�� 2 # ( 6 ) 2 ' 2 ! @ G D D I C 2 # % 4 H 2 1 ! ! 1 L 2 0 % 2 2 % L...
1
การศึกษาความเป็นไปได้ในการผลิตถ่านกัมมันต์จากกะลาปาล์มโดยกระบวนการกระตุ ้นด้วยสารเคมี Feasibility study on activated carbon production from palm oil shell by chemical activation method งานวิจัยนี ้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการเตรียมถ่านกัมมันต์จากกะลาปาล์มด้วยวิธีทางเคมี ผลการทดลองพบว่าเมื่อ นากะลาปาล์ม และถ่านจากกะลาปาล์มไปตรวจสอบด้วยเครื่อง Thermogravimetric analysis (TGA) พบว่ากะลาปาล์ม มีปริมาณสาร ระเหยได้ ปริมาณคาร์บอน และปริมาณเถ้า เท่ากับ 70.00%, 29.05% และ 0.95% ตามลาดับ ส่วนถ่านชาร์จากกะลาปาล์ม มีค่าปริมาณสาร ระเหยได้ ปริมาณคาร์บอน และปริมาณเถ้า เท่ากับ 11.80%, 81.60% และ 6.60% ตามลาดับ โดยมีค่าร้อยละของผลผลิต (yield) เท่ากับ 35.58% การเตรียมถ่านกัมมันต์ เมื่อใช้อุณหภูมิ อัตราส ่วนตัวกระตุ้นต่อชาร์ (Activator:char) และเวลาในการกระตุ้นเพิ่มมากขึ ้นจะส่งผลให้ ค่าร้อยละของผลผลิต (yield) มีแนวโน้มลดลง อีกทั ้ งส่งผลต่อขนาดผลิตภัณฑ์ถ่านกัมมันต์ที่ได้ การเลือกสภาวะที่เหมาะสมในการเตรียม ถ่านกัมมันต์จะพิจารณาจากคุณสมบัติของถ่านกัมมันต์ ความสามารถในการดูดซับ ขนาดของถ่าน รวมถึงปัจจัยอื่นๆ ที่ส ่งผลต่อการเตรียม ถ่านกัมมันต์ ซึ ่งพบว่าสารเคมีที่มีความเหมาะสมสาหรับการกระตุ้น คือ โซเดียมไฮดรอกไซด์ โดยมีสภาวะในการกระตุ้นที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส อัตราส่วนตัวกระตุ้นต่อชาร์ 2:1 เป็นเวลา 2 ชั ่ วโมง ซึ ่งมีค่าไอโอดีน นัมเบอร์สูงถึง 1,386 มิลลิกรัมต่อกรัม และสามารถ กาจัดเมทิลีนบูลได้ 54.6% ส่วนกรณีที่ใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ ในการกระตุ้นที่สภาวะ 900 องศาเซลเซียส อัตราส่วนตัวกระตุ้นต่อ ชาร์ 2:1 เป็นเวลา 1 ชั ่ วโมง มีค่าไอโอดีนนัมเบอร์ 871 มิลลิกรัมต่อกรัม และสามารถกาจัดเมทิลีนบูลได้ 54.3% ผลการศึกษาสัญฐานวิทยา ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) แสดงให้เห็นว่าถ่านกัมมันต์มีรูพรุนหลายขนาดเกิดขึ ้นเมื่อเทียบกับถ่านชาร์ และมี จานวนรูพรุนเพิ่มมากขึ ้น ผลการทดสอบไอโซเทอร์มการดูดซับไนโตรเจน (N 2 adsorption isotherm) พบว่ารูพรุนของถ่านกัมมันต์ส่วน ใหญ่เป็นรูพรุนขนาดเล็ก และที่อุณหภูมิการกระตุ้นที่ 900 °C ถ่านกัมมันต์จะมีปริมาตรรูพรุนสูงที่สุด สถาพร บุ ้งทอง 1 , ว่าที ่ร้อยตรี สงวนศักดิ ์ ศรีพลัง 1* , ดร. ดรุณี อัศวเสถียร 2 , กิตติพงษ์ หริ ่มฉ ่า 2 1 สาขาวิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุบลราชธานี 2 ถ.