Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12491
Title: Sulfate and selenium (IV) adsorption by hydrothermal activated coal fly ash based synthesized zeolites
Other Titles: การดูดซับซัลเฟตและซีลีเนียม (IV) โดยใช้ซีโอไลต์สังเคราะห์จากเถ้าลอยถ่านหินกระตุ้นด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอล
Authors: Lupong Kaewsichan
Anis Usmani
Faculty of Engineering Chemical Engineering
คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเคมี
Keywords: Zeolites Synthesis;Zeolite catalysts
Issue Date: 2018
Publisher: Prince of Songkla University
Abstract: Coal is generally composed of inorganic matters and minerals. The utilization in coal fired generating plant releases SO, NOx, and other heavy metals which produces severe problems to the environment. In coal combustion process, fly ash was considered as a major solid waste enriched of SiO2. There have been attempts on value adding these waste utilization, the applicability as an adsorbent has been interesting. However, the challenge is a high CaO composition of this fly ash which impacts on high crystallinity formation. This study was aimed to develop a functional zeolite material from alkali activated coal fly ash through hydrothermal treatment without purification. As being a porous and small feature size material of synthesized zeolite, it is subjected for sulfate adsorption. Since sulfate behaves highly toxic when overdosing in living organism and it is dissolved in high amount around coal mining area. The zeolite synthesis was carried out via hydrothermal method (105-180°C, 6-72 hours). Different instrumental techniques were used to characterize instance XRF, XRD, FTIR, BET, and zeta potential. The XRD patterns reveals the mineralogical phase of Na-P1, sodalite, and cancrinite. FTIR spectra confirm the present of functional group of aluminosilicates connected into tetrahedral/hexagonal, with the hydrate groups. In addition, particle size of synthesized zeolite was 0.3-0.15 um diameter. The BET specific surface area and pore volume were 65.38 ± 0.27 m2/g and 15.02 cm3/g, respectively. The zero point charges obtained between 6-8 of pH solution, a decreasing pH solution results higher zeta potential while an increasing pH solution results lower zeta potential. At higher temperature and longer hydrothermal time, cancrinite and sodalite phases were increased, however lower in specific surface area and pore volumes. Since the larger specific surface area and pore volume play an important role in influencing reactivity of zeolite. The optimal condition was selected based on the maximum surface area, pore volume, and product yields. Sulfate was adsorbed at pH 6 with 0.0005 min1 reaction rate, the efficiency of synthesized zeolite 80.43 % with adsorbent dosage 2 g/L., and 14.26 mg/g of uptake capacity at 27 °C. It is implied as monolayer adsorption fitted well by Langmuir model (R2 > 0.9). Lastly, the adsorption phenomena described by Pseudo second order reaction (R2 > 0.9). The removal of selenium ions is reported as 36.47% efficiency at pH 6 for 1 hour.
