การกำจัดโลหะหนักความเข้มข้นสูงในสารละลายด้วยคอลัมน์ดูดซับที่บรรจุซิลิกาที่ปรับปรุงจากเถ้าแกลบข้าว (REMOVAL OF HIGH CONCENTRATION HEAVY METALS IN AQUEOUS SOLUTION BY ADSORPTION COLUMN CONTAINING MODIFIED SILICA ADSORBENT FROM RICE HUSK ASH)

Abstract

เถ้าแกลบข้าวเป็นวัสดุเหลือทิ้งจากเกษตรกรรมที่มีคุณสมบัติเป็นวัสดุดูดซับได้ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดโลหะหนักของซิลิกาจากแกลบข้าว โดยการเคลือบผิวซิลิกาด้วยแมงกานีส (IV) ออกไซด์ ซิลิกาขนาดไมครอนถูกเตรียมขึ้นจากแกลบข้าวด้วยวิธีโซลเจล และเคลือบด้วย KMnO4 ด้วยอัตราส่วน KMnO4 1 กรัม ต่อ ซิลิกา 20 กรัม ใช้ในการกำจัดไอออนของตะกั่ว (Pb), นิกเกิล (Ni), แคดเมียม (Cd) และสังกะสี (Zn) ในน้ำเสียอุตสาหกรรมชุบโลหะที่ความเข้มข้นสูง จากการทดลองแบบแบทซ์ที่ค่าความเป็นกรดด่างระหว่าง 4 ถึง 7 สารละลายไอออนโลหะหนักแต่ละชนิดเข้มข้น 40 มิลลิกรัมต่อลิตร และระยะเวลาปั่นกวน 60 นาที พบว่า ร้อยละการดูดซับไอออนโลหะหนักทั้ง 4 ชนิดสูงกว่าร้อยละ 94 ค่าความจุในการดูดซับไอออนโลหะหนักเท่ากับ 4.01, 3.95, 3.86 และ 3.92 มิลลิกรัมต่อกรัม ตามลำดับ กลไกการดูดซับมีความสอดคล้องกับไอโซเทอร์มทั้งแบบแลงเมียร์และฟรุนดิชไอโซเทอร์ม นอกจากนี้ได้นำแบบจำลองคอลัมน์มาเพื่อประยุกต์ใช้งานจริง โดยบรรจุซิลิกาที่เคลือบแมงกานีส (IV) ออกไซด์ 8 กรัม ลงในกระบอกฉีดยา และเทสารละลายที่มีโลหะหนักไอออน ทั้ง 4 ชนิด เก็บน้ำทิ้งทุก 200 มิลลิลิตร พบว่าความเข้มข้นของตะกั่ว นิกเกิล แคดเมียม และสังกะสี มีค่าไม่เกินมาตรฐานน้ำทิ้งโรงงานอุตสาหกรรม จนกระทั่งสารละลายถูกบำบัดไป 800, 600, 600 และมากกว่า 4,000 มิลลิลิตร ตามลำดับ นอกจากนั้นจากผลการทดลองพบว่าปริมาณซิลิกาที่เคลือบแมงกานีส (IV) ออกไซด์ ในปริมาณเดียวกันนี้วิธีแบบคอลัมน์ดูดซับให้ประสิทธิภาพในการบำบัดโลหะหนักได้ดีกว่าการทดลองแบบแบทซ์ คำสำคัญ: ซิลิกา  เถ้าแกลบข้าว  การดูดซับ  โลหะหนักRice husk ash is an agricultural waste which has properties as adsorbent material. This research aims to improve heavy metals removal efficiency of silica from rice husk by coating with manganese (IV) oxide. Micro-silica was prepared from rice husk by sol-gel method and coated with KMnO4 at ratio of 1 g KMnO4 to 20 g silica. The removal efficiency of lead (Pb), nickel (Ni), cadmium (Cd) and zinc (Zn) ions in wastewater from electroplating industrial wastewater. From batch experiments, at pH 4 to pH 7 of the 40 mg/L of each metal ion solution and agitation time 60 mins, the adsorption percentages of 4 heavy metal ions were over 94%. The adsorption capacities were 4.01, 3.95, 3.86 and 3.92 mg/g respectively. The adsorption mechanisms were according to both of Langmuir and Freundlich isotherm. In addition, the column model was brought to apply for real work. The 8 g of silica which coated with manganese (IV) oxide was packed into syringe and passed the mixed 4 heavy ions solution through the packing and collected the effluent in every 200 mL. The results revealed that the concentration of lead, nickel, cadmium and zinc were not over the agreement of the effluent standard of industrial estate until the solution was treated at 800, 600, 600 and more than 4,000 mL respectively. Moreover, at the same amount of silica which coated with manganese (IV) oxide, this method gave a good efficiency better than the batch method.Keywords: Silica, Rice husk ash, Adsorption, Heavy metals