นักวิจัยมช. สร้างแรงขับเคลื่อนสิ่งแวดล้อม พัฒนาต้นแบบระบบบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมสีย้อม หวังงานวิจัยสู่ความเป็นเลิศด้านสิ่งแวดล้อม-พลังงานอย่างอย่างยืน
คณะผู้วิจัยจากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ โดยผศ.ดร.โยธิน ฉิมอุปละ จากภาควิชาเคมีอุตสาหกรรม คณะวิทยาศาสตร์ และ ผศ.ดร.พิมพ์ลักษณ์ กิจจนะพานิช จากภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ และศูนย์วิจัยวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ ร่วมคิดค้นระบบบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมสีย้อมและเหมืองแร่ถ่านหินลิกไนต์ของประเทศไทย โดยนำเอาองค์ความรู้ทางเคมีและวัสดุศาสตร์มาพัฒนา กำเนิดเป็นสองงานวิจัยเพื่อสิ่งแวดล้อมที่ได้รับการยอมรับในระดับนานาชาติ
ผศ.ดร.โยธิน กล่าวว่า ปัญหาน้ำเสียเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมปัญหาหนึ่งที่จะต้องมีการดูแลอย่างใกล้ชิด โดยเฉพาะน้ำเสียที่เป็นผลมาจากกระบวนการทางอุตสาหกรรม ซึ่งทางกลุ่มวิจัยได้ร่วมกันพัฒนาสองงานวิจัยต้นแบบระบบบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมสีย้อม โดยอาศัยองค์ความรู้ทางเคมีและวัสดุศาสตร์ร่วมกับการออกแบบระบบปฏิกรณ์ในสภาวะแวดล้อมต่าง ๆ สู่การต่อยอดนำไปใช้จริงในอนาคต และได้ตีพิมพ์งานวิจัยทั้งสองเรื่องในวารสารชั้นนำทางด้านเคมีสิ่งแวดล้อม Chemosphere ที่มี Impact Factor 2021: 8.943 (ISI Tier 1, Top10%)
จากความตั้งใจที่อยากจะพัฒนาจึงกำเนิดเป็น “ต้นแบบระบบบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมสีย้อมจากการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงไทเทเนียมไดออกไซด์โครงสร้างผลึกผสมยึดเกาะบนตัวรองรับลูกแก้ว” ซึ่งเป็นกระบวนการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงเป็นเทคโนโลยีสะอาดที่สามารถนำไปใช้ในการบำบัดน้ำเสียสีย้อมจากอุตสาหกรรม แต่ข้อจำกัดที่ยากต่อการนำไปประยุกต์ใช้จริงในกระบวนการออกแบบระบบถังปฏิกรณ์คือมีราคาแพง ขั้นตอนที่ยุ่งยากในการใช้งาน และการสังเคราะห์ตัวเร่ง งานวิจัยนี้จึงได้พัฒนาต้นแบบตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงไทเทเนียมไดออกไซด์โครงสร้างผลึกผสมยึดเกาะบนตัวรองรับลูกแก้ว โดยกระบวนการเตรียม คือ ฉีดพ่นละอองของเหลวของตัวเร่งปฏิกิริยาลงบนตัวรองรับลูกแก้วร่วมกับการเผาผนึกที่อุณหภูมิ (600 – 700 องศาเซลเซียส) ซึ่งเป็นวิธีการเตรียมที่ง่าย เตรียมได้ปริมาณมาก และง่ายต่อการจัดเก็บและใช้งานในถังปฏิกรณ์
ผลการทดลองพบว่า อนุภาคนาโนของตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์มีการกระจายตัวอยู่บนพื้นผิวที่ดี โดยอนุภาคนาโนของไทเทเนียมไดออกไซด์นั้นมีโครงสร้างผลึกผสมระหว่างอนาเทสและรูไทล์ที่ช่วยให้การสลายสีย้อมมีประสิทธิภาพสูงขึ้น โดยมีประสิทธิภาพในกระบวนการสลายตัวสีย้อมที่เกือบ 70% ที่เวลา 4 ชั่วโมง ภายใต้แสงยูวีในถังปฏิกรณ์แบบกะ และตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ง่าย ไม่จำเป็นต้องแยกตัวเร่งออกจากน้ำที่ผ่านการบำบัดเนื่องจากตัวเร่งยึดตรึงอยู่กับลูกแล้ว มีความเสถียรสูงและยังคงประสิทธิภาพในการสลายตัวของสีย้อมในครั้งต่อ ๆ ไปสูงอีกด้วย
ยิ่งไปกว่านั้นคณะวิจัยยังได้สร้าง “กระบวนการกำจัดซัลเฟตในน้ำระบายเหมืองแร่ถ่านหินลิกไนต์ของประเทศไทยด้วยการตกตะกอนแอททริงไกต์” ที่งานวิจัยนี้จะศึกษาเกี่ยวกับสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการกำจัดซัลเฟตในน้ำระบายเหมืองแร่ถ่านหินลิกไนต์ของประเทศไทยด้วยการตกตะกอนเอททริงไกต์ โดยใช้ Central Composite Design (CCD) และทำการศึกษาผลของอัตราส่วนโดยโมลของแคลเซียมต่อซัลเฟต และอะลูมิเนียมต่อซัลเฟตและระยะเวลาในการทำปฏิกริยาต่อประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟตในน้ำระบายเหมืองแร่
Advertisement
จากการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติโดย full factorial analysis พบว่า อัตราส่วนโดยโมลของอะลูมิเนียมต่อซัลเฟต และระยะเวลาในการทำปฏิกิริยาเป็นปัจจัยหลักที่มีผลต่อประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟต โดยประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟตมีค่าเพิ่มสูงขึ้นเมื่ออัตราส่วนโดยโมลของอะลูมิเนียมต่อซัลเฟตและระยะเวลาในการทำปฏิกิริยามีค่าเพิ่มมากขึ้น ส่วนอัตราส่วนโดยโมลของแคลเซียมต่อซัลเฟต ในช่วง 1-7 พบว่าไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟตจากที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 95
น้ำเสียจากอุตสาหกรรมสีย้อมและเหมืองแร่นั้นจะประกอบไปด้วยสารปนเปื้อนปริมาณมาก ทำให้มีสี และค่าของความเป็นกรด-ด่างค่อนข้างสูง หากถูกปล่อยสู่แหล่งน้ำธรรมชาติจะก่อให้เกิดผลกระทบเชิงลบตามมานับไม่ถ้วน ไม่ว่าจะเป็นสัตว์ที่อาศัยอยู่ในน้ำ และบริเวณโดยรอบ แม้แต่พืชในแหล่งน้ำนั้น ๆ ก็ไม่สามารถที่จะสังเคราะห์แสงได้ โดยงานวิจัยทั้งสองนี้ได้พัฒนาต้นแบบระบบการบำบัดน้ำเสียให้สอดคล้องกับการประยุกต์ใช้งานจริง ในการนี้มหาวิทยาลัยเชียงใหม่มีมุ่งหวังให้งานวิจัย และความรู้ของบุคลากรทางการศึกษาจะสามารถบูรณาการความเชี่ยวชาญในสาขาวิชาที่หลากหลาย สู่ความเป็นเลิศด้านสิ่งแวดล้อมและ พลังงานได้อย่างอย่างยั่งยืน
