การศึกษาความเป็นไปได้ทางเทคนิคในการผลิตเครื่องกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษ
A Technical Feasibility Study on Odorous Eliminator

สมเกียรติ กรวยสวัสดิ์
หมวดวิชาวิทยาศาสตร์ประยุกต์ สำนักวิชาศึกษาทั่วไป มหาวิทยาลัยศรีปทุม
โทร. 02-5791111 ต่อ 2295 โทรสาร 02-5791111 ต่อ 2217
E-mail somkiat.kr@spu.ac.th

บทคัดย่อ
เครื่องกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษ ซึ่งประกอบด้วยระบบย่อยคือ 1. ระบบการออกซิไดส์โดยใช้แก๊สโอโซนจากเครื่องกำเนิดโอโซนชนิดโคโรนาดิสชาร์จเป็นตัวออกซิไดส์ สามารถผลิตแก๊สโอโซนได้ในปริมาณ 76.33 มิลลิกรัมโอโซนต่อลิตรของออกซิเจน ซึ่งเป็นความเข้มข้นเพียงพอสำหรับกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษโดยเฉพาะไฮโดรเจนซัลไฟด์ และมีความเข้มข้นมากเกินพอในการฆ่าเชื้อโรค โดยผ่านแก๊สโอโซนเข้าไปในถุง ที่มีไว้เพื่อบรรจุศพหรือสิ่งของอย่างอื่นที่ต้องการกำจัดกลิ่นและฆ่าเชื้อโรค 2. ระบบดักกลิ่นและฆ่าเชื้อโรคโดยใช้กรดหรือเบสและน้ำ เพื่อฆ่าเชื้อโรคซึ่งปนอยู่กับอากาศที่เหลือจากการออกซิไดส์ก่อนผ่านต่อไปยังระบบดูดซับ 3. ระบบดูดซับซึ่งบรรจุถ่านกัมมันต์ประสิทธิภาพสูงทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับ โดยงานวิจัยนี้เน้นศึกษาวิธีการเพิ่มความจุในการดูดซับไฮโดรเจนซัลไฟด์ ด้วยถ่านกัมมันต์ที่ได้จากกะลามะพร้าวนำมาปรับปรุงโดยเทคนิคการออกซิไดส์และเติมโลหะ ทำให้ประสิทธิภาพการดูดซับของถ่านตัวอย่างที่ถูกออกซิไดส์ด้วยกรดไนตริกและเติมโลหะเพิ่มขึ้นร้อยละ 230 (24.72 มิลลิกรัม-ไฮโดรเจนซัลไฟด์/กรัม-ตัวดูดซับ) ซึ่งมากกว่าปริมาณการดูดซับของถ่านตัวอย่างที่ยังไม่ได้ปรับปรุง ที่ อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส ส่วนถ่านตัวอย่างที่ถูกออกซิไดส์ด้วยโอโซนและเติมโลหะ พบว่ามีการเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับสูงสุดถึงร้อยละ 180 (19.24 มิลลิกรัม-ไฮโดรเจนซัลไฟด์/กรัม-ตัวดูดซับ)

ทำให้สามารถดูดซับกลิ่นและแก๊สพิษที่เหลือจากระบบการออกซิไดส์และดักกลิ่น ก่อนปล่อยอากาศที่ปลอดมลพิษออกสู่สิ่งแวดล้อม
คำสำคัญ : การดูดซับ ถ่านกัมมันต์ การออกซิไดส์ โอโซน ไฮโดรเจนซัลไฟด์