ราชธานี ต.ในเมือง อ.เมือง จ.อุบลราชธานี 34000 2 ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ 114 อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย ถ.พหลโยธิน ต.คลองหนึ่ง อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี 12120 Sathaporn Bhungthong 1 , Sanguansak Sriphalang 1 *, Dr.Darunee Aussawasathien 2 , Kittipong Hrimchum 2 1 Program in Chemistry, Faculty of Science, Ubon Ratchathani Rajabhat University, 2 Ratchathani Rd., Nai-Muang, Muang, Ubon Ratchathani, 34000, Thailand. 2 National Metal and Materials Technology Center, 114 Thailand Science Park, Paholyothin Rd., Klong 1, Klong Luang, Pathumthani, 12120, Thailand. บทคัดย่อ บทนา ถ่านกัมมันต์ (Activated carbon) คือ ถ่านที่มีคุณสมบัติดูดซับสี กลิ่น รสบางชนิดได้เป็นอย ่างดี เนื่องจากถ่านเป็นวัสดุที่มีโครงสร้าง เป็นรูพรุน (Porous material) และสามารถเพิ่มปริมาตรของรูพรุนให้สูงขึ ้นด ้วยในขั ้ นตอนการกระตุ้น หรือ การก่อกัมมันต์ (Activation) การเตรียมถ่านกัมมันต์สามารถแบ่งได้ 2 ขั ้ นตอน คือ ขั ้ นตอนการเตรียมให้เป็นถ่าน (Carbonization) และขั ้ นตอนของการกระตุ้น โดย ขั ้ นตอนของการกระตุ้นสามารถแบ่งได้ 2 ลักษณะ คือ การกระตุ้นทางกายภาพ (Physical activation) และการกระตุ้นทางเคมี (Chemical activation) ในช่วงแรกของการผลิตถ่านกัมมันต์จะใช้ถ่านหินมาใช้เป็นวัตถุดิบ แต่ภายหลังถ่านหินเริ่มมีราคาสูง อีกทั ้ งเป็นวัสดุที่ใช้แล้ว หมดไป จึงมีการนาเอาวัสดุชีวมวลธรรมชาติ และผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมเข้ามาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตถ่านกัมมันต์เพื่อลดต้นทุนของ ถ่านกัมมันต์ให้ลดลง และยังสามารถปลูกทดแทนได้ ตัวอย่างเช่น ชานอ้อย เหง้ามันสาปะหลัง กะลามะพร้าว กะลาปาล์ม กากเมล็ดกาแฟ แกลบ ฯลฯ ในงานวิจัยครั ้ งนี ้ใช ้ กะลาปาล์ม (Palm shell) เป็นวัตถุดิบในการเตรียมถ่านกัมมันต์ เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีปริมาณคาร์บอนสูง คล้ายคลึงกับกะลามะพร้าว และนอกจากนี ้งานวิจัยยังศึกษาตัวแปรอื่นๆ ที่มีผลต่อคุณสมบัติของถ่านกัมมันต์ เช่น อัตราส่วนของสารเคมี ที่ใช้ในการกระตุ้น อุณหภูมิที่ใช้ในการกระตุ้น และเวลาที่ใช้ในการกระตุ้น โดยสารเคมีที่ใช้เป็นตัวกระตุ้น (Activator) ในงานวิจัยนี ้ คือโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) เนื่องจากมีราคาถูก หาได้ง่าย และยังเป็นตัว Dehydrating