สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

รายงานฉบบสมบรณโครงการวจยเรอง

การศกษาเปรยบเทยบการดดซบโลหะหนกจากนาทงของหองปฏบตการ

ของเปลอกไขและกากกาแฟรวมกบระบบชนกรองหลายชน

โดย

นายกฤษณะ จรสารสวสด

สาขาวชาวศวกรรมสงแวดลอม

คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

สารบญ

เรอง หนา

บทท 1 บทนา

1.1 ความสาคญและทมาของงานวจย 1

1.2 วตถประสงคของงานวจย 2

1.3 ขอบเขตโครงงานวจย 2

บทท 2 ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ

2.1 โครเมยม 3

2.2 ของเสยจากหองปฏบตการ 4

2.3 ลกษณะของนาเสยจากหองปฏบตการ 5

2.4 วธการบาบดนาเสย 7

2.5 กระบวนการเกาะตดผว 8

บทท 3 วธการดาเนนการทดลอง

3.1 นาเสยทใชในการทดลอง 14

3.2 การเตรยมกากกาแฟและเปลอกไขทใชในการทดลอง 14

3.3 คอลมนสาหรบดดซบทใชในการทดลอง 15

3.4 ขนตอนการทดลอง 17

บทท 4 ผลการทดลอง

4.1 คณสมบตนาเสยทใชในการทดลอง 19

4.2 ประสทธภาพของเปลอกไขไกและกากกาแฟในการดดซบโลหะหนกในนาเสย 19

จากหองปฏบตการ

4.3 ประสทธภาพของเปลอกไขไกและกากกาแฟในการบาบดนาเสยจากหอง 23

ปฏบตการรวมกบระบบชนกรองหลายชน

บทท 5 สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการทดลอง 26

5.2 ขอเสนอแนะ 26

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

สารบญภาพ ภาพท หนา

ภาพท 2.1 รปตดโพรงหรอชองวางภายในของถานกมมนต 9

ภาพท 2.2 กราฟแสดงความสมพนธของ Langmuir isotherm 12

ภาพท 2.3 กราฟแสดงความสมพนธของ Freundlich isotherm 13

ภาพท 3.1 กากกาแฟและเปลอกไขทใชในการทดลอง 14

ภาพท 3.2 การจดเรยงสารดดซบลงในคอลมนดดซบ 15

ภาพท 3.3 ระบบบาบดนาเสยจากหองปฏบตการโดยใชคอลมนในการดดซบ 16

ภาพท 4.1 ประสทธภาพการดดซบ Cr+6 ของเปลอกไขไกทระยะเวลาตางๆ 20

ภาพท 4.2 คา pH ทระยะเวลาตางๆ หลงจากการดดซบ Cr+6 โดยเปลอกไข 20

ภาพท 4.3 ประสทธภาพการดดซบ Cr6+ ทเปลอกไขไกปรมาณตางๆ 21

ภาพท 4.4 ประสทธภาพการดดซบ Cr+6 ของกากกาแฟทระยะเวลาตางๆ 22

ภาพท 4.5 คา pH ทระยะเวลาตางๆ หลงจากการดดซบ Cr+6 โดยกากกาแฟ 22

ภาพท 4.6 ประสทธภาพการดดซบ Cr6+ ของกากกาแฟทปรมาณตางๆ 23

ภาพท 4.7 คา pH ของนาเสยทออกจากคอลมนดดซบทง 3 คอลมน 24

ภาพท 4.8 ประสทธภาพในการดดซบ Cr6+ของเปลอกไขและกากกาแฟ 25

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

สารบญตาราง ตารางท หนา

ตารางท 3.1 พารามเตอรของนาเสยททาการวเคราะห 18

ตารางท 4.1 พารามเตอรของนาเสยททาการวเคราะห (สาหรบการทดลองแบบกะ) 19

ตารางท 4.2 พารามเตอรของนาเสยททาการวเคราะห (สาหรบการทดลองแบบตอเนอง) 19

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

เอกสารอางอง

1. กรมโรงงานอตสาหกรรม. 2538. ทาเนยบรายชอโรงงานอตสาหกรรม. กรมโรงงาน.

กรงเทพมหานคร.

2. จระศกด แสงพม และคณะ. 2000. ผลของสารเคมทใชในการเตรยมตวดดซบผกตบชวาสาหรบ

การดดไอเบนซน. วารสารวศวกรรมและเทคโนโลย. มหาวทยาลยรงสต. 4(1) : 45-48

3. ชาลน ศกดแสน และ ศศธร พทธวงษ. 2550. การบาบดโครเมยมและอารเซนกดวยหญาแฝกและ

ธปฤาษในบงประดษฐ. เอกสารการประชมวชาการดานพลงงานสงแวดลอมและวสด ครงท 1: 1-6

4. จกรน ไหมศรและ ธรรมนญ เจรญสทธ. 2543. การบาบดตะกวไอออนจากนาทงโรงงาน

แบตเตอรโดยใชผกตบชวา. วทยานพนธปรญญาโท. มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร.

5. อญชล เลศสงคราม. 2554. การดดซบโลหะหนกทางชวภาพ. วารสารเพอการวจยและพฒนา

องคการเภสชกรรม ปท 18 ฉบบท 3: 17-22

6. ทพยวลย คาเหมง. 2531. โลหะหนกในผกตบชวาจากแหลงนาในภาคตะวนออกเฉยงเหนอของ

ประเทศไทย. วทยานพนธวทยาศาสตรมหาบณฑต. มหาวทยาลยขอนแกน.

7. V.K. Mishra, B.D Tripathi. 2009. Accumulation of Chromium and zinc from

aqueous solution using water hyacinth (Eichhornia carssipes). Journal of

Hazardous Materials 164(2009) : 1059-1063.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

1

บทท 1

บทนา

1.1 ความสาคญและทมาของงานวจย

ในปจจบนมหาวทยาลยและสถาบนการศกษาทงของภาครฐและเอกชนไดจดใหมการเรยนการสอนทงใน

สาขาวทยาศาสตร วศวกรรมศาสตร และสงแวดลอมซงการจดการเรยนการสอนในสาขาวชาดงกลาว

จาเปนตองมการเรยนในภาคปฏบตในสวนของการทาโครงงาน หรอการเรยนการสอนซงมความจาเปนตองใช

สารเคมเปนจานวนมาก ซงสารเคมดงกลาวในบางครงมความเขมขนมากหรอมความเปนพษสง เชนพวกโลหะ

หนก สารอนทรย กรด-ดาง ดงนนในการปลอยนาทงออกจากหองปฏบตการเคมลงสแหลงนาธรรมชาตหรอ

ระบบบาบดนาเสยรวมของมหาวทยาลยโดยไมไดผานการบาบดขนตนอาจเปนการเพมมลพษใหกบแหลงนาใน

ธรรมชาตเปนอยางมากหรออาจทาใหระบบบาบดนาเสยรวมลมเหลวไดเนองมากจากความเปนพษจากโลหะ

หนก ความเปนกรด-ดางของนาเสยทปลอยออกมาจากหองปฏบตการ (วรวทย จนทรสวรรณ และ ประเทอง

ทพย โรจนวพาทย, 2556)

กาแฟสดทชงจากกาแฟควบดนนไดรบความนยมเพมมากขน ในปจจบนซงสงเกตไดจากรานจาหนาย

กาแฟควบดทเพมจานวนมากขนอยางเหนไดชด กากกาแฟเหลานจะถกทงไปโดยทไมไดใชประโยชนเทาทควร

และถาไมไดรบการกาจดทเหมาะสมกจะกลายเปนแหลงเพาะพนธของเชอโรคได จากการศกษา

องคประกอบของกากกาแฟ พบวา (Khenniche and Benissad-Aissani 2010; Boudrahem, Soualah et

al. 2011) กากกาแฟมสวนประกอบทเหมาะสม เชน ความชน 5.36%, เถา 3.16%, Extractible 22.17%,

ลกนน 8.78%, เซลลโลส 25.39%, เฮมเซลลโลส 37.33% ซงเหมาะสมในการนามาเตรยมเปนวตถดบในการ

ผลตเปนตวดดซบ ซงสามารถนามาใชประโยชนไดอยางกวางขวาง เชน ใชในอตสาหกรรมการฟอกสของ

นาตาล ใชในการทานาและอากาศใหบรสทธ ใชในการแกปญหานาเสยจากโรงงานยอมผา ใชในอตสาหกรรม

ยาและเครองสาอาง เปนตน ซงจะชวยเพมมลคาใหกบกากกาแฟและยงเปนอกหนงทางเลอกในการกาจดของ

เสย (กากกาแฟ) ไดอยางเหมาะสมอกดวย

นอกจากนทางผวจยไดมแนวคดนาเปลอกไขไกมาศกษาเปรยบเทยบความสามารถในการดดซบสารมลพษ

ในนาเสยจากหองปฏบตเนองจากคนไทยบรโภคไขไกเฉลย 132 ฟองตอคนตอป และคาดวาจะมแนวโนมใน

การบรโภคเพมขน ไขฟองหนงๆ จะมเปลอกไขเปนสวนประกอบเฉลยรอยละ 12-13 ของนาหนกเปยก หรอ

รอยละ 9-11 ของนาหนกแหง เปลอกไขมความหนาประมาณ 0.2-0.4 มลลเมตร โครงสรางมลกษณะเปนร

พรน สวนประกอบของเปลอกไขแบงออกเปนชนตางๆ ไดแก ชนเคลอบผวไข รเปลอกไข เปลอกไขชนนอก

เปลอกไขชนใน และเยอหมเปลอกไข เปลอกไขหนงฟองจะมรประมาณ 7,000-17,000 ร (Stadelmal et.,all,

