การดูดซับสารอินทรีย์ระเหยง่ายด้วยชีวมวลที่ปรับสภาพโดยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลคาร์บอไนเซชัน

  • Kamonwat Nakason and Vorranutch Itthibe
Keywords: โทลูอีน ไซลีน ตัวดูดซับ สารเคมีตัวกลาง

Abstract

ตัวดูดซับที่ผลิตจากเหง้ามันสำปะหลังและซังข้าวโพดที่ผ่านการปรับสภาพด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลคาร์บอไนเซชันที่อุณหภูมิ 200 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4 ชั่วโมง แล้วเผากระตุ้นที่อุณหภูมิ 450 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1.5 ชั่วโมง ในก๊าซ air zero ถูกนำมาทดสอบการดูดซับสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) พบว่าตัวดูดซับจากเหง้ามันสำปะหลังและซังข้าวโพดน้ำหนัก 0.5 กรัม สามารถดูดซับโทลูอีนที่ความเข้มข้นเริ่มต้น 1,600 ppm จนเหลือ 0 ppm ได้นาน 25 และ 55 นาที ตามลำดับ ส่วนการดูดซับไซลีนที่ความเข้มข้นเริ่มต้น 2,400 ppm จนเหลือ 0 ppm พบว่าตัวดูดซับทั้งจากเหง้ามันสำปะหลังและซังข้าวโพดสามารถดูดซับได้นาน 60 นาที เท่ากัน ซึ่งความแตกต่างของความสามารถในการดูดซับโทลูอีนเกิดจากขนาดพื้นที่ผิวและหมู่ฟังก์ชันของตัวดูดซับ ตัวดูดซับที่สังเคราะห์ได้จากเหง้ามันสำปะหลังและซังข้าวโพดมีปริมาณผลผลิตที่ใกล้เคียงกันคือ 4.08 และ 3.70 เปอร์เซ็นต์ ของน้ำหนักแห้งของชีวมวล นอกจากนี้จากการวิเคราะห์ปริมาณผลผลิต  ของสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่ในน้ำไฮโดรเทอร์มอล พบว่าซังข้าวโพดสามารถให้ผลผลิตของสารที่มีมูลค่าสูงได้ดี เช่น เฟอร์ฟูรัล 6.93 เปอร์เซ็นต์ ไฮดรอกซีเมทิลเฟอร์ฟูรัล 4.00 เปอร์เซ็นต์ เฟอร์ฟูริลแอลกอฮอล์ 6.25 เปอร์เซ็นต์ กรดอะซิติก 7.43 เปอร์เซ็นต์ และกรดแลคติก 2.80 เปอร์เซ็นต์ ของน้ำหนักแห้งชีวมวล ซึ่งสารเคมีเหล่านี้สามารถนำมาใช้เป็นสารเคมีตัวกลางในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้

References

1. กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน. ระบบรายงานศักยภาพชีวมวลในประเทศไทย. [อินเทอร์เน็ต]. 2556 [เข้าถึงเมื่อ 3 พ.ย. 2559]. เข้าถึงได้จาก: http://biomass.dede.go.th/Symfony/web/map/district?year=2556
2. Czimczik CI, Masiello CA. Controls on black carbon storage in soils. Global Biogeochem Cy 2007; 21(3): n/a-n/a.
3. Titirici MM, Antonietti M. Chemistry and materials options of sustainable carbon materials made by hydrothermal carbonization. Chem Soc Rev 2010;39(1):103-16.
4. Yang H, Yan R, Chen H, Lee DH, Zheng C. Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel 2007;86(12-13):1781-8.
5. สำนักโรคจากการประกอบอาชีพและสิ่งแวดล้อม. โรคจากโทลูอีน. [อินเทอร์เน็ต]. 2559 [เข้าถึงเมื่อ 3 พ.ย. 2559]. เข้าถึงได้จาก: http://envocc.ddc.moph.go.th/contents/view/58
6. สำนักโรคจากการประกอบอาชีพและสิ่งแวดล้อม. โรคจากไซลีน. [อินเทอร์เน็ต]. 2559 [เข้าถึงเมื่อ 3 พ.ย. 2559]. เข้าถึงได้จาก: http://envocc.ddc.moph.go.th/contents/view/60
7. Pattiya A, Titiloye JO, Bridgwater AV. Fast pyrolysis of cassava rhizome in the presence of catalysts. J Anal Appl Pyrol 2008;81(1):72-9.
8. Peterson AA, Vogel F, Lachance RP, Froling M, Jr Antal MJ, Tester JW. Thermochemical biofuel production in hydrothermal media: a review of sub- and supercritical water technologies. Energ Environ Sci 2008;1(1):32-65.
9. Zhang L, Wang Q, Wang B, Yang G, Lucia LA, Chen J. Hydrothermal carbonization of corncob residues for hydrochar production. Energ Fuel 2015;29(2):872-6.

10. Kalderis D, Kotti MS, Méndez A, Gascó G. Characterization of hydrochars produced by hydrothermal carbonization of rice husk. Solid Earth 2014;5(1):477-83.
11. Nakorn W, Phatamaporn P, Wiwut T. Upgrading of biomass by carbonization in hot compressed water. Songklanakarin J Sci Technol 2006;28(5):1049-57.
12. Novianti S, Biddinika MK, Prawisudha P, Yoshikawa K. Upgrading of palm oil empty fruit bunch employing hydrothermal treatment in lab-scale and pilot scale. J Pro Env 2014;20:46-54.
13. Gao P, Zhou Y, Meng F, Zhang Y, Liu Z, Zhang W, et al. Preparation and characterization of hydrochar from waste eucalyptus bark by hydrothermal carbonization. Energy 2016;97:238-45.
14. Ghanim BM, Pandey DS, Kwapinski W, Leahy JJ. Hydrothermal carbonisation of poultry litter: effects of treatment temperature and residence time on yields and chemical properties of hydrochars. Bioresource Technol 2016;216:373-80.
15. Petrović J, Perišić N, Maksimović JD, Maksimović V, Kragović M, Stojanović M, et al. Hydrothermal conversion of grape pomace: detailed characterization of obtained hydrochar and liquid phase. J Anal Appl Pyrol 2016;118:267-77.
16. Mukherjee A, Dumont MJ, Raghavan V. Review: sustainable production of hydroxymethylfurfural and levulinic acid: challenges and opportunities. Biomass Bioenerg 2015;72:143-83.
17. Tsuji H, Limsuwan P, Hirajima T, Sasaki K, Miki H, Kumagai S. Recovery of furfural produced by hydrothermal treatment with biomass charcoal. Int J Environ 2014;4(1):11-7.
Published
2017-08-05