1. ความเป็นมาและความสำคัญของปัญหา
ปัญหาที่สร้างความรำคาญและน่ารังเกียจกับผู้ที่มาร่วมในพิธีการศพก็คือ กลิ่นจากศพและหรือกลิ่นจากน้ำยาดับกลิ่น โดยเฉพาะศพที่เป็นศพคนไทยและนับถือศาสนาพุทธที่ต้องตั้งศพบำเพ็ญกุศลตามประเพณีไว้เป็นเวลาหลายวัน รวมถึงกลิ่นจากศพที่ไม่สามารถฉีดยากันเน่าหรือฟอร์มาลีนได้ทันเวลาที่เหมาะสม อาทิ ศพที่เกิดจากอุบัติเหตุต่างๆ เกิดจากอาชญากรรม เกิดจากภัยธรรมชาติ เช่น แผ่นดินไหว คลื่นยักษ์สึนามิ ดินโคลนถล่ม หรือน้ำท่วมเป็นต้น ซึ่งสภาพที่เกิดขึ้นจากเหตุการณ์ดังกล่าวอาจจะไม่สามารถจัดการกับศพได้ทันท่วงที ทำให้ศพเน่า ขึ้นอืด เป็นสาเหตุให้เกิดกลิ่นเหม็น เนื่องจากสารอินทรีย์ถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์และทำให้มีเชื้อโรคเกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีศพที่เสียชีวิตจากโรคติดต่อร้ายแรง เช่นโรคเอดส์ โรคไข้หวัดนก โรคไข้หวัดใหญ่ 2009 และเสียชีวิตจากการได้รับสารเคมีหรือสารพิษเข้าไปในร่างกายเป็นต้น

แม้ว่าจะมีการแก้ปัญหาโดยการใช้น้ำยาฉีดศพหรือใช้โลงเย็นด้วยก็ตาม แต่ปัญหาเรื่องกลิ่นและการติดเชื้อโรคจากศพก็อาจเกิดขึ้นได้ ดังนั้นการกำจัดกลิ่นและฆ่าเชื้อโรคเพื่อไม่ให้เกิดความรำคาญและน่ารังเกียจต่อผู้ที่มาร่วมในพิธีการศพ จึงมีความจำเป็นที่ต้องกระทำเป็นอย่างยิ่ง เพื่อเป็นการสร้างความมั่นใจและเพิ่มความปลอดภัยกับญาติพี่น้องของผู้เสียชีวิตไม่ให้ติดเชื้อโรค และได้รับกลิ่นจากน้ำยาฉีดศพส่วนเกินคือแก๊สฟอร์แมลดีไฮด์ หรือกลิ่นจากศพโดยตรงในขณะประกอบพิธีทางศาสนาก่อนทำการฌาปนกิจ เพราะโดยทั่วไปก่อนนำศพเข้าเตาเผาต้องทำการเปิดฝาโลงศพเพื่อให้ญาติพี่น้องได้ดูผู้เสียชีวิตเป็นครั้งสุดท้าย ดังนั้นระบบการกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่สามารถแก้ปัญหาเรื่องกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ และโรคที่อาจติดต่อจากศพ

กลิ่นเหม็นหรือกลิ่นเน่าเสียจากสาเหตุต่างๆ เป็นปัญหาที่ก่อความรำคาญ และยังเป็นอันตรายต่อสุขภาพเพราะกลิ่นดังกล่าวเกิดจากไอพิษของสารเคมี ทั้งประเภทสารระเหยอินทรีย์ และสารระเหยอนินทรีย์ ทั้งที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง และน้ำหนักโมเลกุลต่ำ โดยเฉพาะกลิ่นหรือแก๊สที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เช่น แอมโมเนีย (NH3) ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) เป็นต้น ซึ่งแก๊สเหล่านี้ถึงแม้จะมีปริมาณเพียงเล็กน้อย แต่ก็มีความจำเป็นต้องบำบัดไม่ปล่อยให้เข้าสู่สิ่งแวดล้อม [1] เพราะนอกจากจะก่อให้เกิดความรำคาญแล้ว ยังเป็นอันตรายต่อสุขภาพ ตั้งแต่ทำให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจไปจนถึงทำให้เสียชีวิตได้[2] ดังนั้นจึงได้คิดประดิษฐ์ระบบการกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษ เพื่อกำจัดกลิ่นที่เกิดจากศพโดยตรง และ/หรือกลิ่นจากน้ำยาดับกลิ่น โดยมีวัตถุประสงค์ที่สำคัญคือการกำจัดกลิ่นเหม็น และเชื้อโรคไม่ให้ฟุ้งกระจาย ในระหว่างการขนย้ายศพหรือการเก็บรักษาศพเพื่อรอขั้นตอนในการชันสูตรหรือรอนำศพไปประกอบพิธีทางศาสนาต่อไป