1995) โดยเปลอกไขไกหนงฟองจะมรอยประมาณ 10,000 ร (Okubo et.,all. 1997) เปลอกไขเปดจะม

ปรมาณรตอตารางเซนตเมตรมากกวาเปลอกไขไก องคประกอบทางเคมของเปลอกไขประกอบดวยแคลเซยม

คารบอเนต โปรตน และนา รอยละ 95.1, 3.3 และ 1.6 ตามลาดบ (สวรรณ, 2519) เปลอกไขถกนามาใชเปน

สวนผสมของปยหรอผสมในอาหารสตว แตมการใชในปรมาณเพยงเลกนอย สวนใหญเปลอกไขจะถกทงไป

จากลกษณะทางโครงสรางและองคประกอบทางเคมของเปลอกไขทมรพรนจานวนมาก และเยอหมเปลอกไขท

มลกษณะเหมอนโครงตาขาย จงไดมการศกษานาเอาเปลอกไขมาใชในการบดนาเสย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

2

ในขณะทปจจบนไดมการศกษาการบาบดนาเสยดวยชนดนและหนโดยอาศยกระบวนการทางกายภาพ

ทางเคม และทางชวภาพในการบาบดนาเสย (อเนกประชา, 2549) ไดทาการศกษาผลของความหนาชนวสด

และรปแบบการปอนนาเสยตอประสทธภาพการบาบดนาชะมลฝอยดวยระบบดนและหนเรยงเปนชน ซงจาก

ผลการศกษาพบวาชนดนและหนทใชเปนวสดกรองสามารถบาบดสารมลพษในรปของ ซโอดของนาชะขยะมล

ฝอยไดในระดบหนงงานวจยนทางผวจยจงมแนวคดทจะศกษาตอยอดของระบบดงกลาวโดยไดนา กากกาแฟ

และเปลอกไขมาประยกตใชเปนวสดในการดดซบสารมลพษในรปของโลหะหนกรวมกบระบบชนกรอง

1.2 วตถประสงคของโครงการวจย 1) ศกษาประสทธภาพของเปลอกไขและกากกาแฟในการดดซบโลหะหนกในนาเสยจากหองปฏบตการ 2) ศกษาประสทธภาพของเปลอกไขและกากกาแฟในการบาบดนาเสยจากหองปฏบตการรวมกบระบบ

ชนกรองแบบหลายชน 1.3 ขอบเขตของโครงการวจย

1) นาเสยทใชในการศกษาเปนนาเสยจากหองปฏบตการในมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม 2) ชนดของโลหะททาการศกษาการดดซบของกากกาแฟและเปลอกไขไกไดแก ปรอท โครเมยม 3) พารามเตอรททาการวเคราะหไดแก คาความเปนกรด-ดาง โครเมยม (VI) 4) จาลองระบบชนกรองแบบหลายชนโดยใชคอลมนในการทดลองทมการจดเรยงวสดกรองไดแก กรวดหยาบ ทราย กรวดหยาบ ในคอลมนท 1 (คอลมนควบคม) กรวดหยาบ เปลอกไขไก ทราย กรวดหยาบ ในคอลมนท 2 และ หนปน กากกาแฟ ทราบ กรวดหยาบ ในคอลมนท 3

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

3

บทท 2

ตรวจเอกสารและงานวจยทเกยวของ 2.1 โครเมยม

โครเมยมเปนสารเคมทมอนตรายคอนขางสง การไดรบโครเมยมเพยงเลกนอยอาจกอใหเกดผลกระทบ

ตอสงมชวตอยางรนแรง โครเมยมในอตสาหกรรมมการใชงานอย 2 เลขออกซเดชนไดแกโครเมยม (III) และ

โครเมยม (IV) เมอพจารณาถงอนตรายพบวาโครเมยม (IV) มอนตรายมากกวาโครเมยม (III) กรมโรงงาน

อตสาหกรรมไดกาหนดมาตรฐานของนาทงจากโรงงานอตสาหกรรมสาหรบโครเมยม (VI) มปรมาณในนาทงไม

เกน 0.25 มลลกรม/ลตร ในขณะทโครเมยม (III) มปรมาณนาทงไมเกน 0.75 มลลกรม/ลตร

2.1.1 ลกษณะทวไปของโครเมยม

โครเมยมเปนธาตในหม VI B จดอยในกลมโลหะทรานซชน มลกษณะนวล สกใส มความฝด

ตา ไมเปนสนม ซงมคณสมบตจาเพาะดงน

สญลกษณ Cr

เลขอะตอม 24

นาหนกอะตอม 51.9961 g/mol

จดเดอด 2,655 องศาเซลเซยส

จดเยอกแขง 1,890 องศาเซลเซยส

ความหนาแนน 7.19 g/cm3

สถานะท 20 องศาเซลเซยส ของแขง

2.1.2 โครเมยมในสงแวดลอม

การแพรกระจายของโครเมยมเขาสสงแวดลอม เกดขนไดจากการทงของเสยและนาเสยทม

การปนเปอนของโครเมยมในการผลตทางอตสาหกรรมทมโครเมยมปะปนอย โดยโครเมยมในรปของไอออน

+3 และ +6 เปนสภาวะทพบมากในธรรมชาต โดยจะพบโครเมยมในรปไอออน +6 เปนสวนใหญ ซงจะอยใน

รปของโครเมต (CrO4 2-) และไดโครเมตร (Cr2O7

2-) ขนอยกบคา pH และคาความเขนของสารละลาย

โครเมยม +6 แบงไดเปน 3 ชวง คอ

ท pH ตากวา 2 โครเมยม +6 จะอยในรปของ H2Cr2O72-

ท pH 2-7 โครเมยม +6 จะอยในรปของ HCrO42-

ท pH มากกวา 7 โครเมยม +6 จะอยในรปของ Cr42-

นอกจากนยงพบวามการนาเอาโครเมยมมาใชในอตสาหกรรมตางๆ หลายประเภท เชน การชบโลหะ

ผลตชนสวนรถยนต ผลตโลหะผสม (Alloy) ผลตเมดส ชบเครองประดบ การยอมผา การฟอกหนงสตวเปนตน

มรายงานการศกษาในสตวทดลองและการศกษาระบาดวทยา ในคนงานทสมผสกบ Cr6+ เปนเวลานานๆ ท

สนบสนนวาเปนสารกอมะเรง (carcinogen) ซงกลไกของโครเมยมขนอยกบเลขออกซเดชน คณสมบตทาง

กายภาพและเคมในคนทวไปมการประมาณวาจะไดรบโครเมยมในรป Cr3+ จากอาหารทบรโภคประจาวน 50-

200 ไมโครกรม และรอยละ 3 – 5 ของอาหารทบรโภคจะถกดดซมเขาสรางกาน สวนโครเมยม Cr6+ จะถกดด

ซมจากระบบทางเดนอาหารไดดกวา Cr3+ 3 – 5 เทา นอกจากนโครเมยมและสารประกอบโครเมยมสามารถ

เขาสรางกายไดโดยการหายใจ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

4

2.1.3 การเปลยนรปโครเมยมในแหลงนาตามธรรมชาต

การเปลยนรปของไอออนของโครเมยมในแหลงนาตามธรรมชาต ขนอยปฏกรยาออกซเดชน

และรดกชน

1) ปฏกรยาออกซเดชนเปนการเปลยนรปจากโครเมยม (+3) ไปอยในโครเมยม (+6) พบวา

สารประกอบทเปนตวออกซไดสโครเมยมในนา คอ แมงกานสไดออกไซด (MnO2) ออกซเจนละลายนาก

สามารถออกซไดสโครเมยมไดแตอตราการเกดปฏกรยา เกดชากวาการจบตวกนตกตะกอนของโครเมยม เปน

ผลทาใหโครเมยมในดนตกตะกอนไปกอนได

2) ปฏกรยารดกชนเปนการเปลยนรปจากโครเมยม (+6) ไปอยในรปโครเมยม (+3) พบวา

สารประกอบทเปนตวรดวซโครเมยม คอ ซลไฟด, การเนาเปอยของสารอนทรยและเหลก (+2) โดยปฏกรยา

รดกชนนเกดขนในสภาพเปนกรดมคา pH อยในชวงระหวาง 2-3

2.2 ของเสยจากหองปฏบตการ

การทาการทดลองเกยวกบสารเคม ตวทาละลาย หรอสารละลายจะตองเกดของเสยขนจานวนมาก

หรอนอยขนอยกบการทดลอง ของเสยจาพวกนอาจแบงแยกไดเปน 2 ประเภทใหญๆ คอ ของเสยทไมเปน

อนตราย (non-hazardous waste) และของเสยทเปนอนตราย (hazardous waste) โดยของเสยทไมเปน