Abstract(Thai): ถ่านหินโดยทั่วไปประกอบด้วยสารอนินทรีย์และแร่ธาตุ การใช้ประโยชน์ในโรงไฟฟ้า ถ่านหินปล่อย SO, NOx, และโลหะหนักอื่นๆ ในกระบวนการเผาไหม้ที่ก่อเกิดปัญหารุนแรงต่อ สิ่งแวดล้อม เถ้าลอยนับว่าเป็นของเสียที่มีมูลค่าเนื่องจากอุดมด้วยซิลิกา จึงมีความพยายามในการเพิ่ม มูลค่าการใช้ประโยชน์เหล่านี้ การใช้งานเป็นตัวดูดซับได้รับความสนใจ อย่างไรก็ตามความท้าทายคือ องค์ประกอบของแคลเซียมออกไซด์ที่สูงของเถ้าลอย ซึ่งมีผลต่อการเกิดผลึก การศึกษาครั้งนี้เพื่อ พัฒนาวัสดุซีโอไลต์จากเถ้าลอยถ่านหินโดยกระตุ้นด้วยเบสโดยการบ่มแบบไฮโดรเทอร์มอล ซึ่งไม่ผ่าน ขั้นตอนการทําให้บริสุทธิ์ ด้วยซีโอไลต์มีขนาดเล็กและรูพรุนสูง จึงถูกใช้เพื่อการดูดซับมลภาวะอย่าง ซัลเฟต เนื่องจากซัลเฟตมีความเป็นพิษสูงเมื่อถูกสะสมในอวัยวะของสิ่งมีชีวิต ซัลเฟตมักถูกละลายใน ความเข้มข้นสูงบริเวณรอบโรงงานถ่านหิน การสังเคราะห์ซีโอไลต์ดําเนินการผ่านวิธีไฮโดรเทอร์มอล (105-180 องศาเซลเซียส เวลา 6-72 ชั่วโมง) ใช้เทคนิคการวิเคราะห์ต่างๆได้แก่ เครื่องเอ็กซ์เรย์ดิฟ แฟรกชัน เอ็กซ์เรย์ฟลูออเรสเซน ฟลูเรียร์ทรานส์ฟอร์ม อินฟราเรดสเปคโทรมิเตอร์ และค่าประจุที่ พื้นผิว จากผลวิเคราะห์แร่ธาตุจากเอ็กซ์เรย์ดิฟแฟรกชันพบว่ามีองค์ประกอบของ Na-P1 โซดาไลท์ และ แคนครีไนท์ ในซีโอลท์สังเคราะห์ปรากฏอยู่ ผลยืนยันกลุ่มของอลูมิโนซิลิเกตที่มีการเชื่อมต่อกัน แบบเตตระฮีดรัลหรือเฮกซะกอนลด้วยกลุ่มไฮเดรท นอกจากนี้ขนาดอนุภาคของซีโอไลต์สังเคราะห์มี ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3-0.15 ไมโครเมตร พื้นที่ผิวจําเพาะและปริมาตรรูพรุนมีค่า 65.38 + 0.27 ตารางเมตรต่อกรัม และ 15.02 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อกรัมตามลําดับ ค่าจุดศูนย์ได้ประจุบนพื้นผิวอยู่ ระหว่างค่าพีเอช 6-8 ของสารละลาย ค่าพีเอชที่ลดลงจะทําให้ค่าประจุพื้นผิวเป็นบวกในขณะที่พีเอช ของสารละลายที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้ค่าประจุเป็นลบ ที่อุณหภูมิสูงขึ้นและระยะเวลาในการบ่มนานขึ้น ระยะแคนแคร์ไนท์และ โซดาไลท์ผสมเพิ่มขึ้น ส่งผลให้พื้นที่ผิวเฉพาะและปริมาตรรูพรุนลดลง เนื่อง ด้วยพื้นที่ผิวจําเพาะและปริมาณรูพรุนมีขนาดใหญ่มีบทบาทสําคัญในการทําปฏิกิริยาต่อซีโอไลต์ สภาวะที่เหมาะสมที่สุดเพื่อใช้ในการดูดซับจึงพิจารณาจากพื้นที่ผิวสูงสุดของซีโอไลต์ที่ถูกสังเคราะห์ การกําจัดซัลเฟตอยู่ที่พีเอช 6 ประสิทธิภาพการดูดซับสูงถึง 80.43 % ด้วยปริมาณตัวดูดซับ 2 กรัม ต่อลิตร โดยมีอัตราการเกิดปฏิกิริยา 0.0005 ต่อนาที และความสามารถในการดูดซับ 14.26 มิลลิกรัมต่อกรัมที่อุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส การดูดซับแบบชั้นเดียวโดยเข้ากับโมเดล Langmuir (R> 0.9) สุดท้ายนี้ปรากฏการณ์การดูดซับถูกอธิบายด้วยปฏิกิริยาเทียมอันดับสอง (R-> 0.9) ประสิทธิภาพการดูดซับไอออนของซีลีเนียมมีค่า 36.47 % ที่พีเอช 6 ใช้เวลาดูดซับ 1 ชั่วโมง
Description: Thesis (M.Eng.,Chemical Engineering)--Prince of Songkla University, 2018
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12491
Appears in Collections:230 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
426618.pdf5.24 MBAdobe PDFView/Open


Items in PSU Knowledge Bank are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.