reagent ที่ดีเพราะช่วยในการแตกสลายพันธะ ส่งผลให้ถ่านกัมมันต์ ที่ได้มี ความเป็นรูพรุนที่สูง และยังเป็นการประหยัดต้นทุนในส ่วนของสารเคมีที่ใช้อีกด้วย วัตถุประสงค์ 1. ศึกษาความเป็นไปได้ในการผลิตถ่านกัมมันต์ชนิดเม็ดจากกะลาปาล์มโดยกระบวนการกระตุ้นด้วยสารเคมี 2. ศึกษาสภาวะรวมถึงปัจจัยต่างๆ ที่มีอิทธิพลในการผลิตถ่านกัมมันต์จากกะลาปาล์ม 3. ศึกษาประสิทธิภาพ และคุณสมบัติด้านการดูดซับของถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้ 4. เพื่อเป็นการเพิ่มมูลค่าของกะลาปาล์ม และลดต้นทุนในการผลิตถ่านกัมมันต์ สรุปผลการทดลอง จากการทดลอง สามารถสรุปได้ว่ามีความเป็นไปได้ที่จะผลิตถ่านกัมมันต์จากกะลาปาล์ม โดยกระบวนการกระตุ้นด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ เนื่องจากถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้มีค่าไอโอดีนนัมเบอร์ผ่านเกณฑ์มาตรฐานของกระทรวงอุตสาหกรรม ซึ ่งได้ กาหนดไว้ที่ 600 - 1000 มิลลิกรัมต่อกรัม จากผลของ SEM แสดงให้เห็นว่าถ่านกัมมันต์มีรูพรุนหลายขนาดเกิดขึ ้นเ กะลาปาล์มมีความความเหมาะสมในการเตรียมถ่านกัมมันต์ ซึ ่งสามารถเพิ่มมูลค่าให้กับวัสดุเหลือใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด อ้างอิง 1. André L. Cazetta et al. (2011). NaOH-activated carbon of high surface area produced from coconut shell:Kinetics and equilibrium studies from the methylene blue adsorption, Chemical Engineering Journal, 174. 117– 125 2. ภัทรา ปัญญวัฒนกิจ. (2540). การผลิตถ่านกัมมันต์จากกะลาปาล์มน ้ ามัน : กระตุ้นด้วยไอน ้ าอิ่มตัวยิ่งยวด. วิทยานิพนธ์วิทยาศาสตร์ มหาบัณทิต มหาวิทยาลัยมหิดล. กิตติกรรมประกาศ ขอขอบพระคุณอาจารย์ว่าที่ร้อยตรีสงวนศักดิ ์ ศรีพลัง และดร .ดรุณี อัศวเสถียร (นักวิจัยศูนย์โลหะและวัสดุแห่งชาติ ) อาจารย์ที่ปรึกษา งานวิจัย ขอขอบคุณนายอ๊อด ศรีมะณี นายธานินท์ บัวทอง (เจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการเคมีมหาวิทยาลัยราชภัฏอุบลราชธานี ) นายกิตติพงษ์ หริ่มฉ ่า (ผู้ช่วยนักวิจัยประจาศูนย์โลหะและวัสดุแห่งชาติ ) ที่ได้ให้คาแนะนา รวมทั ้ งอานวยความสะดวกในการปฏิบัติงานวิจัย ขอขอบคุณโครงการ YSTP (รหัสทุน SP-57-MT09) สานักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช) ที่ให้ทุนสนับสนุน โครงการวิจัยครั ้ งนี ้ ขอบคุณเพื่อนๆ สาขาวิชาเคมีที่ความช่วยเหลือรวมทั ้ งคาแนะนา และขอกราบขอบพระคุณคณาจารย์ในสาขาวิชาเคมี ทุกท่านที่ให้คาแนะนาในการดาเนินงานวิจัยในครั ้ งนี ้ ผลการทดลอง 218 499 0 100 