Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การสกัดไอออนตะกั่วจากน้ำเสียของโรงงานแบตเตอรี่ด้วยระบบเยื่อแผ่นเหลวที่พยุงด้วยเส้นใยกลวง

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Extraction of lead ion from wastewater of battery manufacturing by hollow fiber supported liquid membrane

Year (A.D.)

2012

Document Type

Thesis

First Advisor

อุรา ปานเจริญ

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเคมี

DOI

10.58837/CHULA.THE.2012.1144

Abstract

โรงงานแบตเตอรี่ที่เป็นกรณีศึกษาใช้การตกตะกอนด้วยสารเคมีในการบำบัดตะกั่วออกจากน้ำเสียให้ต่ำกว่ามาตรฐานน้ำทิ้งอุตสาหกรรม คือ 0.2 มิลลิกรัมต่อลิตร แต่เนื่องจากปริมาณ น้ำเสียต่อวันมีปริมาณมากจึงบำบัดตะกั่วให้ได้ตามมาตรฐานน้ำทิ้งไม่ทัน เพราะใช้เวลาตกตะกอนนาน โรงงานแก้ปัญหาโดยนำน้ำเสียที่ผ่านการตกตะกอนด้วยสารเคมีแล้วระดับหนึ่ง แต่ยังมีตะกั่วเหลือประมาณ 1-2 มิลลิกรัมต่อลิตร กลับเข้าใช้ในกระบวนการล้างแผ่นตะกั่ว ดังนั้นเพื่อลดโอกาสและความเสี่ยงที่ผู้ปฏิบัติงานต้องสัมผัสความอันตรายของสารตะกั่ว งานวิจัยนี้จึงเสนอการสกัดตะกั่วในน้ำเสียจากบ่อบำบัดของโรงงานก่อนการตกตะกอนด้วยสารเคมีด้วยเยื่อแผ่นเหลวที่พยุงด้วยเส้นใยกลวง ความเข้มข้นของไอออนตะกั่วที่พบในน้ำเสียซึ่งใช้เป็นสารละลายป้อนเท่ากับ 7.5 มิลลิกรัมต่อลิตร ในเบื้องต้นเลือกสารสกัดที่เหมาะสมจากวิธีการสกัดด้วยตัวทำละลาย ตัวแปรอื่นที่ศึกษา ได้แก่ ความเป็นกรด-เบสของสารละลายป้อน ความเข้มข้นของสารสกัด ชนิดและความเข้มข้นของสารละลายนำกลับ ชนิดของตัวทำละลายอินทรีย์ และอัตราการไหลของสารละลายป้อนและสารละลายนำกลับ กำหนดการไหลของสารละลายป้อนและสารละลายนำกลับแบบไหลวนและสวนทาง จากผลการทดลองได้ร้อยละการสกัดและการนำกลับไอออนตะกั่ว 99 และ 97 เมื่อใช้สารสกัด D2EHPA 0.12 โมลาร์ ในตัวทำละลายเคโรซีน ความเป็นกรด-เบสของสารละลายป้อนเท่ากับ 3.0 ความเข้มข้นของสารละลายนำกลับ HNO3 0.25 โมลาร์ ที่อัตราการไหลของสารละลายป้อนและสารละลายนำกลับ 100 มิลลิลิตรต่อนาที ในเวลา 90 นาที พบว่าปริมาณไอออนตะกั่วที่เหลือในน้ำเสียเท่ากับ 0.045 มิลลิกรัมต่อลิตร นอกจากนี้สัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลของไอออนตะกั่วในสารละลายป้อน (ki) และสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลของไอออนเชิงซ้อนของตะกั่วกับสารสกัดในเยื่อแผ่นเหลว (km) ที่คำนวณได้มีค่า 4.980 x 10-4 และ 1. 089 x 10-5 เซนติเมตรต่อวินาที ตามลำดับ กล่าวได้ว่าขั้นตอนการถ่ายเทมวลของสารประกอบเชิงซ้อนของไอออนตะกั่วผ่านวัฏภาคเยื่อแผ่นเหลวเป็นขั้นตอนที่ควบคุมการถ่ายเทมวล และหากทราบความเข้มข้นเริ่มต้นของไอออนตะกั่วในน้ำเสียจะสามารถใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ทำนายเวลาการสกัด ที่เหลือความเข้มข้นของไอออนตะกั่วในน้ำเสียอยู่ภายใต้ข้อกำหนดมาตรฐานน้ำทิ้งอุตสาหกรรม

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

In common practice, a battery-manufacturing plant in this case study manages lead ions in its wastewater by chemical precipitation. Due to a large amount of wastewater per day, it is by far not in time by the chemical precipitation to reduce lead ions from the total volume below the nation permissible quality of 0.2 mg/l. To handle this restriction, the wastewater after chemical precipitation, which contains lead ions about 1-2 mg/l, is reused in the process. It is of great concern to avoid lead exposure in the workplace, we proposed the application of hollow fiber supported liquid membrane. The wastewater before chemical precipitation containing lead ions of 7.5 mg/l was used as feed solution. A suitable extractant was selected by solvent extraction. The pH of feed solution, concentration of the extractant, types and concentration of stripping solutions, types of organic solvents and flow rates of feed and stripping solutions were investigated. Feed and stripping solutions were circulated counter-currently. By using 0.12 M D2EHPA in kerosene, pH of feed solution of 3.0, 0.25 M HNO3 and equal flow rates of feed and stripping solutions of 100 ml/min, the highest percentages of extraction and stripping of 99% and 97% were achieved at 90 minutes. The residual amount of lead ions was found to be 0.045 mg/l. In addition, it is found that mass transfer coefficient of lead ions in aqueous feed (ki) and that of the complex species of lead ions and the extractant in liquid membrane phase (km) were 4.980 x 10-4 and 1.089 x 10-5 cm/s, respectively indicating that the diffusion of the complex species via liquid membrane was the mass transfer controlling step. Finally, at known initial concentration, the separation time with respect to the concentration of lead ions to meet industrial wastewater regulation can be predicted by the mathematical model.

Link to Full Text

Share

COinS