2. การสร้างเครื่องกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษ
แนวทางการแก้ปัญหาเรื่องนี้ก็คือ การออกแบบระบบการกำจัดกลิ่นและฆ่าเชื้อโรค ซึ่งประกอบด้วยสอง ส่วนหลักคือ 1. ระบบการกำจัดกลิ่น 2. ถุงสำหรับฆ่าเชื้อโรคและกำจัดกลิ่น โดยในส่วนที่เป็นระบบการกำจัดกลิ่นประกอบด้วยระบบย่อยคือ 1.1 ระบบการดูดซับ โดยมีถ่านกัมมันต์ที่ได้ทำการปรับปรุงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับกลิ่น จากแก๊สที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำโดยกระบวนการออกซิไดส์ และเติมโลหะ 1.2 การออกซิไดส์โดยมีโอโซน (O3) เป็นตัวออกซิไดส์ที่ผลิตจากเครื่องกำเนิดโอโซนชนิดโคโรนาดิสชาร์จ 1.3 ระบบการดักกลิ่นและฆ่าเชื้อโรคที่ใช้กรดหรือเบสและน้ำ นอกจากนี้ส่วนที่เป็นถุงสำหรับฆ่าเชื้อโรคและกำจัดกลิ่นนั้น มีไว้เพื่อบรรจุศพหรือสิ่งของอย่างอื่นที่ต้องการกำจัดกลิ่นและฆ่าเชื้อโรค ซึ่งจะต้องใช้ร่วมกันกับส่วนที่เป็นระบบกำจัดกลิ่นเสมอ โดยสามารถนำสิ่งประดิษฐ์ไปใช้ในการฆ่าเชื้อโรคและกำจัดกลิ่น จากศพที่เกิดจากแก๊สที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เช่น เมอร์แคปแทน ฟอร์แมลดีไฮด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ แอมโมเนีย ฯลฯ ทั้งนี้โดยการผ่านแก๊สโอโซน ที่ได้จากเครื่องกำเนิดโอโซนเข้าไปในถุงบรรจุศพ เพื่อทำให้เกิดการออกซิไดส์

3. วัตถุประสงค์ของการประดิษฐ์
ความมุ่งหมายของการประดิษฐ์ เพื่อใช้กำจัดกลิ่นเหม็น เช่น จากศพที่เสียชีวิตแบบไม่ปกติ จากอุบัติเหตุต่างๆมาเป็นเวลานานจนมีสภาพศพเน่าเปื่อย และมีกลิ่นเหม็น โดยใช้ระบบการกำจัดกลิ่น ที่สามารถกำจัดกลิ่นเหม็นไม่ให้ฟุ้งกระจายในระหว่างการขนย้ายศพ หรือการเก็บรักษาศพ เพื่อรอขั้นตอนในการชันสูตร หรือรอนำศพไปประกอบพิธีทางศาสนา และสามารถนำสิ่งประดิษฐ์ ในส่วนที่เป็นระบบการออกซิไดส์ด้วยแก๊สโอโซน ไปประยุกต์ใช้ในสถานที่ต่างๆ เพื่อฆ่าเชื้อโรค เช่น ห้องปลอดเชื้อในโรงพยาบาล และสามารถนำไปใช้กำจัดกลิ่นอับในสถานที่ที่เป็นระบบปิด เช่น ห้องนอน ห้องทำงาน ภายในรถยนต์ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ร่วมกับถุงฆ่าเชื้อ เพื่อกำจัดกลิ่นจากผ้าอ้อมเด็ก เสื้อผ้า รองเท้าได้เป็นต้น