200 300 400 500 600 Iodine number temperature ( ° C) ความสัมพันธ์ระหว่างค่าไอโอดีนนัมเบอร์ และอุณหภูมิในการกระตุ้น NaOH KOH 1389 871 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1 2 3 Iodine number Hold time (hr.) ความสัมพันธ์ระหว ่างค่าไอโอดีนนัมเบอร์ และเวลาในการกระตุ้น NaOH KOH 1149 871 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Iodine number Impregnation ratios (Activator:char) ความสัมพันธ์ระหว่างค่าไอโอดีนนัมเบอร์ และอัตราส่วนของ Activator:char NaOH KOH Iodine number Methylene blue adsorption 48.10 50.29 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 ร้อยละการดูดซับ Temperature ( °C) ความสัมพันธ์ระหว่างค่าร้อยละการดูดซับ และอุณหภูมิในการกระตุ้น NaOH KOH 49.54 54.03 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 ร้อยละการดูดซับ Impregnation ratios (Activator:char) ความสัมพันธ์ระหว่างค่าร้อยละการดูดซับ และอัตราส่วนของ Activator:char NaOH KOH 54.63 52.94 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 1 2 3 ร้อยละการดูดซับ Hold time (hr.) ความสัมพันธ์ระหว่างค่าร้อยละการดูดซับ และเวลาในการกระตุ้น NaOH KOH ผลการทดสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) AC, 900-1-2 KOH AC, 900-2-2 NaOH Palm shell Char Yield 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 %yield Temperature ( ° C) ความสัมพันธ์ระหว่างร้อยละของผลผลิต และอุณหภูมิในการกระตุ้น NaOH KOH 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 %yield Impregnation ratios (Activator:char) ความสัมพันธ์ระหว่างค่าร้อยละของผลผลิต และอัตราส่วนของ Activator:char NaOH KOH 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 %yield Hold time (hr.) ความสัมพันธ์ระหว่างค่าร้อยละของผลผลิต และเวลาในการกระตุ้น NaOH KOH 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.1 1 10 100 1000 Pore Volume , cm 3 /g Pore Diameter , nm 500 C 600 C 700 C 800 C 900 C 1000 C 0 50 100 150 200 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Adsorbed Volume at STP ( cm 3 g -1 ) Relative Pressure , P/Po 500 C 600 C 700 C 800 C 900 C 1000 C ไอโซเทอร์มการดูดซับไนโตรเจนของถ่านกัมมันต์ที่เตรียมด้วย NaOH ที่อุณหภูมิต่างๆ (N 2 adsorption isotherm) วิธีการทดลอง ***หมายเหตุ อัตราการให้ความร้อนที่ใช้คือ 10 °C/minute ในขั ้ นตอนของการ Activated จะมีการ Flow ก๊าซ N 2 