อนตรายสารมารถทงไดตามทอนาทงโดยไมกอใหเกดผลกระทบทางสขภาพหรอสงแวดลอมมากนกแตตองทา

การเจอจางกอนทงหรอมการทาใหเปนกลางกอน ทงนแลวแตชนดของของเสย ปรมาณและความเขมขน แต

ของเสยทเปนอนตรายจะกอใหเกดอนตรายตอสขภาพอนามยของมนษยและสงแวดลอมหากไมไดจดการอยาง

ถกตองตามพระราชบญญตวตถอนตราย 2535 ของเสยอนตรายอาจจะประกอบดวยคณลกษณะอยางใดอยาง

หนงตามคานยามของวตถอนตราย คอ (วรวทย และ ประเทองทพย, 2556)

1) วตถระเบดได

2) วตถไวไฟ

3) วตถออกซไดซและวตถเปอรออกไซด

4) วตถมพษ

5) วตถทาใหเกดโรค

6) วตถกมตรงส

7) วตถทกอใหเกดการเปลยนแปลงทางพนธกรรม

8) วตถกดกรอน

9) วตถทกอใหเกดการระคายเคอง

10) วตถอยางอนไมวาจะเปนเคมภณฑหรอสงอนใดทอาจจะทาใหเกดอนตรายแกบคคล สตวหรอ

สงแวดลอม

การกาหนดคานยามของของเสยอนตรายทมความแตกตางกนในแตละประเทศสาหรบองคกรพทกษ

สงแวดลอมแหงสหรฐอเมรกา (U.S EPA) โดย Resource Conservation and Recovery Act (RCRA) ได

กาหนดลกษณะของของเสยอนตรายทเกดขนจากหองปฏบตการดงน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

5

1) สารไวไฟ (ignitability) คอ ของเหลวทมจดวาบไฟตากวา 60 องศาเซลเซยส หรอเปนสารทไมใช

ของเหลวแตสามารถลกตดไฟไดภายใตอณหภมและความดนมาตรฐานเมอเกดการเสยดส การดดความชนหรอ

เกดการเปลยนแปลงทางเคม เชน สารละลายอนทรย สารออกซไดซ เปนตน

2) สารกดกรอน (corrosity) คอของเหลวทมคาความเปนกรดดางเทากบ 2 หรอตากวาหรอเทากบ

12.5 หรอสงกวา เชน H2SO4 , HCl , NaOH เปนตน

3) สารเกดปฏกรยาไดงาย (reactivity) คอของเสยทมสภาพไมคงตว สามารถทาปฏกรยาไดอยาง

รนแรงและรวดเรวโดยไมมการระเบดเกดขน เปนสารททาปฏกรยารนแรงกบนา เปนสารทรวมตวกนจะเกด

แกสทเปนพษ

4) สารพษ (toxicity) คอของเสยจาพวกโลหะหนกเชน อารเซนคมากกวา 5 มลลกรมตอลตร

แคดเมยมมากกวา 1 มลลกรมตอลตร ตะกวมากกวา 5 มลลกรมตอลตร และปรอทมากกวา 0.2 มลลกรมตอ

ลตร

การแบงของเสยจากหองปฏบตการอาจจาแนกตามสถานะของของเสยเชน ของเหลว ของแขง และ

แกส แตถาแบงตามวธการกาจดหรอบาบดอาจจาแนกได 5 ประเภทคอ

1) ของเสยสารเคม (chemical waste) สวนใหญเกดจากการใชสารเคม ตวทาละลาย สารละลาย

อนทรย รวมทงสารตวอยางทผานกระบวนการตรวจวเคราะห ของเสยประเภทนจดเปนของเสยอนตรายทตอง

ผานการบาบดกอนทง

2) ของเสยตดเชอ (infectious waste) สวนใหญจะพบจากสถานพยาบาลหรอหองปฏการจล

ชววทยามากกวาการทดลองในหองปกต เชนการเพาะเลยงเนอเยอ หรอของเสยทมเลอดเปนองคประกอบเปน

ตน

3) ของเสยกมมนตรงส (radioactivity) เปนของเสยอาจอยในรปของแขง ของเหลวหรอแกส ท

สามารถแพรกระจายรงสของอนภาค แอลฟา (alpha) เบตา (beta) หรอ แกมมา (gamma) รงสเอกซ (x-ray)

นวตรอน โปรตอนและอเลกตรอนความเรวสง

4) ของเสยแหลมคม (sharp) คอของเสยทเปนอนตรายตอผสมผสโดยตรงและหากมการปนเปอน

สารพษ สารเคมหรอเชอโรคกจะมความอนตรายสงมาก

5) ของเสยทไมเปนอนตราย (non-hazardous waste) เปนของเสยทไมมการปนเปอนสารเคม

สารพษ เชอโรคหรอสารกมมนตรงส

2.3 ลกษณะของนาเสยจากหองปฏบตการ

ของเสยทเกดขนในหองปฏบตการเคมสวนใหญจะเปนของเหลวและสารละลาย เนองจากการทดลอง

จะตองใชสารเคมจานวนปรมาณมาก เชน กรดแก ดางแก ตวทาละลายอนทรยหรออนนทรย เปนตน รวมทง

นาทใชลางอปกรณ เครองแกวตางๆ ดงนนนาเสยทเกดขนจากกระบวนการดงกลาวขางตนนนสวนใหญมกถก

ทงลงในทอนาทงซงอาจสงผลกระทบตอสขภาพอนามยและปญหาทางดานสงแวดลอมตามมา

2.3.1 แหลงทมาของนาเสย

นาเสยหรอนาทงทนามาศกษาวจยในครงนเปนนาเสยทเกดจากการรวบรวมจากหองปฏบตการ

สาขาวชาวศวกรรมสงแวดลอม อาคาร 18 ชน 8 คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ศนยนนทบร

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

6

2.3.2 อนตรายจากสารพษและโลหะหนกในนาเสย

การปลอยนาเสยทมสารพษและโลหะหนกลงสแหลงนาธรรมชาตโดยไมมการบาบดใหอยในเกณฑ

มาตรฐานเสยกอนยอมสงผลกระทบตอสงมชวตทอาศยอยในนา และอาจสะสมในพชและสตวซงนาไปส

อนตรายตอมนษย อนตรายของสารพษและโลหะหนกทจดวาเปนปญหาทสาคญและคาดวาจะพบในนาทงจาก

หองปฏบตการ

2.3.4 วธการจาแนกของเสยจากหองปฏบตการ

ของเสยจากหองปฏบตการสามารถจาแนกออกไดเปน 4 กลมตามลกษณะของการจดการดงน

(สรพรรณ, 2556)

1) ของเสยไมอนตรายทสามารถปลอยทงได เชน ของเสยจาพวกเกลอของโลหะหนกทไมเปน

อนตราย ของเสยความเขมขนเจอจางทมนาเปนตวทาละลาย (มสารเคมอยไมเกนรอยละ 5) และของแขงทไม

เปนพษ

2) ของเสยอนตรายทควรบาบดในเบองตนกอนสงทงหรอสงบาบด แบงออกเปนสารละลายกรดและ

เบส ตวออกซไดซ สารไวตอนา/อากาศ ของแขงทมตวทาละลายอนทรยปนอยและสารละลายประกอบดวย

โลหะหนกในปรมาณนอย (นอยกวา 100 mg/L)

3) ของเสยอนตรายทตองสงกาจดแบงออกเปน 14 ประเภทหลก ไดแกของเสยพเศษ ของเสยทม

ไซยาไนด ของเสยทมสารออกซไดซ ของเสยทมปรอท ของเสยทมโครเมต ของเสยทมโลหะหนก ของเสยทเปน

กรด ของเสยทมอลคาไลน ผลตภณฑปโตเลยม ของเสยประเภท oxygenated ของเสยประเภท NPS ของเสย