4. การเปิดเผยการประดิษฐ์โดยสมบูรณ์
ตามรูปที่ 1 การนำเครื่องกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษไปใช้ร่วมกับถุงฆ่าเชื้อและกำจัดกลิ่นศพ ซึ่งอุปกรณ์ต่างๆได้ถูกยึดติดกับโครงโลหะ 10 ที่มีมือจับ 11 สำหรับเคลื่อนย้ายด้วยล้อเลื่อน 12 มีระบบการผลิตแก๊สโอโซนเพื่อไปใช้ในการออกซิไดส์ ประกอบด้วยเครื่องอัดอากาศ 1 ทำหน้าที่อัดอากาศแล้วส่งไปยังถังเก็บอากาศ 9 โดยผ่านอุปกรณ์การวัดแรงดันอากาศ 8 เพื่อทำหน้าที่หยุดการทำงานของเครื่องอัดอากาศ 1 เมื่อได้แรงดันอากาศตามที่ต้องการวาล์วโซลินอยด์น้ำมัน 5 และวาล์วโซลินอยด์แก๊ส 6 ทำหน้าที่ปิด-เปิดท่อนำแก๊สหรืออากาศ เพื่อนำแก๊สเข้าสู่เครื่องกำเนิดโอโซนชนิดโคโรนาดิสชาร์จ 3 เป็นตัวผลิตแก๊สโอโซนเพื่อใช้เป็นตัวออกซิไดส์ ซึ่งทำหน้าที่กำจัดกลิ่นและฆ่าเชื้อโรค จากนั้นแก๊สโอโซนจะถูกส่งต่อไปยัง ถุงฆ่าเชื้อและกำจัดกลิ่นศพ (ตามรูปที่1) โดยผ่านวาล์วโซลินอยด์น้ำมัน 5 สำหรับถุงฆ่าเชื้อและกำจัดกลิ่นศพ ตามรูปที่ 1 ประกอบด้วย ตัวถุงบรรจุศพ14 ทำจากพลาสติกใสที่กันน้ำและทนทานต่อการรับน้ำหนักของศพที่อยู่ด้านใน มีฝาปิด-เปิดเพื่อป้องกันไม่ให้กลิ่นและเชื้อโรคแพร่กระจายสู่ภายนอก โดยใช้ซิปเพื่อการปิด-เปิด ส่วนถุงที่อยู่ด้านนอก ทำจากพลาสติกทึบแสงที่มีสีแตกต่างกันไปตามความต้องการ ทำจากพลาสติกที่ทนทานต่อการรับน้ำหนักของศพ และมีฝาปิด-เปิดอยู่ด้านนอกเพื่อไม่ให้มองเห็นศพ โดยใช้ซิปแยกออกต่างหากจากตัวถุง เมื่อแก๊สโอโซนถูกส่งจากเครื่องกำเนิดโอโซน 3 (ตามรูปที่ 1) มายังท่อนำแก๊สพลาสติกแรงดันสูง 13 ผ่านเข้าไปในถุงจนเต็ม ระบบการกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษจะหยุดทำงาน ถุงฆ่าเชื้อและกำจัดกลิ่นศพจะถูกปิดด้วยวาล์วปิด-เปิดที่ด้านข้างของถุง
เมื่อปล่อยให้โอโซนทำปฏิกิริยาในถุงฆ่าเชื้อและกำจัดกลิ่นศพประมาณ 20-30 นาทีแล้ว จึงทำให้ภายในถุงฆ่าเชื้อและกำจัดกลิ่นศพ (ตามรูปที่ 1) มีบรรยากาศใกล้สุญญากาศมากที่สุด เพื่อทำให้จุลินทรีย์ชนิดที่ต้องใช้ออกซิเจนในการดำรงชีวิต หยุดการเจริญเติบโต อันเป็นสาเหตุที่ทำให้ศพเกิดการเน่าเปื่อยและมีกลิ่นเหม็น โดยการดูดกลิ่นและแก๊สพิษที่เหลือจากการออกซิไดส์ด้วยโอโซน กลับเข้าสู่เครื่องกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษ ก่อนปล่อยอากาศบริสุทธิ์สู่สิ่งแวดล้อมโดยไม่มีสารเคมีตกค้าง ทั้งนี้อากาศและแก๊สพิษที่เหลือจากการออกซิไดส์ในถุงฆ่าเชื้อ จะนำไปผ่านระบบการดักกลิ่นและฆ่าเชื้อโรคด้วยกรดหรือเบสและน้ำ 7 (ตามรูปที่ 1) ตามลำดับ เพื่อผ่านต่อไปยังชุดดูดซับ 2 ที่มีวาล์ว 4 เป็นตัวปิด-เปิด ซึ่งบรรจุถ่านกัมมันต์ที่ได้ทำการปรับปรุง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับโดยกระบวนการออกซิไดส์และเติมโลหะ เป็นตัวดูดซับ ทำให้สามารถดูดซับกลิ่นที่เป็นแก๊สพิษน้ำหนักโมเลกุลต่ำได้มากขึ้น โดยมีวาล์วโซลินอยด์น้ำมัน 5 และวาล์วโซลินอยด์แก๊ส 6 (ตามรูปที่ 1) เป็นตัวปิด-เปิด แล้วจึงปล่อยอากาศที่ปลอดมลพิษเข้าสู่สิ่งแวดล้อม

5. วัตถุดิบที่ใช้เป็นตัวดูดซับ และวิธีทดลอง
ตัวอย่างทั้งหมดของถ่านกัมมันต์ (code No.CGC-11A) ที่ใช้ในการศึกษาสนับสนุนโดยบริษัท C. Gigantic Carbon Co.Ltd., จังหวัดนครราชสีมา ถ่านกัมมันต์ CGC-11A เป็นชนิดเม็ดเกรดทั่วไปทางการค้า ผลิตจากกะลามะพร้าวและมีขนาดอนุภาค 8 x 16 mesh (1800-3600 μm) วิธีการทดลองที่ใช้ในการศึกษาสมบัติของถ่านกัมมันต์ ประกอบไปด้วยขั้นตอนต่อไปนี้คือ การปรับปรุงถ่านกัมมันต์ให้มีลักษณะพิเศษ โดยการออกซิเดชัน และการเติมโลหะ เพื่อใช้ในการดูดซับ H2Sที่ใช้เป็นตัวแทนของแก๊สพิษในการทดลองครั้งนี้ทั้งนี้เนื่องจากไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นแก๊สที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำทำให้ถ่านกัมมันต์ทั่วๆไปมีความสามารถในการดูดซับแก๊สดังกล่าวได้น้อย จึงจำเป็นต้องทำการปรับปรุงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพก่อน[3] ลักษณะโครงสร้างทางเคมีของถ่านกัมมันต์ตัวอย่าง อันเป็นผลที่เกิดจากการออกซิไดส์ด้วยโอโซน และกรดไนตริก

 

รูปที่ 1 การนำเครื่องกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษไปใช้ร่วมกับถุงฆ่าเชื้อและกำจัดกลิ่นศพ

(HNO3) ซึ่งทำการตรวจสอบโดยใช้ FT-IR spectroscopy elements analyzer (CHNS/O) และBoehm’s titration ส่วนการหาค่าความเข้มข้นของโลหะสังกะสีที่ได้จากการจุ่มชุ่ม (impregnated) จากกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน (ion exchange) สำหรับถ่านกัมมันต์ตัวอย่างในกระบวนการเติมโลหะ สามารถตรวจวัดด้วยเครื่องมือวิเคราะห์ที่เรียกว่า atomic absorption spectroscopy (AAs) นอกจากนี้พื้นที่ผิว และปริมาตรของรูพรุน ของถ่านกัมมันต์ ยังสามารถวิเคราะห์หาได้โดยการใช้เครื่องมือ BET analysis สำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพการดูดซับ ในการบำบัด H2S ที่ออกมาจากเบดที่ใช้ดูดซับนั้น ได้ใช้เครื่องมือวิเคราะห์ที่เรียกว่า electrochemical sensor โดยทำการตรวจวัดทุกๆ 5 วินาที

