การวิจัยการเตรียมถ่านกัมมันต์จากกรดฟอสฟอริกเพื่อบำบัดน้ำชะขยะฝังกลบ

กรดฟอสฟอริกโดยมีสูตรทางเคมี H3PO4 เป็นกรดโพลีโพรติกที่มีลักษณะทางเคมีชัดเจน เป็นของเหลวไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และมีความหนืด ละลายได้ในน้ำ และสามารถสร้างเกลือได้หลายชุด ความเป็นกรดของกรดฟอสฟอริกขึ้นอยู่กับความเข้มข้น สารละลายเจือจางจะมีสภาพเป็นกรดอ่อน ในขณะที่สารละลายเข้มข้นจะมีสภาพเป็นกรดรุนแรงกว่า มันทำปฏิกิริยาอย่างแรงกับเบส โลหะ และออกไซด์ ปล่อยความร้อนออกมาและเกิดฟอสเฟตที่สอดคล้องกัน นอกจากนี้กรดฟอสฟอริกยังสามารถเกิดปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันกับแอลกอฮอล์และปฏิกิริยาการขาดน้ำกับคาร์โบไฮเดรต คุณสมบัติเหล่านี้มีส่วนทำให้กรดฟอสฟอริกมีการใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงปุ๋ย วัตถุเจือปนอาหาร และผงซักฟอก

การวิจัยเกี่ยวกับกรดฟอสฟอริกเป็นโซลูชันที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นสำหรับการบำบัดน้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบ

ด้วยการพัฒนาเศรษฐกิจและจำนวนประชากรในเมืองที่เพิ่มขึ้น การผลิตขยะมูลฝอยยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง วิธีการฝังกลบเป็นเทคโนโลยีการกำจัดขยะมูลฝอยที่ใช้กันทั่วไปทั้งในประเทศและต่างประเทศ อย่างไรก็ตามในระหว่างกระบวนการฝังกลบจะเกิดน้ำชะขยะจำนวนมาก น้ำชะขยะหมายถึงน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูงที่ถูกกรองออกในระหว่างกระบวนการฝังกลบเนื่องจากการกัดเซาะของการหมักและการตกตะกอน และการแช่ตัวของน้ำผิวดินและน้ำใต้ดิน หากน้ำชะขยะเหล่านี้ถูกปล่อยออกโดยตรงโดยไม่ได้รับการรักษาอย่างเหมาะสม จะก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อสภาพแวดล้อมทางนิเวศน์และสุขภาพของมนุษย์ เนื่องจากมีสารอินทรีย์บางชนิดที่ย่อยสลายได้ยากในน้ำชะขยะ วิธีบำบัดทางชีวภาพแบบดั้งเดิมจึงไม่เหมาะกับการบำบัดสารอินทรีย์ประเภทนี้ ดังนั้นเทคโนโลยีเคมีกายภาพ เช่น การแลกเปลี่ยนไอออน การกรองเมมเบรน และวิธีการดูดซับ จึงแสดงให้เห็นข้อดีในการบำบัดน้ำชะขยะ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธีการดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ดึงดูดความสนใจของนักวิจัยจำนวนมาก นอกจากนี้ ถ่านกัมมันต์ประเภทนี้ที่เตรียมจากชีวมวลของเสียทางการเกษตรเพื่อบำบัดน้ำเสีย ยังเอื้อต่อการพัฒนาเคมีที่ยั่งยืนและการปกป้องสิ่งแวดล้อม เพื่อให้การบำบัดน้ำชะขยะด้วยถ่านกัมมันต์มีประสิทธิภาพ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจกลไกการบำบัดน้ำชะขยะ อย่างไรก็ตาม กลไกของการบำบัดน้ำชะขยะด้วยถ่านกัมมันต์ยังไม่ชัดเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลกระทบของโครงสร้างของถ่านกัมมันต์ต่อการบำบัดน้ำชะขยะต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม

กรดฟอสฟอริกที่ผลิตโดย BLOOM Tech ให้การสนับสนุนผลิตภัณฑ์สำหรับการศึกษาครั้งนี้

กรดฟอสฟอริกเป็นสารกระตุ้นในการเตรียมถ่านกัมมันต์มีข้อดีคือมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุดและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ง่าย ในที่นี้ ถ่านชีวภาพกัมมันต์ที่เตรียมจากแกลบโดยการกระตุ้นด้วยกรดฟอสฟอริกถูกนำมาใช้ในการบำบัดน้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบได้สำเร็จ การบำบัดล่วงหน้าที่ตามมาโดย NaOH และ HCl จะกำจัดซิลิกาและเถ้าออกจากถ่านไบโอชาร์อย่างทั่วถึง ซึ่งนำไปสู่การแตกร้าวและการเปิดรูพรุน นอกจากนี้กรดฟอสฟอริกในฐานะรีเจนต์กระตุ้นสามารถเตรียมถ่านกัมมันต์ที่มีกลุ่มฟอสฟอรัสมากมายบนพื้นผิว การศึกษาครั้งนี้มุ่งเน้นไปที่การวิเคราะห์ประสิทธิภาพของตัวอย่างคาร์บอนที่ได้รับการบำบัดต่างๆ ในการบำบัดน้ำชะขยะแบบฝังกลบ โดยเผยให้เห็นถึงบทบาทที่เป็นไปได้ของสายพันธุ์ฟอสฟอรัสที่เกิดขึ้นในถ่านไบโอชาร์ในการบำบัดน้ำชะขยะ นอกจากนี้ ยังมีการพูดคุยถึงการบังคับใช้แบบจำลองจลน์และไอโซเทอร์มการดูดซับสำหรับการบำบัดน้ำชะขยะบนถ่านไบโอชาร์ที่กระตุ้นกรดฟอสฟอริก (ถ่านไบโอชาร์ที่กระตุ้น H3PO4-) โดยให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเพื่อทำความเข้าใจกลไกการบำบัดน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพ และเตรียมถ่านไบโอชาร์ประสิทธิภาพสูงโดยใช้กากของเสียจากการเกษตร นอกจากนี้ การใช้ของเสียจากการเกษตรเพื่อเตรียมวัสดุคาร์บอนประสิทธิภาพสูงในการบำบัดน้ำชะขยะฝังกลบ เป็นไปตามแนวคิดเคมีสีเขียวที่ยั่งยืน