ประเภทแฮโลเจน ของแขง และของเสยทมนาเปนตวทาละลายอนๆ

4) ของเสยกลมพเศษ ไดแก สารกมมนตรงส ของเสยตดเชอ แผนฟลมเอกซเรย

2.3.5 การจดการนาทงจากหองปฏบตการเคม

นาทงจากหองปฏบตการเคมจดเปนนาเสยเนองจากมการปนเปอนสารพษหรอโลหะหนกทเกดจาก

การทดลองทเกยวของกบสารเคมชนดตางๆ เชน แกสพษ ตะกอน สารกมมนตรงส สารเคมระเหยและจลชพ

เปนตน โดยสวนใหญไมผานกระบวนการบาบดทถกตองซงสงผลกระทบเกดมลพษเมอมการระบายลงสทอ

ระบายนาทงและลงสแหลงนาธรรมชาต แมวาสารพษบางสวนมการจดเกบในภาชนะตางๆ ซงกยงเปนปญหา

เพราะตองสงกาจดซงมคาใชจายสง และบางแหงมการกาจดทไมถกตองโดยใหเทศบาลหรอหนวยงานภาครฐ

ดาเนนการฝงกลบเชนเดยวกบขยะมลฝอยทวไป ซงจะสงผลกระทบตอสงแวดลอมในเวลาตอมา เชนคณภาพ

ดน คณภาพนาผวดน หรอนาบาดาลเปนตน

ของเสยในหองปฏบตการเคมมหลายชนดแตในทน เราจะพจารณาของเสยทเปนนาเสยจาก

หองปฏบตการ นาเสยจะมลกษณะและปรมาณทแตกตางกนขนอยกบชนดของการทดลอง การใชสารเคม

อนตรายของสารเคม เปนตน นาเสยทเกดขนกเกดจากสาเหตทตางกน ดงนนในการจดการนาเสยจาก

หองปฏบตการตองพจารณาชนดของนาเสยเปนสาคญ วธการบาบดทเหมาะสมแบงตามประเภทของเสยได 23

ประเภท ดงน (ศษยา และ สรโสภา, 2542)

1) นาเสยทเปนกรด

2) นาเสยทเปนเบส

3) นาเสยทเปนเกลอ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

7

4) นาเสยทเปนของเหลวทประกอบดวยฟลออไรด

5) นาเสยทเปนของเหลวทประกอบดวยไซยาไนด

6) นาเสยทเปนของเหลวทประกอบดวยไซยาไนดทสลายตวยาก

7) นาเสยทเปนของเหลวทประกอบดวยโครเมยม (VI)

8) นาเสยทเปนของเหลวทประกอบดวยปรอทอนทรย

9) นาเสยทเปนของเหลวทประกอบดวยปรอทอนนทรย

10) นาเสยทเปนของเหลวทประกอบดวยอารเซนก

11) นาเสยทเปนไอออนของโลหะหนก

12) นาเสยทเปนสารออกไซด

13) นาเสยทเปนสารรดวซ

14) นาเสยทเปนของเหลวทสามารถเผาได เชน ตวทาละลายอนทรย

15) นาเสยทเปนนามน

16) นาเสยทเผาไหมยาก เชน สารประกอบอนทรยของสารฮาโลเจน

17) นาเสยทเปนของเหลวอนทรยทประกอบดวยนา

18) นาเสยทเปนสารไวไฟพเศษ

19) นาเสยทไดจากการถายภาพ

20) ของเสยทระเบดได

21) สารกมมนตรงส

22) นาเสยทมจลนทรย

23) ของเสยจาก pilot plant

2.4 วธการบาบดนาเสย

วธการบาบดนาเสยในหองปฏบตการเคมอาจแบงออกเปน 2 ประเภทใหญๆ คอการบาบดทางเคม

และการบาบดทางกายภาพ การเลอกวธการบาบดขนกบชนดของนาเสยหรอนาเสยบางประเภทจาเปนตองใช

การบาบดทง 2 ประเภทรวมกน

2.4.1 นาเสยทมปรอท

นาเสยทมปรอทมวธการบาบด 2 วธ คอ

1) วธตกตะกอนซลไฟด (sulfide sedimentation) วธนเหมาะสาหรบนาเสยทมปรอทสงโดยทาการ

ปรบคา pH ใหอยในชวง 6-8 แลวตกตะกอนดวยสารละลายโซเดยมซลไฟด (Na2S) หรอไฮโดรเจนซลไฟด

(H2S) นาทผานการตกตะกอนซลไฟดตองไปบาบดกอนดวยวธดดซบดวยคลเรดเรซน (chelate resin

adsorption)

2) วธการดดซบดวยคลเรดเรซน (chelate resin adsorption) วธนเหมาะสาหรบนาเสยทมปรอท

ตาๆ ทาการกรองสารแขวนลอยแลวทาการปรบคา pH ใหอยในชวง 4-7 แลวไปบาบดตอดวยวธดดซบดวยคล

เรตเรซน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

8

2.4.2 นาเสยทมไซยาไนด

นาเสยประเภทนจดเปนนาเสยทมความเปนอนตรายสง วธการบาบดโดยการออกซไดซดวยโซเดยมไฮ

โปคลอร (NaOCl) เพอเปลยนไซยาไนดใหอยในรปแบบทางเคม (chemical form) ทไมอนตรายและควรเกบ

ภายใต pH มากกวา 10.5

2.4.3 นาเสยทมฟลออกไรด

นาเสยประเภทนบาบดดวยวธการตกตะกอนดวยแคลเซยมไฮดรอกไซด (Ca(OH)2) หรอแคลเซยม

คลอไรด (CaCl2) เรยกวา calcification

2.4.4 นาเสยทมฟอสฟอรส

นาเสยประเภทนบาบดดวยการตกตะกอนเชนเดยวกบนาเสยทมฟลออไรด

2.4.5 นาเสยทมโลหะหนกทวไป

นาเสยทมโลหะหนกทวไปทไมใช โครเมยม (VI) และแคดเมยม มวธการบาบด 3 วธ

1) การตกตะกอน (precipitation) โดยการปรบ pH ดวยโซเดยมไฮดรอกไซดเพอตกตะกอนโลหะ

ให

อยในรปไฮดรอกไซด ซงโลหะแตละชนดจะตกตะกอนไดท pH กน

2) วธเฟอรไรท (ferrite method) โดยการใชฟอสฟอรสและโซเดยมไฮดรอกไซดเพอตกตะกอน

โลหะหนก

3) วธการดดซบ (adsorption) วธเหมาะสาหรบบาบดนาเสยทมโลหะปรมาณตา (นอยกวา 100

mg/L) โดยทาการดดซบโลหะหนกดวยคลเรตเรซน

2.4.6 นาเสยทเปนกรด-ดาง

ในการบาบดนาเสยประเภทนจะตองทาใหสารละลายเปนกลาง (neutralization) โดยการทา

ปฏกรยากบกรดหรอเบสกอนทง

2.5 กระบวนการเกาะตดผว (Adsorption)

2.5.1 ทฤษฎการเกาะตดผว

การเกาะหรอการเกาะตดผวเปนความสามารถของสารบางชนดในการดงโมเลกลหรอคอลอยดซงอย

ในของเหลวหรอกาซใหมาเกาะจบหรอตดบนผวของโมเลกลหรอคอลลอยด adsorbate สวนของแขงทมผว

เปนทเกาะจบของ adsorbate เรยกวา adsorbent ตวอยางการเกาะตดผวของโมเลกลสดวยถานกมมนต

(Activated Carbon)

2.5.2 กลไกการเกาะตดผว

การเกาะตดผวของสารประกอบอนทรยเกดจากแรงรวมตว (binding force) หลายชนดระหวาง

โมเลกลของสารอนทรยและพนทผวของคารบอน ซงแรงทงหมดมแหลงทมาจากอนตรกรยาแมเหลกไฟฟา

(electromagnetic interaction) การเกาะตดผวทสาคญม 2 แบบคอการเกาะตดผวทางกายภาพ

(physisorption) และการเกาะตดผวทางเคม (chemisorption) การเกาะตดผวทง 2 แบบนเกดขนเมอ

โมเลกลในชนของเหลวเขาใกลและยดตดกบผวของของแขง ซงเปนผลมาจากแรงดงดดทผวของของแชง

สามารถเอาชนะพลงงานจลนของโมเลกลของสารทอยในของเหลวได เน อ งจากการ เกาะต ดผ ว เป นการ

เคลอนยายสาร (mass transfer) จากกาซ-ของเหลว,ของแขง-ของแขง, กาซ-ของแขง, ของเหลว-ของเหลว

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

9

หรอ ของแขง-ของแขง ซงปรากฏการนมขนตอนการเกดขนเปน 3 ระยะตดตอกน ดงแสดงกลไกการเกาะตด

ผวของเมดถานในการกาจดนาเสยดงน

ระยะท 1 โมเลกลหรอคอลลอยด (adsorbate) จะเคลอนทไปเกาะอยรอบนอกของเมดถาน

ระยะท 2 โมเลกลหรอคอลลอยดจะฟงกระจาย (diffusion) เขาไปในรพรนของเมดถาน

ระยะท 3 เกดการเกาะตดผวในรพรนนระหวาง adsorbate และพนทผวของเมดถานซงอาจดดตด

ดวยแรงทางกายภาพหรอทางเคมหรอทง 2 ชนดพรอมกน แตในทางการกาจดนาเสยการเกาะตดผวจะ

พจารณาการเกาะตดผวดวยแรงทางฟสกสมากกวาทางเคม แสดงกลไกการเกาตดผวดงภาพท 2.1

ภาพท 2.1 รปตดโพรงหรอชองวางภายในของถานกมมนต

ทมา : (Bruce et., all, 2007)

