ข่าว

       กลุ่มวิจัยของ ผศ.ดร.โยธิน ฉิมอุปละ จากภาควิชาเคมีอุตสาหกรรม คณะวิทยาศาสตร์ และ ผศ.ดร.พิมพ์ลักษณ์ กิจจนะพานิช จากภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ และศูนย์วิจัยวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ร่วมกันพัฒนาต้นแบบระบบบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมสีย้อมจากการใช้ตัวเร่งปฏิริยาเชิงแสงไทเทเนียมไดออกไซด์โครงสร้างผลึกผสมยึดเกาะบนตัวรองรับลูกแก้ว และต้นแบบกระบวนการกำจัดซัลเฟตในน้ำระบายเหมืองแร่ถ่านหินลิกไนต์ของประเทศไทย ด้วยการสร้างตะกอนทางเคมีเพื่อตกตะกอนซัลเฟตและความกระด้างออกมาในรูปของผลึกเอททริงไกด์ (Ettringite) ซี่งสามารถใช้งานเป็นวัสดุเติมแต่งในอุตสาหกรรมซีเมนต์ต่อไปได้ โดยงานวิจัยทั้งสองนี้ได้พัฒนาต้นแบบระบบการบำบัดน้ำเสียให้สอดคล้องกับการประยุกต์ใช้งานจริง โดยอาศัยองค์ความรู้ทางเคมีและวัสดุศาสตร์ร่วมกับการออกแบบระบบปฏิกรณ์ในสภาวะแวดล้อมต่างๆ สู่การต่อยอดนำไปใช้จริงในอนาคต และได้ตีพิมพ์งานวิจัยทั้งสองเรื่องในวารสารชั้นนำทางด้านเคมีสิ่งแวดล้อม Chemosphere ที่มี Impact Factor 2021: 8.943 (ISI Tier 1, Top10%) ดังนี้

Direct dye wastewater photocatalysis using immobilized titanium dioxide on fixed substrate
ต้นแบบระบบบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมสีย้อมจากการใช้ตัวเร่งปฏิริยาเชิงแสงไทเทเนียมไดออกไซด์โครงสร้างผลึกผสมยึดเกาะบนตัวรองรับลูกแก้ว

              กระบวนการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงเป็นเทคโนโลยีสะอาดที่สามารถนำไปใช้ในการบำบัดน้ำเสียสีย้อมจากอุตสาหกรรม แต่มีข้อจำกัดที่ยากต่อการนำไปประยุกต์ใช้จริงในกระบวนการออกแบบระบบถังปฏิกรณ์ ราคาแพง และมีขั้นตอนยุ่งยากในการใช้งาน และการสังเคราะห์ตัวเร่ง งานวิจัยนี้จึงได้พัฒนาต้นแบบตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงไทเทเนียมไดออกไซด์โครงสร้างผลึกผสมยึดเกาะบนตัวรองรับลูกแก้ว โดยใช้กระบวนการเตรียมอย่างง่าย เพียงแค่การฉีดพ่นละอองของเหลวของตังเร่งปฏิริยาลงบนตัวรองรับลูกแก้วร่วมกับการเผาผนึกที่อุณหภูมิ (600 – 700 องศาเซลเซียส) ซึ่งเป็นวิธีการเตรียมที่ง่าย เตรียมได้ปริมาณมาก และง่ายต่อการจัดเก็บและใช้งานในถังปฏิกรณ์

จากผลการทดลองพบว่า อนุภาคนาโนของตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์มีการกระจายตัวอยู่บนพื้นผิวที่ดี โดยอนุภาคนาโนของไทเทเนียมไดออกไซด์นั้นมีโครงสร้างผลึกผสมระหว่างอนาเทสและรูไทล์ที่ช่วยให้การสลายสีย้อมมีประสิทธิภาพสูงขึ้น โดยมีประสิทธิภาพในกระบวนการสลายตัวสีย้อมที่เกือบ 70% ที่เวลา 4 ชั่วโมง ภายใต้แสงยูวีในถังปฏิกรณ์แบบกะ และตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ง่าย ไม่จำเป็นต้องแยกตัวเร่งออกจากน้ำที่ผ่านการบำบัดเนื่องจากตัวเร่งยึดตรึงอยู่กับลูกแล้ว มีความเสถียรสูงและยังคงประสิทธิภาพในการสลายตัวของสีย้อมในครั้งต่อๆไปสูงอีกด้วย