100 ml/minute ขั ้ นตอนของการทดสอบจะใช้ถ่านกัมมันต์ขนาด 0.5 - 1.0 มิลลิเมตร เตรียมกะลาปาล์มโดยนามา ล้างทาความสะอาด และบดให้ ได้ขนาด ประมาณ 5 mm. นาเข้ากระบวนการเพิ่มสัดส ่วน คาร์บอน (Carbonization) ที่ 500 °C , 2 ชั ่ งโมง ถ่านที่ได้จะมีลักษณะสีดา เรียกว่า “Charcoal” นา Charcoal ขนาด 0.5-1 mm. ผสมกับตัวกระตุ้น (Activator) อัตราส่วน1:1 นาแล้วไปเผาให้ ความร้อนที่ 500-1000 °C, 1 ชั ่ วโมง ถ่านที่เผาเสร็จในขั ้ นตอนนี ้ เรียกว่า “Activated carbon” นามาล้างเอาตัวกระตุ้นออกไป โดยใช้ 0.1 M HCl ร่วมกับน ้ า ร้อน ล้างจนมีค่า pH ประมาณ 7 นาถ่านกัมมันต์มาทดสอบไอโอดีนนัมเบอร์ ปริมาตรรูพรุน พื ้นที่ผิว ฯ เพื่อเลือกอุณหภูมิ ที่เหมาะสมเพื่อศึกษาในขั ้ นต่อไป เตรียม Activator : Charcoal อัตรา ส่วน 2:1, 3:1 นาไปเผาที่อุณหภูมิที่ เลือกว่าเหมาะสม, เป็นเวลา 1 ชั ่ วโมง ถ่านกัมมันต์ที่เตรียมเสร็จจะถูกทดสอบ และเลือกอัตราส่วนที่เหมาะสมเพื่อศึกษา ขั ้ นต่อไป ทดสอบไอโอดีนนัมเบอร์ ปริมาตรรูพรุน พื ้นที่ผิว ฯ เพื่อพิจารณาเวลาที่เหมาะสม เตรียม Activator : Charcoal ในอัตราส่วน ที่เลือกว่าเหมาะสม นาไปเผาที่อุณหภูมิที่ เลือกศึกษา โดยขั ้ นตอนนี ้จะควบคุมเวลา ในการกระตุ้นเพิ่มเป็น 2 และ 3 ชั ่ วโมง ทราบสภาวะที่เหมาะสมในการ เตรียมถ่านกัมมันต์
Transcript of �� 2 # ( 6 ) 2 ' 2 ! @ G D D I C 2 # % 4 H 2 1 ! ! 1 L 2 0 % 2 2 % L...
การศกษาความเปนไปไดในการผลตถานกมมนตจากกะลาปาลมโดยกระบวนการกระตนดวยสารเคมFeasibility study on activated carbon production from palm oil shell by chemical activation method
งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาความเปนไปไดในการเตรยมถานกมมนตจากกะลาปาลมดวยวธทางเคม ผลการทดลองพบวาเมอน ากะลาปาลม และถานจากกะลาปาลมไปตรวจสอบดวยเครอง Thermogravimetric analysis (TGA) พบวากะลาปาลม มปรมาณสารระเหยได ปรมาณคารบอน และปรมาณเถา เทากบ 70.00%, 29.05% และ 0.95% ตามล าดบ สวนถานชารจากกะลาปาลม มคาปรมาณสารระเหยได ปรมาณคารบอน และปรมาณเถา เทากบ 11.80%, 81.60% และ 6.60% ตามล าดบ โดยมคารอยละของผลผลต (yield) เทากบ 35.58% การเตรยมถานกมมนต เมอใชอณหภม อตราสวนตวกระตนตอชาร (Activator:char) และเวลาในการกระตนเพมมากขนจะสงผลให คารอยละของผลผลต (yield) มแนวโนมลดลง อกทงสงผลตอขนาดผลตภณฑถานกมมนตทได การเลอกสภาวะทเหมาะสมในการเตรยมถานกมมนตจะพจารณาจากคณสมบตของถานกมมนต ความสามารถในการดดซบ ขนาดของถาน รวมถงปจจยอนๆ ทสงผลตอการเตรยมถานกมมนต ซงพบวาสารเคมทมความเหมาะสมส าหรบการกระตน คอ โซเดยมไฮดรอกไซด