การพัฒนาวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สำหรับการควบคุมคุณภาพน้ำปนเปื้อนโลหะหนักอย่างยั่งยืน

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาคุณภาพน้ำบาดาลบริเวณใกล้เหมืองแร่ทองคำในจังหวัดพิจิตร และจังหวัดเลย ใช้ถ่านชีวภาพไม้ไผ่ และถ่านปรับปรุงพื้นผิวด้วยการเคลือบไคโตซาน การฝังเหล็ก การชุบด้วยแมงกานีสและเหล็ก และการฝังแมงกานีสและนำไปเคลือบไคโตซาน เพื่อเป็นวัสดุดูดซับกำจัดเหล็ก แมงกานีส และสารหนู ศึกษาสมบัติของวัสดุดูดซับ ทำการทดลองการบำบัดโลหะหนักในระบบกะ และระบบถังกรอง เปรียบเทียบกับถ่านกัมมันต์เชิงพาณิชย์ ผลการวิเคราะห์คุณภาพน้ำบาดาลในจังหวัดพิจิตร ร่วมกับข้อมูลย้อนหลังพบว่า ปริมาณเหล็ก แมงกานีสและสารหนูมีค่าสูงสุดเท่ากับ 10.5, 1.25 และ 0.016 มิลลิกรัม/ลิตรตามลำดับ คุณภาพน้ำในจังหวัดเลยมีค่าสูงสุดของเหล็กและแมงกานีสเท่ากับ 2.56 และ 0.39 มิลลิกรัม/ลิตรตามลำดับและไม่พบสารหนู ถ่านชีวภาพไม้ไผ่มีสมบัติทางกายภาพและเคมีใกล้เคียงกับถ่านกัมมันต์ทางด้านความเป็นรูพรุน พื้นที่ผิว และประจุบนพื้นผิวแสดงเป็นประจุเป็นลบ ปลดปล่อยโลหะหนักออกมาน้อยกว่าถ่านชุบเหล็กและแมงกานีส และถ่านชีวภาพฝังแมงกานีสเคลือบไคโตซาน จากการศึกษาไอโซเทอมของการดูดซับในสารละลายเดี่ยว พบว่าถ่านไม้ไผ่สามารถบำบัดเหล็กได้ดีที่สุด ถ่านกัมมันต์บำบัดแมงกานีสได้ดีที่สุด และถ่านเคลือบไคโตซานและถ่านฝังเหล็กสามารถบำบัดสารหนูได้ดี การดูดซับโลหะหนักในสารละลายเดี่ยวถึงจุดสมดุลได้เร็วกว่าการมีโลหะหนักผสมรวมกัน ผลการศึกษาไอโซเทอมแลงเมียร์ของการดูดซับเหล็ก แมงกานีส และสารหนูในสารละลายเดี่ยวแสดงให้เห็นว่าถ่านชีวภาพไม้ไผ่มีความสามารถในการดูดซับสูงสุดได้สูงกว่าถ่านกัมมันต์ 13.2, 1.04 และ 2.7 เท่า การศึกษาการดูดซับในสารละลายผสมที่ความเข้มข้นเริ่มต้นของเหล็ก แมงกานีส และสารหนูที่ 7.0, 1.0 และ 0.02 มิลลิกรัม/ลิตรตามลำดับ สามารถดูดซับสารหนูได้หมด โดยความสามารถในการดูดซับเหล็กและแมงกานีสของถ่านไม้ไผ่ใกล้เคียงกับถ่านกัมมันต์ และมีเพียงถ่านชีวภาพไม้ไผ่เท่านั้นที่มีค่าความเป็นกรด-ด่างของน้ำภายหลังการดูดซับอยู่ในช่วง 6.5-9.0 การดูดซับเหล็กของถ่านไม้ไผ่ส่วนใหญ่ถูกตรึงในส่วนของอินทรียสาร ส่วนถ่านกัมมันต์ถูกตรึงกับส่วนที่เป็นออกไซด์ และการตรึงแมงกานีสเกิดกับส่วนที่เป็นออกไซด์ทั้งถ่านไม้ไผ่และถ่านกัมมันต์ เสนอแนะให้นำน้ำบาดาลมาพักน้ำไว้ในถังพัก 24 ชั่วโมงก่อนการนำเข้าระบบกรองเพราะเหล็กและสารหนูสามารถตกตะกอนได้ การบำบัดน้ำบาดาลจริงพบว่าสามารถบำบัดเหล็กได้ตลอดระยะเวลาการทดลอง แต่มีข้อจำกัดในการบำบัดแมงกานีส ที่บำบัดได้เฉพาะช่วงแรกของการเดินระบบ การใช้ถ่านชีวภาพเป็นวัสดุกรองทดแทนถ่านกัมมันต์มีความเป็นไปได้เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการบำบัดโลหะเหล็กและสารหนูใกล้เคียงกัน ผลิตได้ง่ายและเป็นวัสดุดูดซับที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม หากลงทุนด้วยการผลิตถ่านชีวภาพจากขนาด 30 เซนติเมตรจากราคา 7.50-10 บาท/กิโลกรัม ให้มีขนาด 2-3 มิลลิเมตร บรรจุถุงขนาด 1 กิโลกรัม ราคาถุงละ 30 บาท และจำหน่ายไม่ต่ำกว่าเดือนละ 500 กิโลกรัม/เดือน จะสามารถคืนทุนได้ภายใน 1.6 ปี

คำสำคัญ