2.5.3 อตราการเกาะตดผว (rate of adsorption)

อตราการเกาะตดผวมความสาคญอยางมาก อตราการเกาะตดผวทรวดเรวจะทาใหระบบเขา

สสภาวะสมดลไดเรวยงขน อตราการเกาะตดผวจะถกควบคมโดยขนตอนทมความตานทานมากทสดในการ

เคลอนยายโมเลกล ซงขนตอนทชาทสดจะเปนขนตอนทจากดอตราการเกาะตดผว ขนตอนในการตดผวของ

สารจากสารละลายโดยสารเกาะตดผวทมรพรนม 3 ขนตอน คอ

1) การขนสงทงกอน (bulk transport) เปนขนตอนทเกดขนเรวทสด โมเลกลของตวถก

ละลายในของเหลวจะถกสงไปทผวหนาของชนของเหลวบางๆ ทหอหมสารเกาะตดผว

2) การขนสงชนฟลม (film transport) เปนขนตอนทโมเลกลทผวหนาของชนของเหลว

บางๆ แทรกตวเขาสผวหนาของสารเกาะตดผว การขนสงชนฟลมเปนกระบวนการททาใหเกดการแพรผาน

ฟลม (film diffusion) จดเปนขนตอนทจากดอตราการเกาะตดผวอกขนตอนหนง

3) การขนสงภายในอนภาค (intraparticle transport) เปนการแพรของโมเลกลตวถก

ละลายเขาสโพรงหรอรพรนของสารเกาะตดผว (pore diffusion) และทาใหเกดการเกาะตดผวขน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

10

2.5.4 ปจจยทมผลตอการดดตดผว (factor influencing adsorption)

1) ขนาดและพนทผวของสารดดตดผว (size and surface area) ความสามารถในการดดตด

ผวของสารดดตดผว มความสมพนธโดยตรงกบพนทผวจาเพาะ และอตราการดดตดเปนสดสวนผกผนกบขนาด

ของสารทถกดดตดผว เนองจากปฏกรยาทพนทผวเปลยนแปลงไปตามขนาดของพนทผว อตราการดดตดผว

เปนสดสวนผกผนกบเสนผานศนยกลางของสารดดตดผวเมอสารดดตดผวไมมความพรน สาหรบการดดตดผวท

มความพรนอตราการเคลอนทสพนผวในรพรนถกควบคมโดยความตานทานภายนอกทเรยกกนวาการขนสงชน

ฟลม (film transport) ดงนน อตราการดดตดผวจะเปนอตราสวนเทากบเสนผานศนยกลางของสารดดตดผว

ในทางกลบกนถาการเคลอนทภายในอนภาคเปนตวควบคมอตราการดดตดผว การดดตดผวจะเปนสดสวน

ผกผนกบเสนผานศนยกลางของสารดดตดผว

2) ขนาดโมเลกลของสารทถกดดตดผว (molecular size of the absorbate) สงสาคญใน

การดดตดผวตวถกละลายจากสารละลายอยางหนงกคอความสามารถในการละลายนาของตวถกละลาย การ

ดดตดผวจะเพมขนเมอความสามารถในการละลายนาของตวถกละลายมคาลดลง เนองจากการดดตดผวตวถก

ละลายจะตองถกแยกออกจากตวทาละลาย โดยทวไปแลวความสามารถในการละลายของสารประกอบ

อนทรยในนาจะลดลงเมอความยาวพนธะลกโซยาวขน โมเลกลของสารทมขนาดใหญเชน –CH2- ม

ความสามารถในการละลายนาลดลงและความสามารถในการดดตดผวจะเพมขนจนกระทงโมเลกลมขนาดใหญ

กวาขนาดรพรนเนองมาจากโมเลกลมขนาดเพมขนอตราการแพรเขาสถานกมมนตกจะลดลง

3) ความเขมขนของสารทถกดดตดผว (adsorbate concentration) ความเขมขนเปนปจจย

หนงทมผลตออตราการดดตดผว อตราการดดตดผวของถานกมมนตจะเพมขนเมอความเขมขนเรมตนของ

สารละลาย ความเขมขนเรมตนจะเปนการเพมปรมาณของสารทถกกาจดจากสารละลายตอหนวยเวลา แตจะ

ไมมผลตอเวลาในการกาจดสวนทเทากนจากคาการดดตดผวสงสดของสารทปรมาณตางกน

4) พเอช (pH) ผลจากพเอชตอการเกาะตดผวนนพบวากระบวนการเกาะตดผวตองขนกบพ

เอชและพบวาเปนตวแปรทสาคญทกาหนดความสามารถของการเกาะตดผวซงจะสามารถอธบายคอทพเอชตา

(สภาวะเปนกรด) จะไมเกดการเกาะตดผวเลยแตเมอพเอชเรมเพมขนถงแมจะเปนชวงแคบๆ แค 1-2 หนวยก

ตาม ทจดนนการเกาะตดผวเรมเกดขนมากเรอยๆจาก 0 จนเกอบจะถง 100 % แตถาพเอชยงคงเพมตอไป

เรอยๆ จะทาใหเกดการคายสารทตดผวออกมา ดงนนชวงพเอชทนาสนใจจงแบงออกเปน 2 ชวงคอ ชวงพเอช

ททาใหเกดการเกาะตดผวมากทสดและชวงพเอชททาใหเกดการคายสาร ซงทงสองชวงนจะเกดขนทพเอชสงๆ

นอกจากจะขนอยกบพเอชแลวจานวนประจของไอออนบวกกมผลดวย สาหรบสารอนทรยทมความเปนกรด-

เบสออนๆ คาพเอชจะมความสาคญอยางมากตอการดดตดผว โดยเมอโมเลกลอยในชวงพเอชทเปนกลาง

ความสามารถในการดดตดผวจะสงเมอพเอชอยในชวงทเปนไออไนซ เมอแรงดงดดของนามคาสงอตราการดด

ตดผวจะมคาตา

5) ความปนปวน (Mixing speed) อตราเรวในการดดตดผวขนอยกบการสงผานโมเลกลของ

ระบบ ซงจดวาเปนขนตอนทจากดอตราเรวของการดดตดผว ขนตอนจะประกอบไปดวยการแพรผานฟลม

(film diffusion) และการแพรเขาสโพรง (pore diffusion) ในระบบทมของเหลวทมความปนปวนตาฟลม

ของเหลวทอยลอมรอบสาดดตดผวจะมความหนามากและเปนอปสรรคตอการเคลอนทของโมเลกลเขาไปหา

สารดดตดผว ในกรณนการแพรผานฟลมจะเปนตวกาหนดอตราเรวของการดดตดผว ในทางกลบกนระบบท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

11

ของเหลวมความปนปวนสงความหนาของชนฟลมทลดลงทาใหโมเลกลเคลอนทเขาหาสารดดตดผวเรวขน

ดงนนการแพรเขาสโพรงจะเปนตวกาหนดอตราเรวของการดดตดผว

6) ระยะเวลาสมผส (contact time) เวลาสมผสเปนพารามเตอรทมผลตอประสทธภาพการ

ดดตดผว และอายการใชงานของคอลมน เวลาสมผสทยาวนานและปรมาณสารในนาทมจานวนนอยๆจะชวย

ใหอายการใชงานของสารเกาะตดผวนานขน

7) อณหภม (temperature) การเกาะตดผวเปนปฏกรยาแบบคายความรอนดงนนเมอ

อณหภมเพมสงขนความสามารถในการเกาะตดผวจะลดลง การเปลยนแปลงของอณหภมเพยงเลกนอยไมมผล

มากกบการเกาะตดผว

2.5.5 สมดลของการเกาะตดผว

สมดลของการดดตดผวจะเกดขนเมอสารทถกเกาะตดผววสดดดซบเคลอนยายจากนาเขามายงตว

เกาะตดผวจนกระทงความเขมขนของ adsorbate ในนาเทากบความเขมขนใน adsorbent ทอณหภมหนงๆ

นนเราใช adsorption isotherm เปนตวแทนในการอธบายความสมดลทเกดขน adsorption isotherm คอ

