การดูดซับไอออนตะกั่ว (II) บนถ่านกัมมันต์ที่เจืออนุภาคด้วยแคลเซียมไฮดรอกไซด์
Adsorption of Pb (II) Ion onto Calcium Hydroxide-doped Activated Carbons
Abstract
งานวิจัยนี้ศึกษาการดูดซับไอออนตะกั่ว (II) ในน้ำเสียสังเคราะห์โดยใช้ถ่านกัมมันต์จากเมล็ดสละพันธุ์สุมาลี ที่เตรียมโดยการเผาและการกระตุ้นในขั้นตอนเดียว ด้วยสารละลายกรดฟอสฟอริกที่อัตราส่วนของเมล็ดสละแห้งต่อสารละลายกรดฟอสฟอริก 1:1 โดยมวล และปรับปรุงลักษณะสมบัติของถ่านกัมมันต์ด้วยการเจืออนุภาคถ่านกัมมันต์ด้วยแคลเซียมไฮดรอกไซด์ โดยศึกษาลักษณะสมบัติของถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้การดูดซับ และจลนพลศาสตร์ของการดูดซับ พบว่า ถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้เป็นถ่านกัมมันต์ที่มีรูพรุนขนาดเล็ก และมีประสิทธิภาพที่สามารถ นํามาใช้ในการดูดซับได้ดีความสามารถในการดูดซับไอออนตะกั่ว (II) ในน้ำเสียสังเคราะห์ด้วยถ่านกัมมันต์ หลังการปรับปรุงลักษณะสมบัติสูงถึง 28.68 ±0.50 มิลลิกรัมต่อกรัม ซึ่งสูงกว่าการดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ก่อนปรับปรุงลักษณะสมบัติถึงร้อยละ 137 จลนพลศาสตร์ของการดูดซับสอดคล้องกับปฏิกิริยาอันดับสองเทียม (R2 = 0.999) และแบบจำลองไอโซเทอร์มการดูดซับของแลงเมียร์ (R2 = 0.9927) ซึ่งการดูดซับมีลักษณะเป็นแบบชั้นเดียว และเมื่อเกิดการดูดซับแล้ว ไอออนหรือโมเลกุลจะไม่ซ้อนทับกันดังนั้นถ่านกัมมันต์ที่เตรียมได้ มีประสิทธิภาพในการดูดซับไอออนตะกั่ว (II) จากน้ำเสีย สามารถลดปริมาณขยะ และเพิ่มมูลค่าให้กับวัสดุเหลือทิ้ง
This research studied the adsorption of lead (II) ion in synthetic wastewater using activated carbon from Salacca (Sumalee) seeds. It was prepared by carbonization and activation in single step with phosphoric acid solution at the ratio of dried seed to phosphoric acid solution of 1 : 1 by mass. The properties of the activated carbon were improved by doping the activated carbon particles with calcium hydroxide. The characteristics of prepared activated carbon, the activated carbon adsorption and kinetics adsorption were evaluated. It was found that the doped activated carbon is a small porous material and has effective for adsorption. Adsorption capacity of lead (II) ions in synthetic wastewater by doped activated carbon was 28.68±0.50 mg/g, which is 137 % higher than the adsorption capacity of activated carbon before doping. Adsorption kinetics corresponded to pseudo-second order reactions (R2 = 0.999). The isotherm adsorption model corresponded to the Langmuir adsorption isotherm model (R2 = 0.9927). The adsorption is a single layer, which the ions or molecules would not overlap after adsorption. Therefore, the doped activated carbon is efficient in adsorbing of lead (II) ions from wastewater. Consequently, waste would be reduced and give a value-added to the waste materials.
Keywords
[1] Environment and pollution control office 13 (Chonburi). (2023, May 12). Protect yourself from lead. [Online] (in Thai). Available: https:// www.mnre.go.th/reo13/th/news/detail/9355
[2] R. Supattra, S. Ruengwit, K. Artit, S. Surachok, P. Jatupong, S. Chadaporn and S. Monthira, “Preparation of activated carbon from Salak seed by chemical activation,” in Proceeding of GPE-6th International Congress on Green Process Engineering, Toulouse, France, 2018.
[3] S. Suwancharoen, T. Kasemsuk, N. Moonrungsee, U. Kurewan, S. Makprayoon, J. Oebsapap, and A. Boonmee, "Antioxidant activity of salak and soap product development", The Journal of KMUTNB, vol. 32, no. 4, pp. 1033–1043, 2022 (in Thai).
[4] J. Guo, and A. C. Lua, “Kinetic study on pyrolysis process of oil-palm stone using two-step consecutive reaction model,” Biomass and Bioenergy, vol. 20, pp. 223–233, 2001.
