Treatment of mature landfill leachate by using TiO2 photocatalyst
โดย ปรียานุช พัฒนการค้า
ปี 2558
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการศึกษาประสิทธิภาพการบำบัดในน้ำ ชะมูลฝอยจากหลุมฝังกลบเก่าด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิก ซึ่งลักษณะสมบัติของน้ำ ชะมูลฝอยดังกล่าวมีองค์ประกอบที่ยากต่อการย่อยสลายด้วยกระบวนการทางชีวภาพโดยมีค่า BOD5/COD ค่อนข้างต่ำ อยู่ระหว่าง 0.10-0.15 โดยการศึกษาจะทำการเปรียบเทียบประสิทธิภาพการบำบัด COD, BOD5 และ VFA ในน้ำ ชะมูลฝอยด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2 แบบฟิล์มบาง ที่เตรียมด้วยวิธีโซลเจลเคลือบลงบน Petri dish 3, 4 และ 5 ชั้น ตามลำดับ โดยทำการวิเคราะห์ลักษณะทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมขึ้นด้วยอุปกรณ์ต่างๆ ได้แก่ XRD, AFM และ UV-Vis Spectrometer ตามลำดับ จากผลการศึกษา พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมขึ้นมีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับกระบวนการโฟโตคะตะลิติก โดยมีโครงสร้างผลึกเป็นอนาเทส ขนาดช่องว่างพลังงานต่ำ และมีขนาดอนุภาคในระดับนาโนเมตรอยู่ระหว่าง 25-200 nm สำหรับประสิทธิภาพการกำจัด COD ในน้ำ ชะมูลฝอย พบว่า สามารถกำจัด COD ได้มีประสิทธิภาพสูงสุด เท่ากับ 25.00, 41.50 และ 52.65% โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีจำนวนชั้นการเคลือบ 3, 4 และ 5 ชั้น ตามลำดับ ทั้งนี้กระบวนการดังกล่าวสามารถเพิ่มค่า BOD5/COD ในน้า ชะมูลฝอยได้ คิดเป็น 69.64, 54.11, 49.82 และ 33.38% ที่ค่า BOD5/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% สำหรับการศึกษาจลนพลศาสตร์ของกระบวนการดังกล่าวสามารถอธิบายได้โดยสมการ Langmuir Hinshelwood และสามารถหาค่าคงที่ของปฏิกิริยาเฉพาะโดยมีค่าเท่ากับ 6.67×10-8, 2.00×10-7 และ 5.83×10-7 min-1·W-1 เมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีจำนวนชั้นการเคลือบ 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 BOD5/COD ratio of. 0.1-0.15. This study compared the COD, BOD5 and VFA removal efficiencies of titanium dioxide (TiO2) 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 TiO2 photocatalyst were evaluated by AFM, UV-Vis Spectrometer and XRD. The analysis results indicated that the crystalline structure of TiO2 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 TiO2 thin films were able to increase the BOD5/COD ratio by 69.64%, 54.11%, 49.82% and 33.38%for the respective initial BOD5/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 TiO2 photocatalyst could be explained by the Langmuir-Hinshelwood kinetic model. The specific rates of the photocatalytic process for COD removal were 6.67×10-8, 2.00×10-7 and 5.83×10-7 min-1·W-1 , for 3, 4 and 5 layers coating, respectively.
Download : Treatment of mature landfill leachate by using TiO2 photocatalyst