ความสมพนธระหวางปรมาณของสารทถกเกาะตดผวตอหนวยนาหนกของ adsorbent และความเขมขนของ

สารนนทยงเหลออยในนานาแลวนาไปพลอตกราฟลอการทม โดยใหความเขมขนของสารนนทยงเหลออยในนา

เปนแกนในแนวนอนและปรมาณสารทถกเกาะตดผวตอนาหนก adsorbent เปนแนวตง เสนโคงทเกดจากการ

ลากผานจดทไดจากการทดลองทงหมดเรยกวา adsorption isotherm ซงมประโยชนมากในการหา

ความสามารถในการเกาะตดผวของสงสกปรกในนาเพอเปรยบเทยบชนดของ adsorbent ทดทสด

Adsorption isotherm มหลายชนด เนองจากมหลายทฤษฎทนามาอธบายเกยวกบสมดลของการ

เกาะตดผวทเกดขน แตทนยมใชมากทสดคอ Langmuir adsorption isotherm และ Freundlich

adsorption isotherm

สมมตฐานทสาคญของแบบจาลอง Langmuir

1) ผวเคตาลสททกจดมความสามารถในการเกาะตดผวไดเทาเทยมกน ในกรณทคดวาบนผวเคตา

ลสทมจดกมมนตกใหถอวาจดกมมนตแตละจดมความสามารถในการเกาะตดผวเทากน

2) โมเลกลทเกาะตดผวอยมาปฏกรยาซงกนและกน

3) การเกาะตดผวเกดขนจากกลไกทเหมอนกน และสารทเกาะตดผวมโครงสรางเหมอนกน

4) การเกาะตดผวเกดขนเพยงชนเดยวแบบผวของแขง

Langmuir adsorption isotherm มสมการดงน

x/m = abC/(1 + bC) (1)

จาก (1) สามารถเขยนใหมไดเปน

C/(x/m) = 1/ab + (1/a)C (2)

เมอ

x = ปรมาณมวลสาร (adsorbate) ทถกกาจด = ( C๐ – C)V มก.

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

12

C/(x/m)

C 1/ab

m = ปรมาณตวเกาะตดผว (adsorbate) มก.

C0 = ความเขมขนเรมตนของมวลสารกอนผานการเกาะตดผว, มก./ล.

C = ความเขมขนของมวลสารหลงจากเกาะตดผว, มก./ล.

V = ปรมาตรของนาทใชในการทดลอง, ลตร

a,b = คาคงท

จากสมการท (1) และ (2) และผลการทดลองการเกาะตดผวทได พลอตกราฟระหวางคา C และ

C(x/m) ในกระดาษกราฟธรรมดา ดงภาพท 2.2 สาหรบกาคานวณคา a และ b สามารถหาไดจากคา slope

และ intercept ของเสนกราฟดงกลาว

ภาพท 2.2 กราฟแสดงความสมพนธของ Langmuir isotherm

Freundlich adsorption isotherm

Freundlich ไดทาการพฒนาสมการความสมพนธของไอโซเทอมซงเปนทนยมใชในการศกษาการ

เกาะตดผวดวยถานกมมนตในนาเสย สมการของ Freundlich adsorption isotherm มดงน

x/m = kC1/n (3)

เมอ

k,n คาคงท

จากสมการ (3) ทาใหอยในรปของ logarithm ไดดงน

log (x/m) = log k + (1/n) log C (4)

จากสมการท (4) และผลการทดลองการเกาะตดผวทไดสามารถพลอตกราฟระหวางคา log C และ

log (x/m) ในกราฟธรรมดาหรอพลอตคา C และ (x/m) ในกระดาษกราฟ log – log แสดงในภาพท 2.3 เพอ

นากราฟเสนตรงทไดไปคานวณคาคงท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

13

log/(x/m)

log C log k

x/m

C k

จากการทดลองหาความสมพนธ adsorption isoterm สามารถเลอกใชชนดของถานกมมนตได

เหมาะสม อยางไรกตามขอมลทไดยงไมเพยงพอกบการออกแบบจะตองมการทดลองแบบตอเนองในคอลมน

เพอหาอายการใชงานของถานกมมนตชนดทเลอกไวแลววามอายเทาไหรจงจะเสอมคณภาพ

ภาพท 2.3 กราฟแสดงความสมพนธของ Freundlich isoterm

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

14

บทท 3

วธการดาเนนการทดลอง

3.1 นาเสยทใชในการทดลอง

นาเสยทใชในการทดลองเปนนาเสยจากหองปฏบตการจากสาขาวชาวศวกรรมสงแวดลอมโดยนาเสย

ทเกดขนนนเปนนาเสยทเกดขนจากการเรยนการสอนของนกศกษาในสาขาวชาวศวกรรมสงแวดลอม

3.2 การเตรมกากกาแฟและเปลอกไขทใชในการทดลอง

• เปลอกไข

1) นาเปลอกไขไกทใชแลวลางดวยนาประปาหลายๆ หลงจากนนนาไปผงแดดใหแหงเปนเวลา 2 วน

2) ทาการบดเปลอกไขหลงจากนนนามารอนดวยตะแกรงคดขนาด จนไดเปลอกไขขนาด 4.75

มลลเมตร

3) นาเปลอกไขทผานการรอนคดขนาดแลวในขอท 2) มาแชนากลนเพอใหเยอของเปลอกไขหลด

ออกมา

4) ตากเปลอกไขทงไวใหแหง

5) ทาการอบเปลอกไขทอณหภม 103 องศาเซลเซยสเปนเวลา 12 ชวโมง

• กากกาแฟ

1) นากากกาแฟทใชแลวตากแดดใหแหงเปนเวลา 2 วน

2) แชกากกาแฟทงไว 3 วนโดยเปลยนนาทกวน

3) ลางกากกาแฟดวยนาประปา 5 – 10 ครง

4) ตากแดดใหแหงเปนเวลา 1 – 2 วน

5) นากากกาแฟเขาตอบท 103 องศาเซลเซยสเปนเวลา 24 ชวโมง

ภาพท 3.1 กากกาแฟและเปลอกไขทใชในการทดลอง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

15

50 cm.

φ 9 cm

50 cm.

φ 9 cm

50 cm.

φ 9 cm

กรวด 10 cm กรวด 10 cm กรวด 10 cm

ทราย 5 cm ทราย 5 cm

ทราย 5 cm

เปลอกไข 18 cm

กากกาแฟ 27 cm

กรวด 5 cm

กรวด 5 cm

กรวด 5 cm

3.3 คอลมนสาหรบดดซบทใชในการทดลอง

คอลมนทใชในการทดลองทาจากอะคลรกใสมขนาดเสนผานศนยกลาง 9 เซนตเมตร สง 50

เซนตเมตรจานวน 3 คอลมน โดยในคอลมน (ควบคม) ประกอบไปดวยกรวดหยาบ 10 เซนตเมตร ทราย 5

เซนตเมตรและกรวดหยาบอก 5 เซนตเมตร คอลมนท 2 ประกอบไปดวยกรวดหยาบ 10 เซนตเมตร ทราย 5

เซนตเมตร เปลอกไข 18 เซนตเมตรและกรวดหยาบอก 5 เซนตเมตร และคอลมนท 3 ประกอบไปดวยกรวด

หยาบ 10 เซนตเมตร ทราย 5 เซนตเมตร กากกาแฟ 27 เซนตเมตรและกรวดหยาบอก 5 เซนตเมตร

ตามลาดบ โดยมรายละเอยดขอคอลมนแสดงในภาพท 3.2

ภาพท 3.2 การจดเรยงสารดดซบลงในคอลมนดดซบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

16

ภาพท 3.3 ระบบบาบดนาเสยจากหองปฏบตการโดยใชคอลมนในการดดซบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

17

3.4 ขนตอนการทดลอง

การทดลองศกษามดงน

- การหาคาระยะเวลาทเหมาะสมในการดดซบโครเมยม

- การหาคาปรมาณของวสดดดซบทเหมาะสมในการดดซบโครเมยม

- การทดสอบหาประสทธภาพการดดซบโครเมยมดวยคอลมนดดซบ

3.4.1 การหาคาระยะเวลาทเหมาะสมในการดดซบโครเมยมของเปลอกไขและกากกาแฟ

กากกาแฟ

1) นานาเสยปรมาตร 800 มลลลตรตอกากกาแฟ 20 กรมตามลาดบใสลงในบกเกอรทง 6

ใบ

2) ทาการกวนดวยเครอง Jar Test ดวยความเรว 200 rpm ทเวลา 10 20 80 100 นาท

ตามลาดบ

3) ทาการวดคา pH และ Cr6+

เปลอกไข

1) นานาเสยปรมาตร 800 มลลลตรตอกากกาแฟ 20 กรมตามลาดบใสลงในบกเกอรทง 6

ใบ

2) ทาการกวนดวยเครอง Jar Test ดวยความเรว 200 rpm ทเวลา 10 20 80 100 นาท

ตามลาดบ

3) ทาการวดคา pH และ Cr6+

3.4.2 การหาคาตวกลางทเหมาะสมในการดดซบโครเมยมของเปลอกไขและกากกาแฟ

กากกาแฟ

1) นานาเสยปรมาตร 400 มลลลตรตอกากกาแฟ 3 9 15 21 และ 30 กรม ในบกเกอร

ใบท 1 – 5 ตามลาดบสวนใบท 6 เปน Control

2) ทาการกวนดวยเครอง Jar Test ดวยความเรว 200 rpm ทเวลา ทใหประสทธภาพใน

การกาจด Cr6+ ทดทสด (จากผลการทดลอง 3.4.1)