6. การเพิ่มปริมาณความจุในการดูดซับ H2S
ปริมาณของ H2S ที่ถูกบำบัดวัดได้ในหน่วยของ mg-H2S/g-sample ซึ่งปริมาณสูงสุดของ H2S ที่สามารถปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมได้นั้น กำหนดโดยหน่วยงานที่มีชื่อว่า The Occupational Safety and Health Administration (OSHA) ซึ่งประกาศใช้เป็นกฎหมายโดยกำหนดมาตรฐานไว้ที่ 20 ppm [2] ดังนั้นความเข้มข้นของ H2S จึงไม่สามารถปลดปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมได้เกิน 20 ppm ในทุกเวลา ผลจากการวิจัยพบว่า ถ่านกัมมันต์ตัวอย่างที่เติมโลหะสังกะสีมีผลให้ความจุของการดูดซับสูงกว่าถ่านกัมมันต์ ที่ถูกออกซิไดส์ด้วย O3 หรือ HNO3 เพียงอย่างเดียว และถ่านกัมมันต์ตัวอย่างจากโรงงาน ณ อุณหภูมิ 10 30 และ 45 องศาเซลเซียส ส่วนถ่านตัวอย่างที่ปรับปรุงด้วย 6.0 M HNO3 และเติมโลหะสังกะสีมีผลให้ความจุในการดูดซับ H2S ได้สูงสุด คำนวณได้ว่ามี
การเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับได้ถึงร้อยละ 230 (24.72 mg-H2S/g-sample) เมื่อนำมาเปรียบเทียบกับถ่านกัมมันต์ตัวอย่างจากโรงงานที่ยังไม่ได้ปรับปรุงที่อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ถ่านกัมมันต์ตัวอย่างที่ปรับปรุงด้วยการออกซิไดส์ด้วย O3 และเติมโลหะสังกะสี ทำให้ประสิทธิภาพการดูดซับเพิ่มขึ้นร้อยละ 180 (19.24 mg-H2S/g-sample) เมื่อนำมาเปรียบเทียบกับถ่านกัมมันต์ตัวอย่างจากโรงงานที่ยังไม่ได้ปรับปรุง ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส และประสิทธิภาพการดูดซับเพิ่มขึ้นร้อยละ 107 (24.19 mg-H2S/g-sample) เมื่อนำมาเปรียบเทียบกับถ่านกัมมันต์ตัวอย่างจากโรงงานยังไม่ได้ทำการปรับปรุงที่อุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียส ดังนั้นการเพิ่มปริมาณของโลหะสังกะสีบนพื้นผิวของถ่านกัมมันต์ตัวอย่างจึงมีแนวโน้มให้การดูดซับทางเคมีเพื่อใช้บำบัด H2S มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เมื่อใช้ดูดซับในระบบที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 45 องศาเซลเซียส ทั้งหมดนี้ได้ถูกสรุปผลการเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับจากเดิมที่เป็นถ่านกัมมันต์จากโรงงาน ในรูปที่ 2 3 และ 4 เพื่อเป็นการเปรียบเทียบร้อยละของการเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัด H2S จากการดูดซับของถ่านกัมมันต์จากโรงงาน กับถ่านกัมมันต์ที่นำมาปรับปรุงโดยใช้เงื่อนไขการทดลองที่แตกต่างกันที่อุณหภูมิ 10 30 และ 45 องศาเซลเซียสตามลำดับ

