การแปรสภาพกากสบู่ดำโดยกระบวนการไพโรไลซิสแบบชั้นเบดนิ่ง

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการไพโรไลซิสของกากสบู่ดำ โดยใช้เครื่องเทอร์โมกราวิเมตริก และการทดสอบด้วยเตาปฏิกรณ์ควอตซ์แบบชั้นเบดนิ่ง เพื่อตรวจสอบปัจจัยที่มีผลต่อองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น โดยตัวแปรที่ทำการศึกษาคือ อุณหภูมิในการเกิดปฏิกิริยา เวลาในการทดลอง จากการทดลองพบว่าการสลายตัวของกากสบู่ดำอยู่ในช่วง 150-450 องศาเซลเซียส ในส่วนของการสร้างแบบจำลองจลน์ศาสตร์เพื่อทำนายการสลายตัวของกากสบู่ดำ พบว่าแบบจำลองการสลายตัวด้วยความร้อนแบบปฏิกิริยาคู่ขนาน (Parallel reactions) สามารถทำนายลักษณะการสลายตัวของกาก สบู่ดำได้ดี จากการคำนวณค่าตัวแปรโดยใช้แบบจำลองดังกล่าวพบว่ามีค่าพลังงานกระตุ้นขององค์ประกอบจำพวกเฮมิเซลลูโลส เซลลูโลส และลิกนิน จะอยู่ในช่วง 40-60 กิโลจูลต่อโมล 185-235 กิโลจูลต่อโมล และ 90-150 กิโลจูลต่อโมล ตามลำดับ ส่วนของค่าลำดับการเกิดปฏิกิริยาจะอยู่ในช่วง 2.35-3.50 การไพโรไลซิส กากสบู่ดำภายในเตาปฏิกรณ์ พบว่าการเปลี่ยนอุณหภูมิภายในเตาปฏิกรณ์มีผลต่อองค์ประกอบของก๊าซผลิตภัณฑ์ กล่าวคือเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นองค์ประกอบของก๊าซผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงจำพวก ก๊าซไฮโดรเจน ก๊าซมีเทน และกลุ่มไฮโดรคาร์บอนเบา จะมีแนวโน้มเพิ่มมากขึ้น และที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส จะมีผลผลิตของก๊าซผลิตภัณฑ์มากที่สุด โดยทั่วไปการเพิ่มอุณหภูมิทำให้ปริมาณถ่านชาร์ลดลงในขณะที่ปริมาณน้ำมันทาร์และก๊าซเพิ่มสูงขึ้น ทาร์จะประกอบด้วยกรดไขมันที่สำคัญ 4 ชนิด คือ ปาล์มมิติค สเตียริค โอเลอิค และ ไลโนเลอิค โดยจากการทดลองพบว่ามีกรดปาล์มมิติค และสเตียริคมีน้อยเพียง 10-23 % และ 5-12% ตามลำดับ ส่วนโอเลอิค และไลโนเลอิค มีค่อนข้างสูงคือ 35-42% และ 29-38% ตามลำดับ และในส่วนของผลิตภัณฑ์ชาร์พบว่าที่อุณหภูมิสูง สารระเหยและสารอินทรีย์ที่เป็นองค์ประกอบในกากสบู่ดำจะถูกปลดปล่อยและเกิดการสลายตัวได้ดี ทำให้ร้อยละขององค์ประกอบของชาร์เปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด โดยเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ร้อยละสารระเหยมีค่าลดลง ส่วนคาร์บอนคงตัวมีค่าเพิ่มขึ้น