การเตรียมและสังเคราะห์วัสดุรองรับที่เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ และการออกแบบผลิตภัณฑ์และประเมินผลการกำจัดแก๊สฟอร์มมาลดีไฮด์ในโรงงานอุตสาหกรรม

บทคัดย่อ

แผนงานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาผลิตภัณฑ์กำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์สำหรับประยุกต์ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม โดยเริ่มจากการเตรียมวัสดุรองรับจากไฮดรอกซีอะพาไทต์ เส้นใยไหม และฟองน้ำ ซึ่งไฮดรอกซีอะพาไทต์สังเคราะห์จากเปลือกไข่เหลือทิ้งจากครัวเรือน ในขณะที่เส้นใยไหมเตรียมได้จากเส้นใยไหมธรรมชาติที่มีคุณภาพต่ำผ่านการกำจัดเซริซีน จากนั้นนำวัสดุรองรับทั้งสองชนิดมาทำการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีสไดออกไซด์ด้วยวิธีตกตะกอนทางเคมี พร้อมทั้งศึกษาระยะเวลาและอัตราส่วนที่เหมาะสมระหว่างโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตและแอมโมเนียมออกซาเลตสำหรับการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและเครื่องวิเคราะห์ธาตุองค์ประกอบในการแสดงผลการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีสไดออกไซด์บนวัสดุรองรับ จากการทดลองพบว่ามีอนุภาคของตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีสไดออกไซด์เคลือบอยู่บนพื้นผิวของวัสดุรองรับ ซึ่งอนุภาคของตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีสไดออกไซด์จะมากขึ้นตามระยะเวลาในการเคลือบที่มากขึ้น และมีปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีสไดออกไซด์มากที่สุดที่อัตราส่วนระหว่างโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตและแอมโมเนียมออกซาเลตเป็น 1:5 M ที่ระยะเวลาในการเคลือบ 10 ชั่วโมง จากนั้นจึงนำวัสดุรองรับที่เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดแมงกานีสไดออกไซด์และไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เหมาะสมทดสอบการกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ที่ความเข้มข้นของฟอร์มาลดีไฮด์เริ่มต้นที่ 5.00 ppm ในระบบปิด พบว่าวัสดุรองรับที่เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งสองชนิดสามารถกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ได้ และมีการปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ภายหลังการกระบวนการกำจัด โดยวัสดุรองรับเส้นใยไหมที่เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีสไดออกไซด์มีประสิทธิภาพในการกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ดีที่สุดที่ร้อยละ 99.6 ที่ระยะเวลาในการกำจัด 20 นาที พร้อมทั้งปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มากถึง 500 ppm ในขณะที่วัสดุรองรับไฮดรอกซีอะพาไทต์สามารถลดการปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ได้จากกระบวนการกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ได้ สำหรับการประยุกต์ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม คณะผู้วิจัยได้ร่วมมือกับโรงงานอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เพื่อออกแบบและสร้างระบบระบายอากาศสำหรับกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ โดยระบบระบายอากาศประกอบด้วย 3 ส่วน คือ ส่วนท่ออ่อนสำหรับส่งลม ส่วนท่อโพลิไวนิลคลอไรด์ และส่วนเครื่องระบายอากาศ โดยเริ่มจากการออกแบบส่วนท่ออ่อนสำหรับการติดตั้งชุดกรองกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ ซึ่งภายในบรรจุวัสดุรองรับเส้นใยไหมที่เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีสไดออกไซด์จำนวน 10 g พร้อมทั้งทำการศึกษาจำนวนชุดกรองที่เหมาะสมในการกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ โดยการบันทึกความเข้มข้นของแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์และแก๊สคาร์บอนได้ออกไซด์ทั้งก่อนและหลังผ่านท่ออ่อนสำหรับส่งลม พบว่าความเข้มข้นของแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์หลังผ่านการกรองด้วยวัสดุรองรับเส้นใยไหมที่เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีสไดออกไซด์จำนวน 50 g มีค่าเป็น 0.00 ppm และมีการปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 400 ppm และเมื่อมีการใช้วัสดุรองรับฟองน้ำที่เคลือบผงไฮดรอกซีอะพาไทต์เพียงชุดเดียวสามารถลดการปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดกระบวนการกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ได้อย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังได้มีการพัฒนาและควบคุมการแสดงผลการทดสอบการกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์โดยใช้เทคโนโลยีอินเตอร์เน็ตในทุกสรรพสิ่ง (IoT) ส่วนการกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ในกระบวนการผลิตแผงวงจรด้วยเครื่องอัตโนมัตินั้นวัสดุรองรับเซรามิกรูพรุนที่เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีสไดออกไซด์สามารถกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ได้ นอกจากนี้มีการประยุกต์ใช้เครื่องพิมพ์สามมิติในออกแบบและสร้างเป็นต้นแบบชุดกรองสำหรับบรรจุวัสดุรองรับเส้นใยไหมที่เคลือบด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแมงกานีสไดออกไซด์ใช้ในการกำจัดแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ในโรงงานอุตสาหกรรมได้

คำสำคัญ

ระดับความพร้อมของโครงการ