7. กลไกการดูดซับของถ่านกัมมันต์ประสิทธิภาพสูง และการออกซิไดส์ด้วยโอโซน
โดยสรุปแล้วมีหลายกลไกที่เกี่ยวข้องกับการดูดซับเพื่อบำบัด H2S ด้วยถ่านกัมมันต์ ลำดับแรกคือการดูดซับ H2S ด้วยถ่านกัมมันต์จากโรงงาน ซึ่งบทบาทที่โดดเด่นเกิดจากแรงแวนเดอร์วาลส์ (van der Waals forces) ซึ่งเป็นการดูดซับทางกายภาพ [4] ลำดับต่อมา H2S ถูกดูดซับโดยถ่านกัมมันต์ที่ผ่านการออกซิไดส์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับแรงไดโพล-ไดโพล แรงลอนดอน และการดูดซับทางเคมีระหว่าง H2S กับพื้นผิวถ่านกัมมันต์ที่มีขั้ว (polarity) ของ C=O และ/หรือ C-O จากหมู่ฟังก์ชัน (functional groups)
ในลำดับสุดท้าย กลไกหลักของการบำบัด H2S โดยการออกซิไดส์ และเติมโลหะสังกะสีของถ่านกัมมันต์ เป็นการดูดซับทางเคมี อธิบายได้ในเทอมของสาร ประกอบโคออร์ดิเนต (coordinate compound) โดยที่ไอออนของโลหะสังกะสี (Zn2+) เกิดพันธะกับ ลิแกนด์ (ligand) ทั้งสี่ของโมเลกุล H2S ด้วยพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ (coordinate covalent bond) รูปทรงทางเรขาคณิตของ Zn2+ ที่พบในสารเชิงซ้อนนี้ คือรูป tetrahedral (ที่มีค่า coordination number เท่ากับ 4 ) ดังแสดงในรูปที่ 5
ทั้งนี้การดูดซับทางกายภาพ และการดูดซับทางเคมีสามารถเกิดขึ้นได้ในเบดดูดซับ (fixed-bed adsorber) [5]

 

รูปที่ 2 การเปรียบเทียบร้อยละของการเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัด H2S จากถ่านกัมมันต์ที่ปรับปรุงในเงื่อนไขที่แตกต่างกัน ใช้ดูดซับที่อุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียส


 

รูปที่ 3 การเปรียบเทียบร้อยละของการเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัด H2S จากถ่านกัมมันต์ที่ปรับปรุงในเงื่อนไขที่แตกต่างกัน ใช้ดูดซับที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส


 

รูปที่ 4 การเปรียบเทียบร้อยละของการเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัด H2S จากถ่านกัมมันต์ที่ปรับปรุงในเงื่อนไขที่แตกต่างกัน ใช้ดูดซับที่อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส


 

รูปที่ 5 รูปทรงทางเรขาคณิต tetrahedral ของสารประกอบเชิงซ้อน[Zn (H2S)4]2+

สำหรับแก๊สโอโซนก็คือ อะตอมของออกซิเจน 3 อะตอมรวมกันเป็น 1 โมเลกุลของโอโซน ซึ่งเป็นตัวออกซิไดส์ที่แรง สามารถทำปฏิกิริยาสลายกลิ่นจาก NH3 หรือทำการสลายพิษจากคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เป็นต้น [6] เมื่ออยู่ในวัฏภาคแก๊สโอโซนจะทำปฏิกิริยากับ H2S ได้เป็น แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซค์ดังสมการ (1) และเมื่ออยู่ในวัฏภาคที่เป็นของเหลว โอโซนจะทำปฏิกิริยากับ H2S ได้เป็นกรดซัลฟิวริก ดังสมการ (2) [7]

H2S + O3 → SO2 + H2O (1)

