การกำจัดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ในแก๊สชีวภาพ โดยกระบวนการดูดซับด้วยเปลือกกล้วยเหลือทิ้งและกากหมึกพิมพ์ทำจากถั่วเหลือง

บทคัดย่อ

งานวิจัยชิ้นนี้ ศึกษาประสิทธิภาพการดูดชับก๊าซฮโดรเจนซัลไฟด์ในระบบก๊าซชีวภาพ ด้วยตัวดูดซับ จากวัสดุเหลือทิ้งการเกษตร และจากภาคอุตสาหกรรม มุ่งเน้นศึกษาวัสดุเศษเหลือ 2 ชนิด คือ เปลือกกล้วย น้ำว้า และกากหมีกพิมพ์ถั่วเหลือง เริ่มจากการคำนวณทางเคมีคอมพิวเตอร์ เพื่อศึกษาความสามารถของสาร กลุ่มคอนเดนส์แทนนิน และอะลูมิเนียมออกไซด์ในการเกิดอันตรกิริยากับโมเลกุลองค์ประกอบของก๊ซ ชีวภาพ COz, CH, NH, และ H.S บนโครสร้างกลุ่มคอนเดนส์แทนนิน Afzelechin, Epiafzelechin, Catechin, Epicatechin, Gallocatechin และ Epigalocatechin ด้วยระเบียบวิธีการคำนวณทางเคมีคอมพิวเตอร์แบบ DFT (B3LYP/6-31G (d,p) นตำแหน่งที่ 1 และ 2 พบว่า การเกิดอันตรกิริยาระหว่าง [Afzelechin/(H2S] ทั้ง 2 ตำแหน่ง มีค่าพลังงานสูงที่สุด เท่ากับ - 346.9936 และ -346.9067 กิโลแคลอรี่ต่อโมล สำหรับตำแหน่ง ที่ 1 และตำแหน่งที่ 2ตามลำดับ นอกจากนั้น ยังพบว่าสารกลุ่มคอนเดนส์แทนนินสามารถเกิดอันตรกิริยากับ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H.S) ได้ดีกว่าโมเลกุลก๊าซตัวอื่นๆ จากนั้น ทำการศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับก๊าช ไฮโดรเจนซัลไฟด์และก๊ซมีเทน ของวัสดุดูดซับเปลือกกล้วยและกากหมีกพิมพ์ถั่วเหลือง จากการศึกษา คุณลักษณะทางเคมีและทางกายภาพของวัสดุดูดซับที่ทำการขึ้นรูปให้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เชนติเมตร ทั้ง 2 ขนิด ได้แก่ เปลือกกลัวย และกากหมึกพิมพ์ถั่วเหลือง โดยศึกษาค่าความขึ้น และค่ความเป็นโพรงรูพรุน พบว่า กากหมึกพิมพ์ถั่วเหลืองมีค่ความขึ้นต่ำว่าและมีค่าความเป็นรูพรุนสูงกว่าเปลือกกล้วยน้ำว้า ซึ่งกาก หมีกพิมพ์ถั่วเหลืองมีลักษณะเป็นตัวดูดชับที่ดี เมื่อเปรียบเทียบกับเปลือกกล้วยน้ำว้า ประสิทธิภาพการดูดซับ ของกากหมึกพิมพ์ถั่วเหลืองอยู่ระหว่าง 20 - 30 % ในขณะที่ประสิทธิภาพการดูดซับของเปลือกกล้วยน้ำว้า อยู่ระหว่าง 0 - 10 % เพราะกากหมึกขิมพ์ถั่วเหลืองมีค่ความชื้นและมีค่ความเป็นรูพรุนที่เหมาะสมต่อการ เป็นตัวดูดชับมากกว่า ยิ่งไปกว่านั้น ความเข้มข้นเริ่มต้นของระบบหมักก๊ชีวภาพมีผลต่อระยะเวลาในการใช้ งานตัวดูดชับ โดยกากหมึกพิมพ์ถั่วเหลืองและเปลือกกล้วยสามารถใช้กับระบบหมักก๊าซชีวภาพเศษอาหารใน ครัวเรือน (1,1001 -,250 ppm) ได้ยาวนานกว่าระบบหมักก๊ซชีวภาพน้ำเสียยางแผ่น (11,000 - 12,000 ppm) ประสิทธิภาพการดูดซับก๊าซมีเทนของวัสดุดูดซับทั้ง 2 ชนิด สามารถดูดซับก๊าซมีเทนได้สูงสุดเพียง 2 - 3.6% และมีค่าความเป็นโพรงรูพรุนลดน้อยลง เมื่อเปรียบเทียบกับคำความเป็นโพรงรูพรุนของวัสดุดูดซับก่อน การดูดซับ สุดท้าย เป็นการศึกษาสัณฐานวิทยาและธาตุองค์ประกอบของวัสดุดูดซับก่อนและหลังผ่าน กระบวนการดูดชับก๊ซชีวภาพ พบว่า มีการเปลี่ยนแปลง ขนาดรูพรุนบนพื้นผิวถูกปกคลุมด้วยโมเลกุลของก๊าซ และบนพื้นผิวของวัสดุดูดชับมีปริมาณของธาตุซัลเฟอร์ (S) เพิ่มมากขึ้นดังนั้น ผลการคำนวณทางเคมี คอมพิวเตอร์มีความสอดคล้องกับผลการทดลองในระดับห้องปฏิบัติการทางเคมี กล่าวคือ เปลือกกล้วย (มี องค์ประกอบของคอนเดนส์แทนนิน)และกากหมีกพิมพ์ถั่วเหลือง(มืองค์ประกอบของอะลูมิเนียมออกไซด์) สามารถดูดชับก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ในระบบหมักก๊าซชีวภาพได้

คำสำคัญ