การใช้ประโยชน์ซีโอไลต์สังเคราะห์จากดินตะกอนเพื่อการบำบัดโลหะหนักที่ปนเปื้อนในน้ำเสีย

ปัจจุบันการปนเปื้อนของโลหะหนักในดิน ผิวน้ำ และน้ำบาดาลเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญปัญหาหนึ่งของโลกเนื่องจากโลหะหนักไม่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพและมีความเป็นพิษต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม วิธีการแก้ปัญหามลพิษทางโลหะหนักในน้ำได้กลายเป็นประเด็นที่สำคัญและหนึ่งในการจัดการกับปัญหานี้คือการดูดซับโลหะหนักด้วยตัวดูดซับ ซึ่งตัวดูดซับที่นิยมใช้ในการดูดซับน้ำเสียที่มีโลหะหนักปนเปื้อนนั้นคือถ่านกัมมันต์ เนื่องจากมีพื้นที่ผิวสูงทำให้มีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียสูง อย่างไรก็ตามถ่านกัมมันต์เป็นวัสดุดูดซับที่มีราคาแพง ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงได้ประยุกต์ใช้ดินตะกอนซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งในกระบวนการผลิตน้ำประปามาเป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์ซีโอไลต์โดยใช้วิธี alkali fusion ด้วยการผสมกับเบส และทำการศึกษาสมบัติของซีโอไลต์ที่สังเคราะห์ได้ด้วยเทคนิค XRD XRF SEM FTIR และ BET ซีโอไลต์สังเคราะห์ถูกใช้สำหรับการบำบัดโลหะหนักสองชนิด ได้แก่ Cd(II) และ Mn(II) ประสิทธิภาพในการดูดซับต่อ Cd(II) และ Mn(II) ที่มีค่าการดูดซับที่แตกต่างกัน พารามิเตอร์ที่เหมาะสมในการดูดซับไอออน Cd(II) และไอออน Mn(II) ที่ความเข้มข้นเริ่มต้นของ Cd(II) และ Mn(II) ในสารละลายในน้ำ คือ 50 mg/L ปริมาณของซีโอไลต์ที่สังเคราะห์ได้ที่เหมาะสมในการดูดซับ Cd(II) คือ 4 กรัมต่อลิตร ใช้เวลาในการดูดซับ 30 นาทีมีประสิทธิภาพการดูดซับไอออน Cd(II) ในสารละลายร้อยละ 98 สำหรับ Mn(II) ในสารละลายพบปริมาณที่เหมาะสมของตัวดูดซับคือ 8 กรัมต่อลิตร และเวลาการดูดซับที่เหมาะสมคือ 30 นาที โดยมีประสิทธิภาพการดูดซับร้อยละ 92 การดูดซับไอโซเทอร์มการดูดซับ Cd(II) และ Mn(II) สอดคล้องกับการดูดซับแลงเมียร์ไอโซเทอร์ม และจลนพลศาสตร์การดูดซับสอดคล้องกับปฏิกิริยาอันดับสองเสมือน นอกจากนี้ศึกษาอุณหพลศาสตร์ของการดูดซับของ Cd(II) entropy deltaS°, enthalpy deltaH° และพลังงานอิสระของกิบบ์ deltaG° มีค่าเท่ากับ 168.42 J/mol K, 39.04 kJ/mol และ -10.69 (299K) kJ/mol ตามลำดับ สำหรับไอออน Mn(II) entropy deltaS°, enthalpy deltaH° และพลังงานอิสระกิบส์ deltaG° เท่ากับ 151.06 J/mol K, 34.27 kJ/mol และ -6.58 (299K) kJ/mol ตามลำดับจากอุณหพลศาสตร์แสดงให้เห็นว่าเอนทาลปีมีค่าเป็นบวกแสดงว่าเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน เอนโทรปีเป็นบวกแสดงว่าโมเลกุลของตัวถูกดูดซับและตัวดูดซับบริเวณรอยต่อระหว่างตัวถูกดูดซับบนตัวดูดซับมีความเป็นไม่เป็นระเบียบสูงขึ้น และ พลังงานอิสระกิบส์เป็นลบแสดงว่ากระบวนการดูดซับสามารถเกิดขึ้นได้เอง จากผลการทดลองพบว่าซีโอไลต์ที่สังเคราะห์ได้จากดินตะกอนซึ่งเป็นวัสดุเหลือทิ้งในกระบวนการผลิตน้ำประปาสามารถใช้เป็นตัวดูดซับที่มีราคาถูกสำหรับการกำจัด Cd(II) และ Mn(II) จากสารละลายน้ำได้