3) ทาการวดคา pH และ Cr6+

เปลอกไข

1) นานาเสยปรมาตร 400 มลลลตรตอเปลอกไข 3 9 15 21 และ 30 กรม ในบกเกอรใบ

ท 1 – 5 ตามลาดบสวนใบท 6 เปน Control

2) ทาการกวนดวยเครอง Jar Test ดวยความเรว 200 rpm ทเวลา ทใหประสทธภาพใน

การกาจด Cr6+ ทดทสด (จากผลการทดลอง 3.4.1)

3) ทาการวดคา pH และ Cr6+

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

18

3.4.3 การทดสอบหาประสทธภาพการดดซบโครเมยมดวยคอลมนดดซบ

ทาการปอนนาเสยเขาระบบโดยทาการตรวจวดพารามเตอรของนาเสยทเขา – ออกระบบแสดง

ดงตารางท 3.1 และรปแบบการปอนนาเสยในคอลมนทง 3 คอลมนมรายละเอยดดงน

1) ปอนนาเสยทอตราการไหล 0.30 มลลลตรตอวนาทในคอลมนทมการบรรจกากกาแฟ

2) ปอนนาเสยทอตราการไหล 0.20 มลลลตรตอวนาทในคอลมนทมการบรรจเปลอกไข

3) ปอนนาเสยทอตราการไหล XXX ในคอลมนควบคม

ตารางท 3.1 พารามเตอรของนาเสยททาการวเคราะห

พารามเตอร หนวย วธการวเคราะห ความเปนกรด – ดาง (pH) โครเมยม (Cr6+)

- mg/L

WTM03 Colorimetric

หมายเหต: WTM03: In-house method : WTM03 base on Standard Method for Examination of Water and Wastewater, APHA, AWWA, WEF 21st Edition 2005, part 4500-H+B

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

19

บทท 4

ผลการดาเนนการทดลอง 4.1 คณสมบตนาเสยทใชในการทดลอง

นาเสยทนามาใชในการศกษาทดลองนน ผทาการทดลองไดนานาเสยมาใชในการทดลองแบบกะ

(Batch Experiment) และการทดลองแบบตอเนอง (Continuous Experiment)

นาเสยทใชสาหรบการทดลองแบบกะ (Batch Experiment)

นาเสยทนามาใชในการทดลองเปนนาเสยจากหองปฏบตการสาขาวศวกรรมสงแวดลอมโดยนาเสยม

คณสมบตแสดงดงตารางท 4.1

ตารางท 4.1 พารามเตอรของนาเสยททาการวเคราะห (สาหรบการทดลองแบบกะ)

พารามเตอร หนวย คา วธการวเคราะห ความเปนกรด – ดาง (pH) โครเมยม (Cr6+)

- mg/L

0.3 ±0.15 0.213 ±0.01

WTM03 Colorimetric

หมายเหต: WTM03: In-house method : WTM03 base on Standard Method for Examination of Water and Wastewater, APHA, AWWA, WEF 21st Edition 2005, part 4500-H+B

นาเสยทใชสาหรบการทดลองแบบตอเนอง (Continuous Experiment)

นาเสยทนามาใชในการทดลองเปนนาเสยจากหองปฏบตการสาขาวศวกรรมสงแวดลอมโดยนาเสยม

คณสมบตแสดงดงตารางท 4.2

ตารางท 4.2 พารามเตอรของนาเสยททาการวเคราะห (สาหรบการทดลองแบบตอเนอง)

พารามเตอร หนวย คา วธการวเคราะห ความเปนกรด – ดาง (pH) โครเมยม (Cr6+)

- mg/L

1.85 ±0.19 0.187 ± 0.02

WTM03 Colorimetric

หมายเหต: WTM03: In-house method : WTM03 base on Standard Method for Examination of Water and Wastewater, APHA, AWWA, WEF 21st Edition 2005, part 4500-H+B

4.2 ประสทธภาพของเปลอกไขและกากกาแฟในการดดซบโลหะหนกในนาเสยจากหองปฏบตการ 4.2.1 การศกษาหาสภาวะทเหมาะสมในการดดซบ Cr6+ ของเปลอกไขไก

1) การทดลองหาระยะเวลาทเหมาะสมในการดดซบ Cr6+ ของเปลอกไขไก ดวยการ

เกาะตดผวโดยใชนาเสยจากหองปฏบตการมคา pH เรมตนอยในชวง 0.15 – 0.45 ความเขมขนของ Cr6+ อย

ในชวง 0.203 – 0.223 มลลกรมตอลตรโดยใชนาเสยปรมาตร 800 มลลลตรตอเปลอกไข 20 กรม ทาการกวน

ดวยเครอง Jar Test ดวยความเรว 200 rpm ทเวลา 10 20 40 80 120 นาทตามลาดบจากผลการทดลอง

พบวาทระยะเวลา 120 นาทเปลอกขาไกมความสามารถในการดดซบ Cr6+ สงทสดโดยมประสทธภาพ 97.05

% แสดงดงภาพท 4.1 และนอกจากนยงพบวาคาความเปนกรด – ดางของนาเสยททาการดดซบโดยใชเปลอก

ไขทระยะเวลาตางๆ นนมคาไมตางกนแสดงดงภาพท 4.2

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

20

ภาพท 4.1 ประสทธภาพการดดซบ Cr+6 ของเปลอกไขไกทระยะเวลาตางๆ

ภาพท 4.2 คา pH ทระยะเวลาตางๆ หลงจากการดดซบ Cr+6 โดยเปลอกไข

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140

ประส

ทธภา

พการ

ดดซบ

เวลา (นาท)

ประสทธภาพการดดซบ Cr6+ ของเปลอกไขทระยะเวลาตางๆ

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 20 40 60 80 100 120 140

pH

เวลา (นาท)

pH ทระยะเวลาตางๆ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

21

2) การทดลองหาปรมาณของเปลอกไขไก (วสดดดซบทเหมาะสม) ตอกระบวนการดดซบ

โดยใชนาเสยปรมาตร 400 มลลลตร และทาการแปรผนปรมาณของเปลอกไขไกเปน 3 9 15 21 และ 30

กรมตามลาดบ ทาการกวนดวยเครอง Jar Test ดวยความเรว 200 rpm เปนระยะเวลา 120 นาท (จากผล

การทดลองในขอ 1) จากผลการทดลองพบวาทปรมาณของเปลอกไขไก 15 กรมตอนาเสย 400 มลลลตร (คด

เปนอตราสวน (เปลอกไขไก (กรม) : นาเสย (มลลลตร) 1 : 26.6 )ใหประสทธภาพในการดดซบ Cr6+ดทสดคอ

รอยละ 58.55 แสดงดงภาพท 4.3

ภาพท 4.3 ประสทธภาพการดดซบ Cr6+ ทเปลอกไขไกปรมาณตางๆ

4.2.2 การศกษาหาระยะเวลาสมผสทเหมาะสมในการดดซบ Cr6+ ของกากกาแฟ

1) การทดลองหาระยะเวลาทเหมาะสมในการดดซบ Cr6+ ของกากกาแฟ ดวยการ

เกาะตดผวโดยใชนาเสยจากหองปฏบตการมคา pH เรมตนอยในชวง 0.15 – 0.45 ความเขมขนของ Cr6+ อย

ในชวง 0.203 – 0.223 มลลกรมตอลตรโดยใชนาเสยปรมาตร 800 มลลลตรตอกากกาแฟ 20 กรม ทาการ

กวนดวยเครอง Jar Test ดวยความเรว 200 rpm ทเวลา 10 20 40 80 120 นาทตามลาดบจากผลการ

ทดลองพบวาทระยะเวลา 120 นาท กากกาแฟมความสามารถในการดดซบ Cr6+ สงทสดโดยมประสทธภาพ

82.10 % แสดงดงภาพท 4.4 และนอกจากนยงพบวาคาความเปนกรด – ดางของนาเสยททาการดดซบโดยใช

เปลอกไขทระยะเวลาตางๆ นนมคาไมตางกนแสดงดงภาพท 4.5

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30 35

ประส

ทธภา

พในก

ารดด

ซบ C

r +6

นาหนกของเปลอกไขไก (กรม)

ประสทธภาพในการดดซบ Cr6+ ของเปลอกไขไกทปรมาณตางๆ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

22

ภาพท 4.4 ประสทธภาพการดดซบ Cr+6 ของกากกาแฟทระยะเวลาตางๆ

ภาพท 4.5 คา pH ทระยะเวลาตางๆ หลงจากการดดซบ Cr+6 โดยกากกาแฟ

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120 140

ประส

ทธภา

พการ

ดดซบ

เวลา (นาท)

