การดูดซับสารประกอบอินทรีย์ระเหยได้ด้วยวัสดุ เอ็มซีเอ็ม-41 สังเคราะห์จากขี้เถ้าแกลบ (ระยะที่ 1-2)
Adsorption of Volatile Organic Compounds on MCM-41 Synthesized from Rice Husk Ash (Phase 1-2)

ดร.สิริลักษณ์ เจียรากร
Siliruk Chiarakorn. (Lecturer)
สาขาเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อม คณะพลังงานและวัสดุ
รศ.ดร.พจนีย์ ขุมมงคล
Pojanie Khummongkol. (Assoc. Prof.)
คุณยุทธพงศ์ สาพรหม

ทุนวิจัยพระจอมเกล้าธนบุรี ปีการศึกษา 2547 รอบที่ 1 งบประมาณ 75,000 บาท
ทุนวิจัยพระจอมเกล้าธนบุรี ปีการศึกษา 2548 รอบที่ 1 งบประมาณ 75,000 บาท

ความสำคัญและที่มาของการวิจัย

แกลบจัดเป็นวัสดุชีวมวลที่สามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนในการอบข้าวและใช้ในการผลิตไฟฟ้า กระบวนการเผาแกลบจะทำให้เกิดของเสียเป็นขี้เถ้าแกลบ มีลักษณะเป็นอนุภาคสีเทาดำ สามารถฟุ้งกระจายได้ ปัจจุบันขี้เถ้าแกลบกลายเป็นปัญหาสำคัญสำหรับโรงงานสีและโรงไฟฟ้าที่ใช้แกลบเป็นเชื้อเพลิง เนื่องจากก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศและเป็นภาระในการบำบัด อย่างไรก็ตามขี้เถ้าแกลบสามารถนำไปใช้ทำปุ๋ย และวัสดุเสริมแรงคอนกรีต แต่มีมูลค่าทางเศรษฐศาสตร์ไม่สูงนักเมื่อเทียบกับมูลค่าของธาตุซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักในขี้เถ้าแกลบ จากการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของขี้เถ้าแกลบพบว่า ขี้เถ้าแกลบมีปริมาณซิลิกาสูงมากกว่า 90% ซึ่งมีความเหมาะสมในการนำมาใช้เป็นแหล่งซิลิกาในการสังเคราะห์วัสดุที่มีซิลิกาเป็นองค์ประกอบ เช่น zeolite, silicon carbide และ MCM-41
วัสดุนาโน MCM-41 เป็นวัสดุรูพรุนประเภท Mesoporous Molecular Sieve มีเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนประมาณ 2.5-3.0 นาโนเมตร มีพื้นที่ผิวเฉลี่ย 1,000 ตารางเมตรต่อกรัม มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นหกเหลี่ยมสม่ำเสมอ และมีสมบัติทนต่อความร้อนได้ดี ด้วยลักษณะเด่นดังกล่าวจึงสามารถนำมาใช้เป็นวัสดุซับพอร์ตสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst support) วัสดุแลกเปลี่ยนอิออน (ion exchanger) และวัสดุดูดซับ (adsorbent) สำหรับการใช้งานเป็นวัสดุดูดซับ พบว่า วัสดุ MCM-41 มีความสามารถดูดซับสารอินทรีย์ระเหยได้ (VOCs) ได้แก่ ไตรคลอโรเอธิลีน คาร์บอนเตตระคลอไรด์ และเปอร์คลอโรเอธิลีน ซึ่งเป็นตัวทำละลายที่ใช้มากในอุตสาหกรรม สี และซักแห้ง และสารไฮโดรคาร์บอนกลุ่มอะโรมาติก เช่น เบนซิน โทลูอิน ไซลีน ซึ่งใช้เป็นตัวทำละลายในหมึกพิมพ์และเรซิน นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัวทำละลายในการทำความสะอาดลูกกลิ้งหมึกและผ้ายาง สารเหล่านี้สามารถระเหยได้ที่อุณหภูมิห้อง มีความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นอันตรายต่อสุขภาพ ซึ่งในปัจจุบันวิธีการตรวจวัดและเก็บตัวอย่างสารอินทรีย์ระเหยได้ในอากาศสามารถทำได้โดยใช้วัสดุดูดซับทางการค้าเป็นวัสดุเก็บตัวอย่าง โดยติดตั้งในบริเวณโรงงานหรือสถานที่ทำงานที่มีการระเหยของตัวทำละลายอินทรีย์ ลักษณะการเก็บตัวอย่างเป็นแบบแพสซีฟ อาศัยการดูดซับของสารอินทรีย์บนพื้นผิวของวัสดุโดยไม่ใช้ปั้มดูดอากาศ ข้อเสียของวัสดุดูดซับทางการค้า คือ ส่วนใหญ่ต้องสั่งซื้อจากต่างประเทศและมีราคาแพง
ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงต้องการศึกษาความเป็นไปได้ในการนำ วัสดุ MCM-41 ที่สังเคราะห์จากซิลิกาที่สกัดจากขี้เถ้าแกลบมาใช้เป็นตัวดูดซับสารอินทรีย์ระเหยได้ในอุตสาหกรรมการพิมพ์ เพื่อเป็นแนวทางในการพัฒนาวัสดุดูดซับและวัสดุเก็บตัวอย่างอากาศที่มีราคาถูก มีประสิทธิภาพในการใช้งาน และทดแทนการสั่งซื้อจากต่างประเทศ นอกจากนี้ยังเป็นการใช้ประโยชน์จากของเสียให้เกิดประโยชน์สูงสุด ลดผลกระทบทางสิ่งแวดล้อม และเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐศาสตร์ให้กับขี้เถ้าแกลบ

วัตถุประสงค์ของโครงการ

  1. สังเคราะห์วัสดุ MCM-41 จากซิลิกาที่สกัดได้จากขี้เถ้าแกลบ เพื่อนำมาใช้เป็นวัสดุดูดซับสารอินทรีย์ระเหยได้
  2. ศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับสารอินทรีย์ระเหยได้ของวัสดุ MCM-41 ที่สังเคราะห์ขึ้นโดยเปรียบเทียบกับวัสดุเก็บตัวอย่างอากาศทางการค้า
  3. ศึกษาความเป็นไปได้ในการพัฒนาเซลล์เก็บตัวอย่างสารอินทรีย์ระเหยได้จากวัสดุ MCM-41 ที่สังเคราะห์จากขี้เถ้าแกลบ

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการวิจัย

  1. สามารถนำขี้เถ้าแกลบซึ่งเป็นของเสียจากโรงสีและโรงไฟฟ้ามาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ลดผลกระทบทางสิ่งแวดล้อม และเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐศาสตร์ให้กับแกลบและขี้เถ้าแกลบ
  2. สามารถพัฒนาวัสดุดูดซับสารอินทรีย์ระเหยได้ที่มีราคาถูกจากวัสดุที่สามารถสังเคราะห์ขึ้นได้เอง เพื่อทดแทนการสั่งซื้อจากต่างประเทศ
  3. เผยแพร่ผลงานเพื่อเป็นการบริการความรู้แก่ภาคธุรกิจอุตสาหกรรมและผู้สนใจ โดยการนำเสนอผลงานและตีพิมพ์ผลงานลงในวารสารภายในประเทศ

return topic

Revised: 18 January 2005/13:43:10
© 2005 by Research and Intellectual Property Promotion Center.