การบำบัดน้ำชะมูลฝอยจากหลุมฝังกลบเก่าด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกโดยใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

Abstract

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการศึกษาประสิทธิภาพการบำบัดในน้ำ ชะมูลฝอยจากหลุมฝังกลบเก่าด้วย กระบวนการโฟโตคะตะลิก ซึ่งลักษณะสมบัติของน้ำ ชะมูลฝอยดังกล่าวมีองค์ประกอบที่ยากต่อการย่อย สลายด้วยกระบวนการทางชีวภาพโดยมีค่า BOD[subscript5]/COD ค่อนข้างต่ำ อยู่ระหว่าง 0.10-0.15 โดยการศึกษาจะทำการเปรียบเทียบประสิทธิภาพการบำบัด COD, BOD[subscript5] และ VFA ในน้ำ ชะ มูลฝอยด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยา TiO[subscript2] แบบฟิล์มบาง ที่เตรียมด้วยวิธีโซล เจลเคลือบลงบน Petri dish 3, 4 และ 5 ชั้น ตามลำดับ โดยทำการวิเคราะห์ลักษณะทางกายภาพของตัวเร่ง ปฏิกิริยาที่เตรียมขึ้นด้วยอุปกรณ์ต่างๆ ได้แก่ XRD, AFM และ UV-Vis Spectrometer ตามลำดับ จากผลการศึกษา พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมขึ้นมีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับ กระบวนการโฟโตคะตะลิติก โดยมีโครงสร้างผลึกเป็นอนาเทส ขนาดช่องว่างพลังงานต่ำ และมีขนาด อนุภาคในระดับนาโนเมตรอยู่ระหว่าง 25-200 nm สำหรับประสิทธิภาพการกำจัด COD ในน้ำ ชะมูลฝอย พบว่า สามารถกำจัด COD ได้มีประสิทธิภาพสูงสุด เท่ากับ 25.00, 41.50 และ 52.65% โดยใช้ตัวเร่ง ปฏิกิริยาที่มีจำนวนชั้นการเคลือบ 3, 4 และ 5 ชั้น ตามลำดับ ทั้งนี้กระบวนการดังกล่าวสามารถเพิ่มค่า BOD[subscript5]/COD ในน้า ชะมูลฝอยได้ คิดเป็น 69.64, 54.11, 49.82 และ 33.38% ที่ค่า BOD[subscript5]/COD เริ่มต้นเท่ากับ 50:320, 80:640, 110:720 และ 140:960 ตามลำดับ นอกจากนี้เมื่อพิจารณาการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น VFA หลังผ่านการบำบัด 180 นาที สามารถลด VFA ในช่วง 6.3 ถึง 10.00% สำหรับการศึกษา จลนพลศาสตร์ของกระบวนการดังกล่าวสามารถอธิบายได้โดยสมการ Langmuir Hinshelwood และ สามารถหาค่าคงที่ของปฏิกิริยาเฉพาะโดยมีค่าเท่ากับ 6.67×10[superscript-8], 2.00×10[superscript-7] และ 5.83×10[superscript-7] min[superscript-1] .μW[superscript-1] เมื่อ ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีจำนวนชั้นการเคลือบ 3, 4 และ 5 ชั้น ตามลำดับ

This study investigated the performance of photocatalytic process in the treatment of mature landfill leachate. The characteristics of leachate from mature landfill comprised of non-biodegradable organic substances and less biodegradable carbon with low BOD[subscript5]/COD ratio of. 0.1-0.15. This study compared the COD, BOD[subscript5] and VFA removal efficiencies of titanium dioxide (TiO[subscript2]) thin films photocatalyst coated on the surfaces of petri dish that prepared by sol-gel dip coating method with 3, 4 and 5 coating layers. The physical properties of TiO[subscript2] photocatalyst were evaluated by AFM, UV-Vis Spectrometer and XRD. The analysis results indicated that the crystalline structure of TiO[subscript2] on the coated surface was anatase phase with the band gap energy of 3.26 eV and the particle diameters were ranging from 25- 200 nm. For the photocatalytic activity test, the COD removal efficiencies at 180 minutes were 25.00%, 41.50% and 52.65%, for 3, 4 and 5 layers coating, respectively. The results showed the photocatalytic process of TiO[subscript2] thin films were able to increase the BOD[subscript5]/COD ratio by 69.64%, 54.11%, 49.82% and 33.38%for the respective initial BOD[subscript5]/COD ratios of 50: 320, 80: 640, 110: 720 and 140: 960. Moreover, this process could reduce the VFA concentrations with the efficiencies of 6.3 to 10.00%at 180 min. The kinetics of photocatalytic process with TiO[subscript2] photocatalyst could be explained by the Langmuir-Hinshelwood kinetic model. The specific rates of the photocatalytic process for COD removal were 6.67×10[superscript-8], 2.00×10[superscript-7] and 5.83×10[superscript-7] min[superscript-1].μW[superscript-1] , for 3, 4 and 5 layers coating, respectively.