การเตรียมถ่านกัมมันต์จากเศษลำต้นกัญชงเหลือทิ้งทางการเกษตรโดยใช้ กระบวนการไพโรไลซิสและการกระตุ้นด้วยคลื่นไมโครเวฟ เพื่อการกำจัดสีย้อมเมทิลเรด
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
การปนเปื้อนของสีย้อมในน้ำทิ้งจากอุตสาหกรรมสิ่งทอ กระดาษ พลาสติก และอาหาร ได้กลายเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่ทวีความรุนแรงมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง สีย้อมเหล่านี้ส่วนใหญ่มีโครงสร้างทางเคมีที่ซับซ้อน ทนทานต่อการย่อยสลายทางชีวภาพ ทำให้ตกค้างอยู่ในสิ่งแวดล้อมเป็นเวลานานก่อให้เกิดผลกระทบต่อระบบนิเวศ สัตว์น้ำ และสุขภาพของมนุษย์ (Christian et al., 2023) สีย้อมเมทิลเรด (Methyl red dye, MR) เป็นสีย้อมโมโนอะโซแอนไอออนิกสังเคราะห์ที่มีสูตรเคมี C15H15N3O2 และมีน้ำหนักโมเลกุล 269.30 กรัมต่อโมล มีลักษณะเป็นสีแดงส้มละลายน้ำได้ดี มีโครงสร้างทางเคมีเป็นสารประกอบอะโซ (–N=N–) ซึ่งทำให้โมเลกุลมีความเสถียรสูง ทนทานต่อแสง ความร้อน และปฏิกิริยาเคมีทั่วไป นิยมใช้ในกระบวนการย้อมและตกแต่งสิ่งทอ
การกำจัดสีย้อม MR จากน้ำทิ้งดังกล่าวจึงเป็นสิ่งที่น่าสนใจ (Bouzid et al., 2023; Dawadi et al., 2020) วิธีการดูดซับ (Adsorption) จึงเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพและได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย เนื่องจากเป็นวิธีที่ง่ายในการใช้งาน ไม่ก่อให้เกิดของเสียอันตรายเพิ่มเติม และสามารถกำจัดสีย้อมได้ในระดับความเข้มข้นต่ำ วัสดุดูดซับต่างๆ ถูกนำมาใช้เพื่อกำจัดสารปนเปื้อนออกจากน้ำและน้ำเสีย ทั้งได้จากการสังเคราะห์ทางเคมี
วัสดุธรรมชาติ และวัสดุที่แปรรูปจากวัสดุธรรมชาติ เป็นต้น (Christian et al., 2023; Hashmi et al., 2024; Hesas et al., 2013) ถ่านกัมมันต์ (Activated carbon, AC) เป็นวัสดุดูดซับที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง มีโครงสร้าง
รูพรุน และสภาพพื้นผิวหน้าที่ช่วยในการดูดซับโมเลกุลของสีย้อม การใช้วัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจในการผลิตถ่านกัมมันต์ เนื่องจากช่วยลดปริมาณของเสียทางการเกษตร และยังเป็นการเพิ่มมูลค่าให้กับวัสดุเหลือใช้ (Gul et al., 2022; Moonsri, 2021) เศษลำต้นกัญชง (Hemp stalk) เป็นวัสดุเหลือทิ้งที่มีศักยภาพสูงในการผลิต AC เนื่องจากมีลักษณะทางกายภาพและองค์ประกอบเคมีที่มีลิกโนเซลลูโลสสูง
ซึ่งประกอบด้วยเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน ซึ่งโครงสร้างเหล่านี้เอื้อต่อการเกิดรูพรุนเมื่อผ่านกระบวนการกระตุ้นด้วยวืธีต่างๆ (Staf et al., 2023; Toptas et al., 2024) จากรายงานที่ผ่านมาพบว่าการกระตุ้นด้วยไมโครเวฟ (MW) เป็นทางเลือกที่เป็นไปได้สำหรับวิธีการทั่วไปในการเตรียม AC เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น ให้ความร้อนอย่างรวดเร็ว และปรับปรุงคุณภาพ AC รวมทั้งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (Du et al., 2017; Hesas et al., 2013) ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเตรียม AC จากเศษลำต้นกัญชงเหลือทิ้งโดยใช้กระบวนการไพโรไลซิสร่วมกับการกระตุ้นด้วยคลื่นไมโครเวฟ และศึกษาสมบัติของ AC ที่เตรียมได้โดยกการตรวจวัดความสามารถในการดูดซับรวมทั้งนำไปใช้ในการการกำจัดสีย้อม MR ต่อไป
Article Details
เอกสารอ้างอิง
Atkins, P. W., and De Paula, J., 2014, Atkins' physical chemistry. Oxford university press., 832-839.
Bouzid, T., Grich, A., Naboulsi, A., Regti, A., Tahiri, A. A., El Himri, M., and El Haddad, M. (2023). Adsorption of Methyl Red on porous activated carbon from agriculture waste: Characterization and response surface methodology optimization. Inorganic Chemistry Communications,
, 111544.
Christian, D., Gaekwad, A., Dani, H., Shabiimam, M. A., and Kandya, A. (2023). Recent techniques of textile industrial wastewater treatment: a review. Materials Today: Proceedings,
, 277-285.
Dawadi, K. B., Bhattarai, M., and Homagai, P. L., 2020, Adsorptive removal of methyl red from aqueous solution using Charred and Xanthated Sal (Shorea robusta) Sawdust. Amrit Res. J. 1(1): 37-44.
Du, C., Xue, Y., Wu, Z., and Wu, Z., 2017, Microwave-assisted one-step preparation of macadamia nut shell-based activated carbon for efficient adsorption of Reactive Blue. New. J. Chem. 41(24): 15373-15383.
Gul, S., Kanwal, M., Qazi, R. A., Gul, H., Khattak, R., Khan, M. S., and Krauklis, A. E., 2022, Efficient removal of methyl red dye by using bark of hopbush. Water, 14(18): 2831.
Hashmi, Z., Jatoi, A. S., Nadeem, S., Anjum, A., Imam, S. M., and Jangda, H. (2024). Comparative analysis of conventional to biomass-derived adsorbent for wastewater treatment: a review. Biomass Conversion and Biorefinery, 14(1), 45-76.
Hesas, R. H., Arami-Niya, A., & Daud, W. M. A. W. (2013). Preparation and Characterization of Activated Carbon from Apple Waste by Microwave-Assisted Phosphoric Acid Activation: Application in Methylene Blue Adsorption. BioResources, 8(2).
Meethai, S. Sikhamchin P., and Moonsri P., 2024, The effective removal of the metal ion Pb2+ from an aqueous solution by activated carbon prepared from macadamia nut shell: isotherm and thermodynamic studies. Journal of Vocational Education in Agriculture, 8(2): 32-47. (in Thai)
Moonsri, P., 2021, Properties of macadamia shell charcoal prepared by a small artificial furnace. Journal of Vocational Institute of Agriculture, 5(1): 28-39. (in Thai)
Staf, M., Šrámek, V., and Pohořelý, M. (2023). The Preparation of a Carbonaceous Adsorbent via Batch Pyrolysis of Waste Hemp Shives. Energies, 16(3), 1202.
Toptaş, Y., Yavuz, B., Aksoğan Korkmaz, A., and Önal, Y. (2024). Sustainable approach to dye adsorption: hemp-based activated carbon as an effective adsorbent. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 1-26.
