ลักษณะทางกายภาพและเคมีของถ่านกัมมันต์ที่ผลิตจากเศษวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรของทุเรียน

บทคัดย่อ

ถ่านกัมมันต์จัดเป็นวัสดุที่มีรูพรุนสูงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเพื่อเป็นวัสดุดูดซับ งานวิจัยนี้มุ่งเตรียมและศึกษาลักษณะทาง¹ กายภาพและเคมีของถ่านกัมมันต์จากเศษเหลือทิ้งของทุเรียน ได้แก่ ผลอ่อนทุเรียน เมล็ดทุเรียน และกิ่งที่ได้จากการตัดแต่งต้นทุเรียน โดยนำเศษเหลือทิ้งของทุเรียนมาผ่านกระบวนการคาร์บอไนเซชันที่อุณหภูมิ  525 องศาเซลเซียส นาน 30 นาที ในสภาวะจำกัดออกซิเจนได้ผลิตภัณฑ์เป็นไบโอชาร์ จากนั้นนำไบโอชาร์จากเศษเหลือทิ้งของทุเรียนมากระตุ้นให้มีรูพรุนสูงขึ้นด้วยวิธีทางเคมีและความร้อนเพื่อผลิตเป็นถ่านกัมมันต์ โดยมีสารละลายกรดฟอสฟอริก เข้มข้น 70 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร เป็นสารกระตุ้นแจากนั้นทำการไพโรไลซ์ไบโอชาร์ที่อุณหภูมิ 550 องศาเซลเซียส นาน 60 นาที พบว่า การใช้กิ่งทุเรียนเป็นวัตถุดิบตั้งต้นได้ผลผลิตไบโอชาร์ (42.57±0.66 เปอร์เซ็นต์) และถ่านกัมมันต์ (13.07±0.35 เปอร์เซ็นต์) สูงที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับผลอ่อนทุเรียนและเมล็ดทุเรียน จากนั้นวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพและองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุด้วยเทคนิคต่าง ๆ พบว่า ถ่านกัมมันต์จากวัตถุดิบทั้ง 3 ชนิดมีความชื้นน้อยกว่า 8 เปอร์เซ็นต์ ตามมาตรฐาน มอก.900-2547 มีปริมาณเถ้าอยู่ในช่วง 2.31-11.77 เปอร์เซ็นต์ มีความหนาแน่นรวมอยู่ในช่วง 0.321-0.571 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เมื่อวิเคราะห์พื้นที่ผิวหน้าและปริมาตรรูพรุนด้วยเทคนิคการดูดซับ-คายซับไนโตรเจน (Nitrogen adsorption–desorption isotherm) พบว่า ถ่านกัมมันต์ทั้ง 3 ชนิดมีพื้นที่ผิวหน้าอยู่ในช่วง 456-621 ตารางเมตรต่อกรัม ปริมาตรรูพรุนอยู่ในช่วง 0.3341-0.3665 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อกรัม โดยถ่านกัมมันต์จากผลทุเรียนอ่อนมีพื้นที่ผิวหน้าและปริมาตรรูพรุนสูงสุด และมีค่าการดูดซับไอโอดีนเท่ากับ 912 มิลลิกรัมต่อกรัม และจากภาพถ่ายอิเล็กตรอนแบบส่องกราดของถ่านกัมมันต์ทั้ง 3 ชนิด พบโครงสร้างที่ผุพังเนื่องมาจากการกระตุ้นด้วยสารละลายกรดฟอสฟอริกร่วมกับความร้อนซึ่งก่อให้เกิดรูพรุนในวัสดุ