodynamic parameters of BFA-AC indicated an endothermic and spontaneous process in nature. The desorption study found that melanoidin-adsorbed on BFA-AC was able to desorb completely by distilled water. The IR spectra of BFA-AC before and after decolorization of melanoidin were found the peak of melanoidin and no change in IR spectra. It confirmed that the mechanism was physical adsorption. It implied that the color in sugar syrup was more complexes than melanoidin itself. In addition, BFA-AC 8.3 kg can decolorize melanoidin 1 m3 at concentration 100 ppm to less than melanoidin 10 ppm in effluent.

Abstract: การศึกษาการผลิตถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอยชานอ้อยเพื่อดูดสีน้ำเชื่อมมีวัตถุประสงค์เพื่อเตรียม ถ่านกำมันต์จากเถ้าลอยชานอ้อยเพื่อใช้เป็นตัวดูดซับสีน้ำเชื่อม การเตรียมถ่านกัมมันต์จากเถถ้าลอย ชานอ้อยโดยใช้ขั้นตอนคาร์บอนไนเซชั่นและการกระตุ้นด้วยไอน้ำขั้นตอนเดียว จากการศึกษาใน ครั่งนี้พบว่าการเริ่มต้นกระตุ้นด้วยไอน้ำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่างกันไม่ส่งผลให้ถ่านกัมมันต์ที่ได้มี ลักษณะแตกต่างกันทั้งนี้คาดว่าเนื่องจากสารละเหยที่เหลือในขั้นตอนคาร์บอนไนต์เซชั่นไม่แตกต่างกัน มาก เถ้าลอยชานอ้อยเริ่มต้นมีสารละเหยสารคาร์บอนคงตัวเท่ากัน34และ48% ตามลำดับเมื่อเผา เป็นถ่านกัมมันต์แล้วพบว่าสารละเหยลดลงและคาร์บอนคงตัวเพิ่มขึ้นเท่ากับ 7 และ 63% ตามลำดับ พื้นที่ผิวจำเพาะของเถ้าลอยชานอ้อยและถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอยชานอ้อยคือ 234 และ 673-721 ตาราง เมตรต่อกรัม ตามลำดับ รูพรุนของถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอยชานอ้อยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางโดย เฉลี่ยประมาณ 31 อังสตรอง ซึ่งจัดว่าเป็นรูพรุนขนาดกลางและเหมาะสมกับการดูดซับน้ำเชื่อม สภาวะทีเหมาะสมกับการใช้ถ่านกัมมันต์เถ้าลอยชานอ้อยดูดสีน้ำเชื่อมโดยระบบคอลัมน์ คือ เวลา 1 ชั่วโมง และใช้อัตราส่วนตัวดูดซับต่อตัวดูดซับเท่ากับ 5% โดยน้ำหนักต่อปริมาตร ที่ สภาวะนี้ถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอยชานอ้อยสามารถลดสีน้ำเชื่อมได้ค่าสี(ICUMSA Unit) ต่ำกว่า 100 เมื่อเปรียบเทียบสัมประสิทธิภาพการลดสีน้ำเชื่อมกับตัวดูดซับชนิดอื่น พบว่าตัวดูดซับแต่ละชนิดมี ประสิทธิภาพเรียงตามลำดับจากมากไปหาน้อยดังนี้คือ ถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอยชานอ้อย ดินขาวที่ปรับ สภาพเเล้ว เถ้าลอยชานอ้อยและถ่านกัมมันต์ทางการค้า (กะลามะพร้าว) ถึงแม้ว่าถ่านกัมมันต์ทาง การค้า (กะลามะพร้าว) จะมีพื้นที่ผิวจำเพาะ (993 ตารางเมตรต่อกรัม) สูงกว่าถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอย ชานอ้อยและเถ้าลอยจากชานอ้อย แต่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางโดยเฉลี่ยของรูพรุนประมาณ 