[5] S. Timur, I. Cem Kantarli, E. Ikizoglu, and J. Yanik, “Preaparation of a carbons from Oreganum stalks by chemical activation,” Energy and Fuels, vol. 20, no. 6, pp. 2636–2641, 2006.
[6] S. Wirungrong, “Adsorption of methyl red dye by activated carbon from egg shell and ark shell by chemical activation method,” Science and Technology Nakhon Sawan Rajabhat University Journal, vol. 7, no. 7, pp. 97–110, 2015 (in Thai).
[7] P. Theeradit, and U. Piyatida, “The removal of lead in industrial wastewater by using activated carbon from tamarind wood via H3PO4 activation,” Thai Science and Technology Journal, vol. 25, no. 2, pp. 191–209, 2017 (in Thai).
[8] H. Khanitta, T. Sombat, K. Jakrapong, and K. Boonmee, “Application of titanium dioxide (TiO2) coated on activated carbon in trough for textile industry wastewater treatment,” EAU Heritage Journal, Science and Technology, vol. 11, no. 1, pp. 87–100, 2017 (in Thai).
[9] R. G. Jalu, T. A. Chamada, and R. Kasirajan, “Calcium oxide nanoparticles synthesis from hen eggshells for removal of lead (Pb(II)) from aqueous solution,” Environmental Challenges, vol. 4, 2021.
[10] Standard test methods for moisture in activated carbon, ASTM-D2867-17, 2023.
[11] Standard test methods for total ash content of activated carbon, ASTM-D2866-11, 2018.
[12] Standard test methods for volatile matter content of activated carbon samples, ASTM-D5832-98, 2021.
[13] Standard test methods for determination of iodine number of activated carbon, ASTM-D4607-14, 2021.
[14] Test methods for activated carbon, JIS K1474:1991, 2022.
[15] C. Rattanet, J. T. N. Knijnenburg, and Y. Ngernyen, “Kinetics and isotherm studies of methylene blue adsorption on activated carbon derived from Chrysanthemum: solid waste of beverage industry,” Journal of the Japan Institute of Energy, vol. 101, pp. 122-131, 2022.
[16] Thai Industrial Standard, TISI Standard 900-2547, 2004 (in Thai).
[17] E. F. Jaguaribe, L. L. Medeiros, M. C. S. Barreto and L. P. Araujo, “The performance of activated carbons from sugarcane bagasse, babassu, and coconut shells in removing residual chlorine,” Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol. 22, no. 1, pp. 41–47, 2005.
[18] A. Pornsawan, N. Phonchai, and M. Amornrat, “Chemical activation effect on activated carbon prepared from pineapple leaves,” Rattanakosin Journal of Science and Technology, vol. 3, no. 2, pp. 36–44, 2021 (in Thai).
[19] B. Aeesoh, W. Sunee, and H. Wankassama, “Preparation and characterization of activated carbon from velvet tamarind shell,” M.S. thesis, Science Technology and Agriculture, Yala Rajabhat University, Thailand, 2018 (in Thai).
[20] C. Lakana, S. Panita, and K. Panita, “Preparation, characterization and application for lead adsorption of Dendrocalamus Asper Backer bamboo activated carbon,” Thaksin Journal, vol. 19, no. 2, pp. 43-51, 2016 (in Thai).
[21] Pattarakan corporation Co., Ltd. (2021, September 14). Calcium oxide. [Online]. Available: https://pattarakan.com (in Thai).
[22] L. Largitte, T. Brudey, T. Tant, P. Couespel Dumesnil, and P. Lodewyckx, “Comparison of the adsorption of lead by activated carbons from three lignocellulosic precursors,” Microporous and Mesoporous Materials, vol. 219. no. 1, pp. 265-275, 2016.
[23] M. A. P. Cechinel, S. M. A. G. Ulson de Souza, and A. A. Ulson de Souza, “Study of lead (II) adsorption onto activated carbon originating from cow bone,” Journal of Cleaner Production, vol. 65, no. 15, pp. 342–349, 2014.
[24] M. Momčilović, M. Purenović, A. Bojić, A. Zarubica, and M. Ranđelović, “Removal of lead(II) ions from aqueous solutions by adsorption onto pine cone activated carbon,” Desalination, vol. 276, no. 1–3, pp. 53–59, 2011.
[25] M. Sekar, V. Sakthi, and S. Rengaraj, “Kinetics and equilibrium adsorption study of lead(II) onto activated carbon prepared from coconut shell,” Journal of Colloid and Interface Science, vol. 279, no. 2, pp. 307–313, 2014.
[26] T. Bualoi, W. Sanongraj, and S. Sanongraj, “Adsorption of lead in synthetic wastewater using cow dung activated carbon,” Thai Environmental Engineering Journal, vol. 23, no. 3, pp. 53–61, 2009 (in Thai).
DOI: 10.14416/j.kmutnb.2024.09.010
ISSN: 2985-2145
Email this article 
Hide
Show all