โดยมสภาวะในการกระตนทอณหภม 900 องศาเซลเซยส อตราสวนตวกระตนตอชาร 2:1 เปนเวลา 2 ชวโมง ซงมคาไอโอดน นมเบอรสงถง 1,386 มลลกรมตอกรม และสามารถก าจดเมทลนบลได 54.6% สวนกรณทใชโพแทสเซยมไฮดรอกไซด ในการกระตนทสภาวะ 900 องศาเซลเซยส อตราสวนตวกระตนตอชาร 2:1 เปนเวลา 1 ชวโมง มคาไอโอดนนมเบอร 871 มลลกรมตอกรม และสามารถก าจดเมทลนบลได 54.3% ผลการศกษาสญฐานวทยาดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM) แสดงใหเหนวาถานกมมนตมรพรนหลายขนาดเกดขนเมอเทยบกบถานชาร และมจ านวนรพรนเพมมากขน ผลการทดสอบไอโซเทอรมการดดซบไนโตรเจน (N2 adsorption isotherm) พบวารพรนของถานกมมนตสวนใหญเปนรพรนขนาดเลก และทอณหภมการกระตนท 900 °C ถานกมมนตจะมปรมาตรรพรนสงทสด
สถาพร บงทอง1, วาทรอยตร สงวนศกด ศรพลง1*, ดร. ดรณ อศวเสถยร2, กตตพงษ หรมฉ า2
1สาขาวชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยราชภฏอบลราชธาน 2 ถ.ราชธาน ต.ในเมอง อ.เมอง จ.อบลราชธาน 340002ศนยเทคโนโลยโลหะและวสดแหงชาต 114 อทยานวทยาศาสตรประเทศไทย ถ.พหลโยธน ต.คลองหนง อ.คลองหลวง จ.ปทมธาน 12120
Sathaporn Bhungthong1, Sanguansak Sriphalang1*, Dr.Darunee Aussawasathien2, Kittipong Hrimchum2
1 Program in Chemistry, Faculty of Science, Ubon Ratchathani Rajabhat University, 2 Ratchathani Rd., Nai-Muang, Muang, Ubon Ratchathani, 34000, Thailand. 2 National Metal and Materials Technology Center, 114 Thailand Science Park, Paholyothin Rd., Klong 1, Klong Luang, Pathumthani, 12120, Thailand.
บทคดยอ
บทน า ถานกมมนต (Activated carbon) คอ ถานทมคณสมบตดดซบส กลน รสบางชนดไดเปนอยางด เนองจากถานเปนวสดทมโครงสรางเปนรพรน (Porous material) และสามารถเพมปรมาตรของรพรนใหสงขนดวยในขนตอนการกระตน หรอ การกอกมมนต (Activation) การเตรยมถานกมมนตสามารถแบงได 2 ขนตอน คอ ขนตอนการเตรยมใหเปนถาน (Carbonization) และขนตอนของการกระตน โดยขนตอนของการกระตนสามารถแบงได 2 ลกษณะ คอ การกระตนทางกายภาพ (Physical activation) และการกระตนทางเคม (Chemical activation) ในชวงแรกของการผลตถานกมมนตจะใชถานหนมาใชเปนวตถดบ แตภายหลงถานหนเรมมราคาสง อกทงเปนวสดทใชแลว หมดไป จงมการน าเอาวสดชวมวลธรรมชาต และผลพลอยไดจากอตสาหกรรมเขามาใชเปนวตถดบในการผลตถานกมมนตเพอลดตนทนของถานกมมนตใหลดลง และยงสามารถปลกทดแทนได ตวอยางเชน ชานออย เหงามนส าปะหลง กะลามะพราว กะลาปาลม กากเมลดกาแฟ แกลบ ฯลฯ ในงานวจยครงนใช กะลาปาลม (Palm shell) เปนวตถดบในการเตรยมถานกมมนต เนองจากเปนวสดทมปรมาณคารบอนสง คลายคลงกบกะลามะพราว และนอกจากนงานวจยยงศกษาตวแปรอนๆ ทมผลตอคณสมบตของถานกมมนต เชน อตราสวนของสารเคม ทใชในการกระตน อณหภมทใชในการกระตน และเวลาทใชในการกระตน โดยสารเคมทใชเปนตวกระตน (Activator) ในงานวจยน คอโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) และโพแทสเซยมไฮดรอกไซด (KOH) เนองจากมราคาถก หาไดงาย และยงเปนตว Dehydrating reagent ทดเพราะชวยในการแตกสลายพนธะ สงผลใหถานกมมนต ทไดม ความเปนรพรนทสง และยงเปนการประหยดตนทนในสวนของสารเคมทใชอกดวย
วตถประสงค1. ศกษาความเปนไปไดในการผลตถานกมมนตชนดเมดจากกะลาปาลมโดยกระบวนการกระตนดวยสารเคม2. ศกษาสภาวะรวมถงปจจยตางๆ ทมอทธพลในการผลตถานกมมนตจากกะลาปาลม3. ศกษาประสทธภาพ และคณสมบตดานการดดซบของถานกมมนตทเตรยมได4. เพอเปนการเพมมลคาของกะลาปาลม และลดตนทนในการผลตถานกมมนต
สรปผลการทดลอง จากการทดลอง สามารถสรปไดวามความเปนไปไดทจะผลตถานกมมนตจากกะลาปาลม โดยกระบวนการกระตนดวยโซเดยมไฮดรอกไซด และโพแทสเซยมไฮดรอกไซด เนองจากถานกมมนตทเตรยมไดมคาไอโอดนนมเบอรผานเกณฑมาตรฐานของกระทรวงอตสาหกรรม ซงไดก าหนดไวท 600 - 1000 มลลกรมตอกรม จากผลของ SEM แสดงใหเหนวาถานกมมนตมรพรนหลายขนาดเกดขนเ กะลาปาลมมความความเหมาะสมในการเตรยมถานกมมนต ซงสามารถเพมมลคาใหกบวสดเหลอใชใหเกดประโยชนสงสด
อางอง1. André L. Cazetta et al. (2011). NaOH-activated carbon of high surface area produced from coconut shell:Kinetics and equilibrium
studies from the methylene blue adsorption, Chemical Engineering Journal, 174. 117– 1252. ภทรา ปญญวฒนกจ. (2540). การผลตถานกมมนตจากกะลาปาลมน ามน : กระตนดวยไอน าอมตวยงยวด. วทยานพนธวทยาศาสตร
มหาบณทต มหาวทยาลยมหดล.
กตตกรรมประกาศ ขอขอบพระคณอาจารยวาทรอยตรสงวนศกด ศรพลง และดร.ดรณ อศวเสถยร (นกวจยศนยโลหะและวสดแหงชาต) อาจารยทปรกษางานวจย ขอขอบคณนายออด ศรมะณ นายธานนท บวทอง (เจาหนาทหองปฏบตการเคมมหาวทยาลยราชภฏอบลราชธาน) นายกตตพงษ หรมฉ า (ผชวยนกวจยประจ าศนยโลหะและวสดแหงชาต) ทไดใหค าแนะน า รวมทงอ านวยความสะดวกในการปฏบตงานวจย ขอขอบคณโครงการ YSTP (รหสทน SP-57-MT09) ส านกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต (สวทช) ทใหทนสนบสนนโครงการวจยครงน ขอบคณเพอนๆ สาขาวชาเคมทความชวยเหลอรวมทงค าแนะน า และขอกราบขอบพระคณคณาจารยในสาขาวชาเคม ทกทานทใหค าแนะน าในการด าเนนงานวจยในครงน
ผลการทดลอง
218
499
0
100
200
300
400
500
600
Iodine
numb
er
temperature (°C)
ความสมพนธระหวางคาไอโอดนนมเบอร และอณหภมในการกระตน
NaOH KOH
1389
871
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1 2 3
Iodi
ne nu
mbe
r
Hold time (hr.)