Luo Yiping, a postdoctoral fellow at the Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences (co-supervisor: researcher Liu Xiaofeng), conducted research on the treatment of landfill leachate with activated carbon prepared from rice husk residue using phosphoric acid as an activator. By evaluating the color, pollutant removal rate, COD removal rate and NH4+-N removal rate of the leachate, the performance of carbon samples prepared by different treatment methods in leachate treatment was investigated. It was found that activated carbon prepared by phosphoric acid activation was more effective in treating landfill leachate than carbon samples prepared without phosphoric acid activation. When the mass ratio of phosphoric acid to carbon is greater than 2, the prepared activated carbon shows better performance in the leachate treatment process, namely chroma (100%), pollutants (>90%), COD (~80%) และ NH4+-N (100%) มีอัตราการกำจัดที่สูงกว่า การศึกษาจลน์ศาสตร์แสดงให้เห็นว่ากระบวนการบำบัดน้ำชะขยะด้วยถ่านกัมมันต์ที่เตรียมโดยการกระตุ้นด้วยกรดฟอสฟอริกนั้นสอดคล้องกับจลนพลศาสตร์ลำดับที่สองหลอกและแบบจำลองการดูดซับของ Langmuir กระบวนการดูดซับจะถูกควบคุมโดยการแพร่กระจายของอนุภาคภายนอกก่อน จากนั้นจึงควบคุมการแพร่กระจายของอนุภาคภายใน ในกระบวนการบำบัดถ่านกัมมันต์ของน้ำชะขยะ สารประกอบอินทรีย์หลักที่ถูกดูดซับคือสารกรดฮิวมิก และเน้นบทบาทของสายพันธุ์ฟอสฟอรัสที่เกิดขึ้นในถ่านกัมมันต์ สายพันธุ์ฟอสฟอรัสที่เกิดขึ้นในถ่านกัมมันต์สามารถปรับและควบคุมลักษณะและโครงสร้างของถ่านกัมมันต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้โครงสร้างพรุนขนาดเล็กที่เกิดขึ้นในถ่านกัมมันต์เอื้อต่อการดูดซับสารกรดฮิวมิก นอกเหนือจากลักษณะรูพรุนของถ่านกัมมันต์แล้ว พันธะไฮโดรเจนและปฏิกิริยาระหว่างพีพีระหว่างสายพันธุ์ฟอสฟอรัสที่เกิดขึ้นในถ่านกัมมันต์และกรดฮิวมิกก็พบว่าเป็นปัจจัยสำคัญในการบำบัดน้ำชะขยะอย่างมีประสิทธิผล ผลการวิจัยข้างต้นให้ความกระจ่างเกี่ยวกับกลไกของถ่านกัมมันต์ที่เตรียมโดยการกระตุ้นด้วยกรดฟอสฟอริกเพื่อการบำบัดน้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบอย่างมีประสิทธิภาพ โดยหวังว่าจะเป็นแนวทางในการบำบัดน้ำเสียในอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

วัสดุ

กรดฟอสฟอริกที่นำเสนอโดย Shaanxi BLOOM Tech Co., Ltd. ได้ถ่านชีวภาพจาก Chongqing Jinhuan Biomass Energy Co. Ltd ในประเทศจีน ซึ่งผลิตขึ้นหลังจากการเปลี่ยนแกลบเป็นน้ำมันชีวภาพที่อุณหภูมิ 400 องศาในเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบด NaOH (AR), HCl (36% –38%) และ H3PO4 (85%) ถูกซื้อจากโรงงานเฉิงตู Kelong Chemical Regent ในประเทศจีนโดยไม่ต้องทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม น้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบได้มาจากสถานที่ฝังกลบขยะมูลฝอยของเทศบาลในเมืองลั่วได เฉิงตู มณฑลเสฉวน ประเทศจีน ก่อนใช้งาน มันถูกกรองด้วยเมมเบรนโซเดียม

บทสรุป

งานวิจัยนี้ศึกษาสมรรถนะของถ่านไบโอชาร์ที่ใช้กรดฟอสฟอริกจากแกลบในการบำบัดน้ำชะขยะจากหลุมฝังกลบ เพื่อให้คุณภาพได้มาตรฐาน การดูดซับของสารมลพิษเป็นไปตามแบบจำลองไอโซเทอร์มของแลงมัวร์และแบบจำลองจลนศาสตร์ลำดับที่สองหลอก ถ่านไบโอชาร์สายพันธุ์ฟอสฟอรัสไม่เพียงแต่สามารถปรับและควบคุมคุณสมบัติเนื้อสัมผัสของคาร์บอนเท่านั้น แต่ยังทำปฏิกิริยากับกลุ่มการทำงานของกรดฮิวมิกในน้ำชะขยะผ่านทางไฮโดรเจนอีกด้วย