ประสทธภาพการดดซบ Cr6+ ของกากกาแฟทระยะเวลาตางๆ

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 20 40 60 80 100 120 140

pH

เวลา (นาท)

pH ทระยะเวลาตางๆ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

23

2) การทดลองหาปรมาณของกากกาแฟ (วสดดดซบทเหมาะสม) ตอกระบวนการดดซบ

โดยใชนาเสยปรมาตร 400 มลลลตร และทาการแปรผนปรมาณของกากกาแฟเปน 3 9 15 21 และ 30

กรมตามลาดบ ทาการกวนดวยเครอง Jar Test ดวยความเรว 200 rpm เปนระยะเวลา 120 นาท (จากผล

การทดลองในขอ 1) จากผลการทดลองพบวาทปรมาณของกากาแฟ 15 กรมตอนาเสย 400 มลลลตร (คดเปน

อตราสวน (กากกาแฟ (กรม) : นาเสย (มลลลตร) 1 : 26.6 )ใหประสทธภาพในการดดซบ Cr6+ดทสดคอ รอย

ละ 56.75 แสดงดงภาพท 4.6

ภาพท 4.6 ประสทธภาพการดดซบ Cr6+ ของกากกาแฟทปรมาณตางๆ

4.3 ประสทธภาพของเปลอกไขและกากกาแฟในการบาบดนาเสยจากหองปฏบตการรวมกบระบบชนกรองแบบหลายชน 4.3.1 คาความเปนกรด – ดาง จากผลการทดลองพบวาในคอลมน ท 1 (คอลมนควบคม) มคาความเปนกรด-ดางอยในชวง 1.52 – 2.80 คอลมนท 2 (เปลอกไขไก) มคาความเปนกรด-ดางอยในชวง 1.78 – 1.86 คอลมนท 3 (กากกาแฟ) มคาความเปนกรด – ดาง อยในชวง 1.60 – 1.76 ตลอกระยะเวลาการดดซบแสดงดงภาพท 4.7

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35

ประส

ทธภา

พการ

ดดซบ

Cr6

+

ปรมาณกากกาแฟ (กรม)

ประสทธภาพการดดซบ Cr6+ ของกากกาแฟทปรมาณตางๆ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

24

ภาพท 4.7 คา pH ของนาเสยทออกจากคอลมนดดซบทง 3 คอลมน

หมายเหต : Inf = นาเสยทปอนเขาระบบ R1 = คอลมนควบคม กรวดหยาบ 10 cm ทราย 5 cm และกรวดหยาบอก 5 cm

R2 = กรวดหยาบ 10 cm ทราย 5 cm เปลอกไข 18 cm และกรวดหยาบอก 5 cm

R3 = กรวดหยาบ 10 cm ทราย 5 cm กากกาแฟ 27 cm และกรวดหยาบอก 5 cm

4.3.2 ประสทธภาพในการบาบดนาเสย (การดดซบ Cr6+ ) จากหองปฏบตการของเปลอกไขไก

และกากกาแฟรวมกบระบบชนกรองแบบหลายชน

จากผลการทดลองพบวาคอลมนท 1 (คอลมนควบคม) มประสทธภาพในการดดซบ (Cr6+) อยในชวง

รอยละ 61.92 – 70.56 คอลมนท 2 (เปลอกไขไก) มประสทธภาพในการดดซบ (Cr6+) อยในชวง 60.27 –

93.47 คอลมนท 3 (กากกาแฟ) มประสทธภาพในการดดซบ (Cr6+) อยในชวง 58.90 – 68.70 ตามลาดบท

ตลอดระยะเวลาในการดดซบ แสดงใหเหนวาเปลอกไกมประสทธภาพในการดดซบสงกวากากกาแฟ แสดงดง

ภาพท 4.8

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 2 4 6 8 10

pH

เวลาการดดซบ (ชวโมง)

คา pH นาเสยทออกจากคอลมนดดซบ

inf

R1

R2

R3

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

25

ภาพท 4.8 ประสทธภาพในการดดซบ Cr6+ของเปลอกไขและกากกาแฟ

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ประส

ทธภา

พกา

รดดซ

บ

เวลาในการดดซบ (ชวโมง)

ประสทธภาพการดดซบ Cr 6+

R1

R2

R3

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

26

บทท 5

สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการทดลอง

5.1.1 ประสทธภาพในการดดซบ Cr6+ นาเสยจากหองปฏบตการของเปลอกไขไกและกากกาแฟพบวา

เปลอกไขไกใหประสทธภาพในการดดซบ Cr6+ ไดดกวากากกาแฟทงในการทดลองแบบกะ (Batch

Experiment) และแบบตอเนอง (Continuous Experiment) โดยในการทดลองแบบกะพบวาทระยะเวลา

120 นาท ทอตราสวนของปรมาณเปลอกไข : นาเสย (กรม : มลลลตร) เปน 1 : 22.60 ใหประสทธภาพในการ

ดดซบ Cr6+ ไดดทสด

5.1.2 ศกษาประสทธภาพของเปลอกไขและกากกาแฟในการบาบดนาเสยจากหองปฏบตการรวมกบ

ระบบชนกรองแบบหลายชนโดยใชเปนลกษณะคอลมนสาหรบดดซบจากผลการทดลองพบวาคอลมนทใชเปลอกไขไกเปนวสดดดซบสามารถดดซบ Cr6+ ไดดทสดคดเปนประสทธภาพในการดดซบรอยละ 95.12 และประสทธภาพในการดดซบจะเรมลดลงเมอเวลาผานไป 4 ชวโมงในทกคอลมน 5.2 ขอเสนอแนะ

5.2.1 ในการทดลองนยงไมมการปรบสภาพของวสดทใชในการดดซบดงนนการทดลองในครงตอไป

ควรเพมเตมในสวนของการปรบสภาพของวสดทใชในการดดซบ

5.2.2 ควรมการศกษาเพมเตมวสดทใชดดซบชนดอนๆ นอกเหนอจากเปลอกไขไกและกากกาแฟ

5.2.3 ประยกตใชกบนาเสยทมการปนเปอนของโลหะหนกชนดอนๆ นอกจาก Cr6+

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

เอกสารอางอง

วรวทย จนทรสวรรณ และ ประเทองทพย โรจนวภาต. 2556. การดดซบไอออนโลหะหนกในนาทงจากหอง

ปฏบตการเคมดวยอฐมอญ กรณศกษา คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลย

ราชมงคลพระนคร. รายงานวจย คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล

พระนคร.

ศษยา บญมานช. 2542. ลกษณะสมบตนาเสยหองปฏบตการเคม ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร

มหาวทยาลยขอนแกน. วทยานพนธ สาธารณสขศาสตรมหาบณฑต สาขาอนามยสงแวดลอม

มหาวทยาลยขอนแกน: ขอนแกน.

สรโสภา นลพนธ. 2542. การกาจดโลหะหนกจากนาเสยทรวบรวมไดจากหองปฏบตการวทยาศาสตร

โดยวธโคแอกกเลชน. วทยานพนธ วทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาเคมอตสาหกรรม มหาวทยาลยเทค

โนโลยพระจอมเกลา ธนบร: กรงเทพ ฯ .

สรพรรณ นลไพรช อฐมอญ [ออนไลน]

http://www.material.chula.ac.th/RADIO48/March/radio3-2.htm (6 สงหาคม 2556.)

สวรรณ เกษตรสวรรณ. 2519. ไขและเนอไก. สานกพมพมหาวทยาลยเกษตรศาสตร, กรงเทพฯ. 390 น. อเนกประชา แกวมณ. 2549. ผลของความหนาชนวสดและรปแบบการปอนนาเสยตอประสทธภาพการ

บาบดนาชะมลฝอยดวยระบบดนและหนเรยงเปนชน. วทยานพนธ วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต

สาขาวศวกรรมสงแวดลอม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร: กรงเทพ ฯ.

Boudrahem, F., A. Soualah, et al. (2011). "Pb(II) and Cd(II) Removal from Aqueous

Solutions Using Activated Carbon Developed from Coffee Residue Activated with

Phosphoric Acid and Zinc Chloride." Journal of Chemical & Engineering Data 56(5):

1946-1955.

Bruce Seelig, Fred Bergsrud & Russell Derickson. (2007).Treatment Systems for Household Water Supplies Activated Carbon Filtration. Retrieved August 19, 2010 from http://www.ag.ndsu.edu/pubs/h2oqual/watsys/ae1029w.htm Khenniche, L. and F. Benissad-Aissani (2010). "Adsorptive Removal of Phenol by Coffee

Residue Activated Carbon and Commercial Activated Carbon: Equilibrium,

Kinetics, and Thermodynamics." Journal of Chemical & Engineering Data 55(11):

4677-4686.

Okubo, T., Akachi, S. and Hatta,H. 1997. Struture of Hen Eggs and Physiology of Egg Laying. pp 1-5. In Takehiko Yamamoto. (ed.) “Hen Egg” Their Basic and Applied Science. CRC press. Stadelman, W.J. and Cotterill, O.J. 1995. Egg Science and Technology 4 th ed.. Food Product press, New York. 204 p.