Direct dye wastewater photocatalysis using immobilized titanium dioxide on fixed substrate
Chairungsri, W., Subkomkaew, A., Kijjanapanich, P., Chimupala, Y.
Chemosphere, 2022, 286, 131762
อ่านบทความวิจัย DOI:10.1016/j.chemosphere.2021.131762

Sulfate removal from lignite coal mine drainage in Thailand using ettringite precipitation
กระบวนการกำจัดซัลเฟตในน้ำระบายเหมืองแร่ถ่านหินลิกไนต์ของประเทศไทยด้วยการตกตะกอนแอททริงไกต์

         งานวิจัยนี้ศึกษาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการกำจัดซัลเฟตในน้ำระบายเหมืองแร่ถ่านหินลิกไนต์ของประเทศไทยด้วยการตกตะกอนเอททริงไกต์ โดยใช้ Central Composite Design (CCD) และทำการศึกษาผลของอัตราส่วนโดยโมลของแคลเซียมต่อซัลเฟต และอะลูมิเนียมต่อซัลเฟตและระยะเวลาในการทำปฏิกริยาต่อประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟตในน้ำระบายเหมืองแร่

จากการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติโดย full factorial analysis พบว่า อัตราส่วนโดยโมลของอะลูมิเนียมต่อซัลเฟต และระยะเวลาในการทำปฏิกิริยาเป็นปัจจัยหลักที่มีผลต่อประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟต โดยประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟตมีค่าเพิ่มสูงขึ้นเมื่ออัตราส่วนโดยโมลของอะลูมิเนียมต่อซัลเฟตและระยะเวลาในการทำปฏิกิริยามีค่าเพิ่มมากขึ้น ส่วนอัตราส่วนโดยโมลของแคลเซียมต่อซัลเฟต ในช่วง 1-7 พบว่าไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟตจากที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 95

จากการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติโดย CCD พบว่าสภาวะที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟตสูงสุดที่หาได้จากสมการทำนาย คือ ระยะเวลาในการทำปฏิกิริยาเท่ากับ 6.14 ชั่วโมง โดยให้อัตราส่วนโดยโมลของแคลเซียมต่อซัลเฟต และอะลูมิเนียมต่อซัลเฟต มีค่าเท่ากับ 4 และ 4.5 ตามลำดับ ที่อุณหภูมิห้อง จากการทดลองพบว่าที่สภาวะที่เหมาะสมนี้มีค่าการกำจัดซัลเฟตอยู่ที่ร้อยละ 99.6 และ 99.0% สำหรับน้ำระบายเหมืองแร่ของจังหวัดลำพูนและจังหวัดลำปาง ตามลำดับ ซึ่งใกล้เคียงกับค่าที่คำนวณจากสมการทำนายมาก (100%) นอกจากนี้งานวิจัยยัง พบว่าการใช้โซเดียมอะลูมิเนตเป็นแหล่งอะลูมิเนียมทำให้ประสิทธิภาพในการกำจัดซัลเฟตลดลงจาก 99.6 เป็น 64.2% การเพิ่มความเร็วรอบในการกวนของใบพัด และระยะเวลาในการกวนเร็วไม่ส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพการกำจัดซัลเฟต

Sulfate removal from lignite coal mine drainage in Thailand using ettringite precipitation
Pratinthong, N., Sangchan, S., Chimupala, Y., Kijjanapanich, P.
Chemosphere, 2021, 285, 131357
อ่านบทความวิจัย DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.131357

ทีมนักวิจัย

1 ผศ.ดร.โยธิน ฉิมอุปละ ภาควิชาเคมีอุตสาหกรรม คณะวิทยาศาสตร์
2 ผศ.ดร.พิมพ์ลักษณ์ กิจจนะพานิช ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์
3 นางสาวอริสา สืบคำแก้ว ภาควิชาเคมีอุตสาหกรรม คณะวิทยาศาสตร์ และภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์
4 นายวุฒิไกร ชัยรังษี ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์
5 นายนรภัทร ประทินทอง ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์
6 นายศิวัช แสงจันทร์ ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์