| รหัสดีโอไอ | 10.14457/TU.the.2022.239 |
|---|---|
| Title | การใช้ประโยชน์จากกล่องบรรจุอาหารเพื่อการผลิตวัสดุแบบยั่งยืน: การสังเคราะห์คาร์บอนกราไฟต์และการประยุกต์ใช้เป็นสารเพิ่มคาร์บอนในเหล็กเหลว |
| Creator | สัจจพร สิงใส |
| Contributor | สมยศ คงคารัตน์, ที่ปรึกษา |
| Publisher | มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ |
| Publication Year | 2565 |
| Keyword | ขยะพอลิเมอร์, ขยะกล่องบรรจุอาหาร, แหล่งคาร์บอน, การผลิตเหล็กกล้า, สารเพิ่มคาร์บอนในเหล็ก, Polymeric waste, Food packaging waste, Carbon resource, Steelmaking, Recarburizer |
| Abstract | ขยะกล่องบรรจุภัณฑ์อาหารที่เป็นวัสดุพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายยาก ซึ่งมีมากในช่วงการระบาดของโควิด-19 โดยทั่วไปจะเป็นพลาสติกประเภทพอลิสไตรีน (PS) และ พอลิโพรไพลีน (PP) ที่ไม่นิยมนำไปรีไซเคิลมักนำไปเผาหรือทิ้งในบ่อขยะก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ขยะพลาสติกทั้งสองมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก ซึ่งเป็นธาตุจำเป็นในกระบวนการผลิตเหล็ก ดังนั้นโครงการวิจัยนี้จึงพัฒนาวิธีใช้ประโยชน์ขยะพอลิเมอร์โดยเปลี่ยนเป็นคาร์บอนที่มีคุณค่าและศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้เป็นสารเพิ่มคาร์บอนในน้ำเหล็กในกระบวนการผลิตเหล็กกล้า โดยเริ่มจากการบดและเตรียมตัวอย่างเพื่อวิเคราะห์สมบัติของขยะพอลิเมอร์กล่องบรรจุอาหารประเภท PS และ PP ทำการผสม PS และ PP ด้วยอัตราส่วนต่าง ๆ (100/0 ถึง 40/60 โดยน้ำหนักของ PS/PP) เพื่อจำลองลักษณะของขยะในชีวิตจริงที่ปะปนกันอยู่ในสัดส่วนต่าง ๆ รวมทั้งสิ้น 7 ตัวอย่าง จากนั้นนำตัวอย่างขยะที่ได้ไปให้ความร้อนในเตาท่อแนวนอนภายใต้บรรยากาศอาร์กอนที่อุณหภูมิ 1,550°C เป็นเวลา 15 นาที เพื่อให้ได้คาร์บอนที่มีรูพรุน ถ่านคาร์บอนที่ได้จะถูกนำไปวิเคราะห์และนำไปทดลองทำปฏิกิริยากับเหล็กเหลวที่อุณหภูมิ 1,550°C เป็นเวลา 1 2 4 8 10 15 และ30 นาที เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้เป็นสารเพิ่มคาร์บอนในเหล็กเหลว ซึ่งจากการทดลองพบว่าคาร์บอนที่ผลิตได้มีปริมาณคาร์บอนอยู่ระหว่าง 86.00 - 91.47 wt% ซึ่งสูงกว่าแอนทราไซด์ (84.89 wt%) มีปริมาณไฮโดรเจนต่ำกว่า 0.03 wt% ไนโตรเจนและซัลเฟอร์มีค่าอยู่ในช่วง 0.15-0.29 wt% และ 0.41-0.45 wt% ตามลำดับ คาร์บอนจาก PS มีพื้นที่ผิว 68.49 m2/g และพบว่าค่าพื้นที่ผิวมีค่าต่ำลงเมื่อปริมาณ PS ในพลาสติกผสมลดลง โดยพื้นที่ผิวของคาร์บอนจาก Blend 1 – Blend 6 มีค่าอยู่ระหว่าง 50.14 – 19.93 m2/g ตามลําดับ ตัวอย่าง PS และ Blend 1 – Blend 6 มีอัตราจลน์ของการละลายของคาร์บอนเข้าสู่น้ำเหล็กอยู่ในช่วง 1.46 x 10-3 – 8.40 x 10-3 s-1 ภายใน 4 – 10 นาทีแรกและจะช้าลงภายหลังโดยมีปริมาณคาร์บอนในเหล็กสูงสุดระหว่าง 4.08 – 4.97 wt% ในขณะที่แอนทราไซด์มีการละลายได้ช้ากว่ากรณีของขยะพลาสติกมาก โดยมีอัตราเพียง 0.88 x 10-3 s-1 ใน 4 นาทีแรกและค่อย ๆ ช้าลงโดยมีคาร์บอนในเหล็กสูงสุดเพียง 2.8 wt% การส่งผ่านซัลเฟอร์เข้าไปในน้ำเหล็กในกรณีของตัวอย่าง PS และ Blend 1 – Blend 6 มีเพียง 0.01-0.025 wt% ซึ่งต่ำกว่าในกรณีของแอนทราไซด์ที่มีค่าประมาณ 0.02-0.07 wt% เถ้าออกไซด์ในคาร์บอนเป็นปัจจัยควบคุมอัตราการละลายของคาร์บอน กลไลการละลายของคาร์บอนจากขยะพลาสติกคือการหลุดของคาร์บอนอะตอมจากแลคทิชและการส่งผ่านมวล ส่วนในกรณีของแอนทราไซด์คืออันตรกิริยาที่บริเวณรอยต่อระหว่างเหล็กกับคาร์บอน และการส่งผ่านมวลเนื่องจากมีเถ้าออกไซด์มากกว่า ดังนั้นถ่านคาร์บอนจากตัวอย่างขยะกล่องบรรจุอาหารสามารถใช้เป็นสารเพิ่มคาร์บอนในเหล็กทดแทนการใช้แอนทราไซด์ในอุตสาหกรรมเหล็กได้ โดยไม่มีผลต่อคุณภาพน้ำเหล็ก |
| ดิจิตอลไฟล์ |
Digital File #1 |