3 H2S + 4 O3 → 3 H2SO4 (2)

ปริมาณของโอโซนที่ผลิตขึ้นมานั้น สามารถคำนวณหาได้จากปฏิกิริยาของไอโอดีน ที่ถูกปลดปล่อยจากสารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ (KI) นอกจากนี้วิธีโฟโตเมตริกดีเทคเตอร์ซึ่งเป็นวิธีที่สะดวกในการคำนวณหาความเข้มข้นของโอโซนจากการไหลของแก๊ส [8] เครื่องกำเนิดโอโซนชนิดโคโรนาดิสชาร์จ ที่เป็นส่วนประกอบของเครื่องกำจัดกลิ่นและแก๊สพิษ สามารถผลิตโอโซนจากการทดลองในห้องปฏิบัติการ โดยใช้แก๊สออกซิเจนเกรดทางการค้าป้อนเข้าไปในระบบแล้วได้โอโซนออกมาในปริมาณ 76.33 mg O3/L(O2) ซึ่งมีความเข้มข้นเพียงพอในการออกซิไดส์เพื่อกำจัดกลิ่นที่เป็นแก๊สพิษ และมีความเข้มข้นมาก

เกินพอสำหรับใช้ฆ่าเชื้อโรคที่อยู่ในถุงกำจัดกลิ่นและฆ่าเชื้อโรค ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งประดิษฐ์นี้

เอกสารอ้างอิง
[1] Theodore, L., and Buonicore, A. 1994. “Air Pollution Control Equipment : Selection,Design, Operation, and maintenance”. New York: Springer-Verlag.
[2] Chou, J. 2000. “Hazardous Gas Monitor: A Practical Guide to Selection, Operation and
Application”. New York: McGraw – Hill.
[3] Noll, K. E., Gounaris, V. and Hou, W. S. 1992. “Adsorption Technology for Air and Water
Pollution Control”. Michigan: Lewis. CRC Press.
[4] Brik, J. P., 1994. “Chemistry”. Boston : Houghton Mifflin.
[5] Henry, F. H., Jr., William, R. R., and William, H. N. 1984. “General Chemistry”. 7 th ed. Toronto: D. C. health and company.
[6] บริษัท โอโซนิค อินเตอร์เนชั่นแนล จำกัด. 2552. “ก๊าซโอโซนคืออะไร? แคตตาล็อก เครื่องฟอกอากาศ/โอโซนทั้งหมด บริษัท โอโซนิค อินเตอร์เนชั่นแนล จำกัด”. สืบค้นเมื่อวันที่ 2 สิงหาคม 2552, จากhttp://www.ozonicinter.com/index.php?lay=show&ac=article&Id= 27090&Ntyp...
[7] Wikipedia, the free encyclopedia. “Ozone”. สืบค้นเมื่อวันที่ 9 กันยายน 2552, จาก http://en. wikipedia.org/wiki/Ozone

[8] Burke, S. D. and Danheiser, R. L. 1999. “Handbook of Reagents for organic Synthesis Oxidation and Reducing Agents”. New York: John Wiley and Sons.

 

กิตติกรรมประกาศ
งานวิจัยสิ่งประดิษฐ์ฉบับนี้ ได้ทำสำเร็จลุล่วงตามวัตถุประสงค์ เพราะได้รับความกรุณาจากอธิการบดีมหาวิทยาลัยศรีปทุม ดร.รัชนีพร พุกยาภรณ์ พุกมาน ที่ได้กรุณาอนุมัติทุนอุดหนุนงานวิจัยสิ่งประดิษฐ์สำหรับบุคลากรภายใน รศ. ดร. ศรัณย์ วรรธนัจฉริยา ที่ให้คำปรึกษาแนะแนวทางในการดำเนินงานวิจัย และ รศ. ดร.ชัยยศ ตั้งสถิตกุลชัย ที่เป็นผู้ให้ความรู้ความเข้าใจในด้านการปรับปรุงถ่านกัมมันต์ เพื่อนำมาประยุกต์ใช้กับสิ่งประดิษฐ์นี้ ผู้วิจัยขอขอบคุณมา ณ โอกาสนี้

<< BACK

บริษัท บี.เค. คาร์บอน พลัส จำกัด
56/120 หมู่ 7 ถนนพหลโยธิน 59 แขวงอนุสาวรีย์ เขตบางเขน กรุงเทพมหานคร 10220