การผลิตซิลิกาเจลจากหินแร่ภูเขาไฟเพื่อใช้ในการบำบัดตะกั่วในน้ำเสียสังเคราะห์Production of Silica Gel from Volcanic Rock for Treatment of Lead in Synthetic Wastewater

Abstract

ตัวดูดซับชนิดหนึ่งที่ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำเสียคือ ซิลิกาเจล งานวิจัยจำนวนมากศึกษาการผลิตซิลิกาเจลจากวัตถุดิบต่างๆ แต่ไม่ค่อยมีรายงานเกี่ยวกับการผลิตซิลิกาเจลจากหินแร่ภูเขาไฟ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) ศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตซิลิกาเจลจากหินแร่ภูเขาไฟ โดยปัจจัยที่ศึกษาประกอบด้วย ชนิดของสารละลายด่าง[โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) และโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)] ความเข้มข้นของสารละลายด่าง (1, 2, 3 และ 4 โมลาร์) และอุณหภูมิ (70, 80 และ 90 องศาเซลเซียส) ที่ใช้ในการสกัดซิลิกาจากหินแร่ภูเขาไฟ และ 2) ศึกษาความสามารถของซิลิกาเจลจากหินแร่ภูเขาไฟในการกำจัดตะกั่ว (Pb2+) ในน้ำเสียสังเคราะห์ โดยปัจจัยที่ศึกษาคือ ระยะเวลาในการสัมผัส(30, 45 และ 60 นาที) จากผลการทดลองและการวิเคราะห์ทางสถิติ แสดงให้เห็นว่า สภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการสกัดซิลิกาจากหินแร่ภูเขาไฟคือ ทำการสกัดด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ ความเข้มข้น 4 โมลาร์ ที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 3 ชั่วโมง ทั้งนี้ เนื่องจากที่สภาวะนี้สามารถสกัดซิลิกาออกจากหินแร่ภูเขาไฟได้มากที่สุด นอกจากนี้ ความเข้มข้นของซิลิกาที่สกัดได้จากสภาวะนี้ ยังแตกต่างจากที่สภาวะอื่นๆ อย่างมีนัยสำคัญยิ่ง (p<0.01) โดยร้อยละผลผลิตของซิลิกาเจลเท่ากับ40.25 จากรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์บ่งชี้ว่า ซิลิกาเจลที่ผลิตขึ้นจากหินแร่ภูเขาไฟเป็นซิลิกาอสัณฐาน สำหรับผลการศึกษาความสามารถในการกำจัดตะกั่ว (Pb2+) ของซิลิกาเจลจากหินแร่ภูเขาไฟ พบว่า ซิลิกาเจลจากหินแร่ภูเขาไฟสามารถกำจัดตะกั่ว (Pb2+) ในน้ำเสียสังเคราะห์ได้มากถึงร้อยละ 89.52–92.67 โดยเมื่อระยะเวลาในการสัมผัสเพิ่มขึ้น ความสามารถในการกำจัดโลหะหนักจะเพิ่มขึ้น ซึ่งที่ระยะเวลาสัมผัส 60 นาที สามารถกำจัดตะกั่วในน้ำเสียสังเคราะห์ได้ร้อยละ 92.67

One adsorbent that has been widely used for water treatment is silica gel. Many research works include the production of silica gel from various raw materials, but the one produced from volcanic rock has rarely been reported. The purposes of this research were 1) to investigate the optimum conditions for producing silica gel from volcanic rock. The examined parameters consisted of types of alkaline solution (KOH and NaOH), concentration of alkaline solution (1, 2, 3 and 4 M) and temperature (70, 80 and 90°C) used to extract silica from volcanic rock, and 2) to study the ability of silica gel from volcanic rock to remove lead (Pb2+) from synthetic wastewater. The considered factor was contact time (30, 45 and 60 minutes). The results and statistical analysis revealed that the optimum conditions were using 4 M NaOH at 90°C for 3 hours able to obtain the highest quantity of silica. In addition, the concentration of extracted silica had highly significant difference compared to other conditions (p<0.01). The percent yield of silica gel was 40.25. The X-ray diffraction pattern indicated that silica gel produced from volcanic rock was amorphous silica, which could remove lead (Pb2+) from synthetic wastewater up to 89.52–92.67%. Increasing contact time resulted in the increased ability of lead (Pb2+) removal. The contact time of 60 minutes could remove 92.67% of lead from synthetic wastewater.