20 อังสตรอง จัดว่าเป็นรูพรุนขนากเล็กและ 90% ของปริมาตรรูพรุนทั้งหมดเป็นรูพรุนขนาดเล็ก ซึ่งหน้าจะไม่ เหมาะสมกับการดูดซับสีน้ำเชื่อม การศึกษาการชะสีน้ำเชื่อมออกจากคอลัมน์พบว่าเอทานอลบริสุทธิ์เป็นตัวชะที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ส่วนโซเดียมไฮดรอกไซด์และน้ำกลั่นสามารถชะได้เล็กน้อย เนื่องจากสารสีในน้ำเชื่อมซึ่งมีอยู่หลาย ชนิดซึ่งมีคุณสมบัติความมีขั้วแตกต่างกัน จากการศึกษาหมู่ฟังก์ชันของถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอยชานอ้อย หลังจากดูดซับสีน้ำเชื่อม พบหมู่ฟังก์ชันของน้ำเชื่อมบมถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอยชานอ้อยซึ่ง ตำแหน่งความยาวคลื่นที่พบไม่มีการเปลี่ยนแปลง ดังนั้นกลไกการดูดซับสีน้ำเชื่อม โดยถ่านกัมมันต์ จากเถ้าลอยชานอ้อยคาดว่าจะเป็นการดูดซับแบบกายภาพ นอกจากนี้จากการศึกษาพบว่าถ่นกัมมันต์ เถ้าลอยชานอ้อย 17 กิโลกรัมใช้ดูดซับสีน้ำเชื่อมปริมาตร 1 ลูกบาศก์เมตรให้ค่าสี (ICUMSA) จาก1233 เหลือต่ำกว่า 100 การศึกษาธาตุต่างๆในน้ำเชื่อมหลังจากผ่านถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอยชานอ้อย พบว่าความเข้มข้นของ ซิลิกอน แคลเซียมและแมกนีเซียมในน้ำเชื่อมมีความเข้มข้นมากขึ้น ทั้งนี้เนื่องจากธาตุเหล่านี้ ละลายออกมาจากถ่านกัมมันต์เถ้าลอยชานอ้อย การศึกษาไอโซเทอมและอุณหพลศาสตร์ของเมลานอยดินสังเคราะห์ซึ่งใช้เป็นตัวแทนของสีที่พบใน น้ำเชื่อม พบว่าถ่านกัมมันต์จากเถ้าลอยจากชานอ้อยจะมีประสิทธิภาพในการดูดซับสีของเมลานอยดิน เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิของระบบเพิ่มขึ้น ปฎิกิริยานี้เป็นปฎิกิริยาดูดความร้อนสามารถเกิดขึ้นได้เอง ในธรรมชาติ การศึกษาการชะพบว่าน้ำกลั่นสามารถชะสีของเมลานอยออกจากคอลัมน์ได้ทั้งหมด ส่วนการศึกษาหมู่ฟังก์ชันพบหมู่ฟังก์ชันของเมลานอยดินบนถ่านกัมมันต์เถ้าลอยชานอ้อยหลังดูดซับ ซึ่งไม่พบการเลื่อนตำแหน่งของหมู่ฟังก์ชันของเมลานอยดิน ดังนั้นจึงสันนิษฐานว่าการดูดซับสีของ เมลานอยดินโดยถ่านถ่านกัมมันต์เถ้าลอยชานอ้อยน่าจะเป็นตัวดูดซับแบบกายภาพ นอกจากนี้ยัง พบว่าถ่านกัมมันต์เถ้าลอยชานอ้อย 8.3 กิโลกรัมสามารถใช้ดูดซับสีของเมลานอยดินความเข้มข้น 100 ppm ปริมาตร 1 ลูกบาศก์เมตร ให้เหลือความเข้มข้นของเมลานอยดินต่ำกว่า 10ppm

King Mongkut's University of Technology Thonburi. KMUTT Library.

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Paitip Thiravetyan

Role: Advisor

Created: 2553-01-15

Modified: 2553-01-15

Issued: 2010-01-15

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: BIT580

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Biotechnology

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	BIT580.pdf	893.7 KB	337	2025-03-02 14:57:53
2	BIT580ab.pdf	41.51 KB	115	2023-04-10 11:27:54

ใช้เวลา

0.027188 วินาที