ความสมพนธระหวางคาไอโอดนนมเบอร และเวลาในการกระตน
NaOH KOH
1149
871
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Iodi
ne n
umbe
r
Impregnation ratios (Activator:char)
ความสมพนธระหวางคาไอโอดนนมเบอร และอตราสวนของ Activator:char
NaOH KOH
Iodine number
Methylene blue adsorption
48.10
50.29
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
รอยละก
ารดด
ซบ
Temperature (°C)
ความสมพนธระหวางคารอยละการดดซบ และอณหภมในการกระตน
NaOH KOH
49.54
54.03
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
รอยละก
ารดด
ซบ
Impregnation ratios (Activator:char)
ความสมพนธระหวางคารอยละการดดซบ และอตราสวนของ Activator:char NaOH KOH
54.63
52.94
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
1 2 3
รอยละก
ารดด
ซบ
Hold time (hr.)
ความสมพนธระหวางคารอยละการดดซบ และเวลาในการกระตน
NaOH KOH
ผลการทดสอบดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM)
AC, 900-1-2 KOHAC, 900-2-2 NaOHPalm shell Char
Yield
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
%yi
eld
Temperature (°C)
ความสมพนธระหวางรอยละของผลผลต และอณหภมในการกระตนNaOH KOH
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
%yi
eld
Impregnation ratios (Activator:char)
ความสมพนธระหวางคารอยละของผลผลต และอตราสวนของ Activator:char NaOH KOH
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
%yi
eld
Hold time (hr.)
ความสมพนธระหวางคารอยละของผลผลต และเวลาในการกระตนNaOH KOH
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.1 1 10 100 1000
Pore
Volu
me
, cm
3/g
Pore Diameter , nm
500 C
600 C
700 C
800 C
900 C
1000 C
0
50
100
150
200
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
Ad
sorb
ed V
olu
me
at
ST
P (
cm
3g
-1)
Relative Pressure , P/Po
500 C
600 C
700 C
800 C
900 C
1000 C
ไอโซเทอรมการดดซบไนโตรเจนของถานกมมนตทเตรยมดวย NaOH ทอณหภมตางๆ (N2 adsorption isotherm)
วธการทดลอง
***หมายเหต อตราการใหความรอนทใชคอ 10 °C/minuteในขนตอนของการ Activated จะมการ Flow กาซ N2 100 ml/minuteขนตอนของการทดสอบจะใชถานกมมนตขนาด 0.5 - 1.0 มลลเมตร
เตรยมกะลาปาลมโดยน ามาลางท าความสะอาด และบดใหไดขนาด ประมาณ 5 mm.
น าเขากระบวนการเพมสดสวนคารบอน (Carbonization) ท 500 °C ,
2 ชงโมง
ถานทไดจะมลกษณะสด า เรยกวา “Charcoal”
น า Charcoal ขนาด 0.5-1 mm. ผสมกบตวกระตน (Activator) อตราสวน1:1 น าแลวไปเผาให
ความรอนท 500-1000 °C, 1 ชวโมง
ถานทเผาเสรจในขนตอนนเรยกวา
“Activated carbon”
น ามาลางเอาตวกระตนออกไป โดยใช 0.1 M HCl รวมกบน ารอน ลางจนมคา pH ประมาณ 7
น าถานกมมนตมาทดสอบไอโอดนนมเบอร ปรมาตรรพรน พนทผว ฯ เพอเลอกอณหภม
ทเหมาะสมเพอศกษาในขนตอไป
เตรยม Activator : Charcoal อตราสวน 2:1, 3:1 น าไปเผาทอณหภมทเลอกวาเหมาะสม, เปนเวลา 1 ชวโมง
ถานกมมนตทเตรยมเสรจจะถกทดสอบ และเลอกอตราสวนทเหมาะสมเพอศกษาขนตอไป
ทดสอบไอโอดนนมเบอร ปรมาตรรพรน พนทผว ฯ เพอพจารณาเวลาทเหมาะสม
เตรยม Activator : Charcoal ในอตราสวนทเลอกวาเหมาะสม น าไปเผาทอณหภมทเลอกศกษา โดยขนตอนนจะควบคมเวลาในการกระตนเพมเปน 2 และ 3 ชวโมง
ทราบสภาวะทเหมาะสมในการเตรยมถานกมมนต
