ทางเลือกใหม่สำหรับบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมโดยการแยกสลายเชิงออกซิเดชันด้วยออกไซด์ของโลหะ

ทางเลือกใหม่สำหรับการบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรม ใช้ระบบบำบัดน้ำเสียที่มีสมรรถนะสูง โดยอาศัยหลักการแยกสลายเชิงออกซิเดชันด้วยออกไซด์ของโลหะ คาดว่าสามารถช่วยกำจัดน้ำเสียในอุตสาหกรรมได้ดีขึ้น โดยเฉพาะสารที่ย่อยสลายได้ยาก เช่น ฟีนอล ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ปัญหาที่เกิดจากการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่องของประเทศไทย คือ สารเคมีที่เจือปนอยู่ในน้ำเสียเป็นปริมาณมาก และมีความเข้มข้นในระดับที่ไม่สามารถถูกกำจัดได้โดยวิธีการบำบัดน้ำเสียที่ทำกันอยู่ทั่วไป เช่น การย่อยสลายทางชีวภาพ และ การดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ ทำให้มีน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้น ส่งผลให้มีความจำเป็นต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพสูง

ดร.ประธาน วงศ์ศริเวช นักวิจัยจากศูนย์นาโนเทคโลยีแห่งชาติ และคณะผู้วิจัย จากคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย จึงได้ริเริ่มโครงการการพัฒนาระบบบำบัดน้ำเสียที่มีสมรรถนะสูง โดยอาศัยหลักการแยกสลายเชิงออกซิเดชันด้วยออกไซด์ของโลหะ 2 ระบบได้แก่ ระบบถังหมุนต่อเนื่อง และระบบเครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิดไดซ์เบด 3 วัฏภาค เพื่อนำไปประยุกต์ใช้งานในระดับอุตสาหกรรม และพัฒนาไปสู่การประยุกต์ใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์

รูปภาพ ต้นแบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบถังหมุน

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบถังหมุนต่อเนื่อง เป็นการศึกษาการย่อยสลายสารละลายฟีนอล โดยมีจุดเด่นของงานวิจัยคือ ไม่ต้องมีการเติมอากาศเนื่องจากมีการดูดน้ำผ่านชั้นกรอง บาง ๆ ของอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาบนพื้นผิวที่อยู่ด้านนอกของถัง เมื่อดูดน้ำเสียเข้ามายังถังหมุน ชั้นฟิล์มของน้ำเสียที่อยู่บนพื้นผิวรอบถังนั้นสามารถรับแสงและก๊าซออกซิเจนในบรรยากาศได้อย่างต่อเนื่อง ช่วยให้กำจัดฟีนอลได้โดยมีแสงเป็นตัวกระตุ้นปฏิกิริยา และสามารถแก้ไขปัญหาการสูญเสียอนุภาคนาโนได้
ระบบบำบัดน้ำเสียแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิดไดซ์เบด 3 วัฏภาค เป็นการประยุกต์ใช้เครื่องปฏิกรณ์กับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบโลหะ/โลหะออกไซด์บนตัวรองรับคาร์บอน (ถ่านกัมมันต์) ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น เพื่อเป็นตัวดูดซับฟีนอลในน้ำเสีย นอกจากนี้ยังมีการเติมก๊าซโอโซนในวัฏภาคก๊าซ ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยาออกซิเดชันกับของเสียที่เหลือจากการดูดซับ เกิดเป็นน้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
คณะผู้วิจัยจึงได้พัฒนาต้นแบบของระบบบำบัดน้ำเสียดังกล่าวทั้งในระดับห้องปฏิบัติการและระดับประลอง โดยมีจุดเด่นคือ การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบโลหะ/โลหะออกไซด์บนตัวรองรับคาร์บอน และมีการเติมก๊าซโอโซน โดยทดสอบปริมาณฟีนอลที่เหลืออยู่ด้วยเครื่องโครมาโทกราฟชนิดของเหลวความดันสูง และเครื่องวิเคราะห์ปริมาณคาร์บอนในสารประกอบอินทรีย์

รูปภาพ ต้นแบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิดไดซ์เบด 3 วัฏภาค
( 1 ) ระดับห้องปฏิบัติการ ( 2 ) ระดับประลอง

ผลการวิจัยเมื่อทดสอบการสลายฟีนอลโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบโลหะ/โลหะออกไซด์ บนตัวรองรับคาร์บอน ให้ผลเป็นที่น่าพอใจเมื่อเปรียบเทียบกับการสลายฟีนอลที่ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา การวิจัยและพัฒนาในขั้นตอนต่อไป คือ การศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการสลายฟีนอล เช่น อัตราการไหลของก๊าซ สารละลายฟีนอล ความเข้มข้นของฟีนอล และปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยา รวมทั้งปรับปรุงสมรรถภาพระบบฟลูอิไดซ์เบดเพื่อทำให้สามารถนำไปขยายขนาดและประยุกต์ใช้งานได้ในระดับอุตสาหกรรม
งานวิจัยนี้อยู่ระหว่างดำเนินงานวิจัย และได้รับทุนสนับสนุนจากสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ ระยะเวลาดำเนินงาน 3 ปี โดยมีกำหนดโครงการสิ้นสุด เดือนกันยายน 2552
แหล่งที่มา : http://www.nanotec.or.th/