อัตราการปลดปล่อยออกซิเจนของแคลเซียมเปอร์ออกไซด์ (CaO2)
Rate of oxygen release of Calcium Peroxide (CaO2)
            ในปัจจุบันการขยายด้านอุตสาหกรรมในประเทศไทยได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยเฉพาะอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและอุตสาหกรรมที่สืบเนื่องจากปิโตรเคมี ส่งผลให้มีการใช้และเกิดขึ้นของสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) มีปริมาณสูงขึ้น ทั้งนี้แหล่งสำคัญที่อาจทำให้เกิดการปนเปื้อนสารอินทรีย์ระเหยในน้ำใต้ดิน เช่น พื้นที่ที่มีการลักลอบทิ้งกากสารอุตสาหกรรม พื้นที่ฝังกลบขยะ ที่ไม่ได้มาตรฐาน พื้นที่ที่มีการฝังสารเคมีใต้ดิน ซึ่งในพื้นที่ดังกล่าวอาจทำให้เกิดการปนเปื้อนในชั้นดินและเนื่องจากการชะสารปนเปื้อนในชั้นดินจากน้ำฝนหรือกระบวนการที่ทำให้เกิดการแพร่กระจายของสารปนเปื้อนลงในแนวดิ่ง ทำให้สารอินทรีย์ระเหยเคลื่อนลงสู่ชั้นน้ำใต้ดินในที่สุด ซึ่งสารอินทรีย์ระเหยง่ายได้ส่งผลเป็นประเด็นปัญหาที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม, ชุมชน และสุขภาพของผู้คนที่ได้รับ

            การฟื้นฟูสารมลพิษที่ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมด้วยวิธีทางชีวภาพ (bioremediation) เป็นทางเลือกหนึ่งที่ใช้ในการบำบัดน้ำใต้ดินที่ปนเปื้อนด้วยสารอินทรีย์ระเหย โดยการใช้สารประกอบประเภท Oxygen Releasing Compounds (ORC) ที่สามารถปลดปล่อยออกซิเจนออกสู่สภาพแวดล้อมทีละน้อย ทำให้เกิดการย่อยสลายสารอินทรีย์ได้อย่างต่อเนื่อง ในการศึกษาวิจัยนี้จึงมุ่งศึกษาอัตราการปลดปล่อยออกซิเจนของแคลเซียมเปอร์ออกไซด์ (CaO2) ในสภาวะที่เหมาะสม เพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในกระบวนการบำบัดต่อไป

วัตถุประสงค์และเป้าหมายของการวิจัย

  1. ศึกษาอัตราการปลดปล่อยออกซิเจนของแคลเซียมเปอร์ออกไซด์    
  2. ศึกษาสภาวะที่เหมาะสมต่ออัตราการปลดปล่อยออกซิเจนของแคลเซียมเปอร์ออกไซด์

วิธีการทดลอง

  1. ศึกษาลักษณะคุณสมบัติของแคลเซียมเปอร์ออกไซด์เบื้องต้น ด้านความสามารถในการละลายได้ และการปลดปล่อยออกซิเจนในสภาวะต่างๆ คือ ในสภาวะปกติ สภาวะอบไล่น้ำและสภาวะเผา เพื่อดูการปลดปล่อยออกซิเจนว่าที่สภาวะใดสามารถปลดปล่อยได้ดีที่สุด  ที่จะสามารถนำไปทดลองในขั้นต่อไป
  2. ศึกษาการปลดปล่อยออกซิเจนของแคลเซียมเปอร์ออกไซด์ (CaO2)
    นำสารแคลเซียมเปอร์ออกไซด์จากสภาวะที่เหมาะสมในวิธีการขั้นต้นมาทดสอบ โดยจะทำการทดลอง ณ สภาวะ pH เท่ากับ 5, 6, 7 และ 8 ในสภาวะกวนช้าและเร็ว ดังภาพที่ 1


ภาพที่ 1  แผนผังแสดงขั้นตอนการทดสอบการปลดปล่อยออกซิเจนของสารแคลเซียมเปอร์ออกไซด์

ขั้นตอนการทดสอบการปลดปล่อยออกซิเจน

  1. นำสารแคลเซียมเปอร์ออกไซด์ที่ได้จากการทดสอบคุณสมบัติเบื้องต้นที่สามารถ ปลดปล่อยออกซิเจนได้ดีที่สุดมาใช้ในการทดสอบขั้นตอนนี้ต่อไป
  2. นำน้ำประปาปริมาณ 1,800 มิลลิลิตร และ  magnetic bar  ใส่ในขวดชมพู่ ต้มให้เดือดเพื่อไล่ออกซิเจนในน้ำออกไป รอให้เย็นที่อุณหภูมิห้อง  เทใส่ใน bacth reactor จนเต็ม
  3. ปรับ pH ของน้ำด้วยกรดซัลฟิวริก (H2SO4) 0.1 M และโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 0.1 N ให้ได้ตาม pH ที่ต้องการ
  4. ชั่งสารแคลเซียมเปอร์ออกไซด์  0.1000 กรัม  ใส่ลงใน bacth reactor
  5. ตรวจวัดพารามิเตอร์ต่างๆ ดังนี้ DO, pH, SS และ TDS

ภาพที่ 2  วิธีการต้มน้ำเพื่อไล่ออกซิเจนออกจากน้ำ

สรุปผลวิจัย
             จากการวิจัยอัตราการปลดปล่อยออกซิเจนของแคลเซียมเปอร์ออกไซด์ได้ผลดังนี้

1.  ปริมาณออกซิเจนที่ปลดปล่อยจากแคลเซียมเปอร์ออกไซด์ที่การกวนช้าและกวนเร็ว

ภาพที่ 3  ผลปริมาณออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นจากการปลดปล่อยจากแคลเซียมเปอร์ออกไซด์
ที่การกวนช้าและกวนเร็วในช่วงเวลา 4 ชั่วโมง

          จากผลการทดลองจะเห็นได้ว่าที่กวนเร็ว  pH 7 สามารถปลดปล่อยออกซิเจนได้ในอัตราที่มากที่สุด คือ 1.91 mg/l และที่ pH 5 ปลดปล่อยออกซิเจนได้ในอัตราน้อยที่สุด คือ 1.33 mg/l

           จากผลการทดลองจะเห็นได้ว่าที่กวนช้าอัตราการปลดปล่อยออกซิเจนเรียงจากมากไปน้อยจากค่าความเป็นกรดไปยังค่าความเป็นด่าง คือ pH 5, 6, 7 และ 8 มีค่าออกซิเจน 2.25, 1.80, 1.66 และ 1.39 mg/l ตามลำดับ แสดงว่าการละลายได้ของสารสามารถละลายได้ดีในสภาวะความเป็นกรดได้ดีกว่าสภาวะความเป็นด่าง

2. ค่า Ionic Strenght จากอัตราการปลดปล่อยออกซิเจนของแคลเซียมเปอร์ออกไซด์

ภาพที่ 4  ผล Ionic Strenght จากอัตราการปลดปล่อยออกซิเจนของแคลเซียมเปอร์ออกไซด์การกวนเร็ว
และ กวนช้าในช่วงเวลา 4 ชั่วโมง

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

  1. เพื่อทราบถึงอัตราการปลดปล่อยก๊าซออกซิเจนของแคลเซียมเปอร์ออกไซด์ (CaO2)
  2. สามารถนำข้อมูลที่ได้จากการทดลองวิจัยไปเป็นข้อมูลพื้นฐานในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มออกซิเจนในการบำบัดสารอินทรีย์ระเหยในน้ำใต้ดิน

 
คณะผู้วิจัย
น.ส.วรัญญา เลิศเจริญสมบัติ และผศ.ดร.สัญญา สิริวิทยาปกรณ์
คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
โทร. 086-790-0009