เศษแก้ว" ช่วยบำบัดน้ำเสีย นวัตกรรมชิ้นเยี่ยมจาก มช.

ภาควิชาเคมีอุตสาหกรรม คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ นำเศษแก้วพัฒนาสู่วัสดุพรุนเพื่อใช้ในการกรองบำบัดน้ำเสีย ด้วยกรรมวิธีที่ไม่ซับซ้อน ใช้อุณหภูมิเผาไม่สูง สามารถเตรียมแก้วพรุนในปริมาณมากๆ ได้ เน้นใช้ในอุตสาหกรรมเลี้ยงปลาและอุตสาหกรรมผลิตนม ซึ่งใช้น้ำค่อนข้างมาก
       
       ดร.วรพงษ์ เทียมสอน อาจารย์ประจำภาควิชาเคมีอุตสาหกรรม คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัย เชียงใหม่ หัวหน้าโครงการต้นแบบแก้วพรุนที่ทำจากเศษแก้วเพื่อใช้เป็นวัสดุกรองบำบัดน้ำเสีย กล่าวว่า รูปแบบของการบำบัดน้ำเสียแนวทางหนึ่งในปัจจุบัน คือ การกรองเอาสิ่งเจือปนขนาดเล็กทั้งชนิดที่เป็นสารอินทรีย์และอนินทรีย์ก่อนที่จะปล่อยน้ำออกสู่สิ่งแวดล้อม
       
       “ทีมวิจัยจึงได้มีแนวคิดเพื่อวิจัยในการทำแก้วพรุน (Porous glass) จากเศษแก้วเพื่อใช้เป็นวัสดุกรอง (Filter materials) ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากโครงการให้ทุนสนับสนุนโครงงานอุตสาหกรรมสำหรับนักศึกษาปริญญาตรี (IRPUS) และห้างหุ้นส่วน จำกัด แก้วสิงห์ (2000) โดยอุตสาหกรรมเป้าหมายเบื้องต้น ได้แก่ กลุ่มผู้ประกอบการเลี้ยงปลา และกลุ่มผู้ประกอบการผลิตนม ซึ่งทั้งสองกลุ่มนี้มีการใช้น้ำค่อนข้างมาก สำหรับเลี้ยงปลาและสำหรับทำความสะอาดอุปกรณ์ที่ใช้ผลิตนม ตามลำดับ ซึ่งน้ำหลังการใช้งานจะมีสิ่งเจือปนชนิดสารอินทรีย์ปะปนอยู่ ที่เป็นสาเหตุทำให้เกิดการเน่าเสียของน้ำและส่งกลิ่นเหม็นได้ ดังนั้นถ้าทำการกรองเอาสิ่งเจือปนดังกล่าวออกก่อนที่จะปล่อยน้ำสู่สิ่งแวดล้อม จะสามารถลดปัญหาน้ำเสียได้แนวทางหนึ่ง”
       
       ดร.วรพงษ์ กล่าวถึงคุณสมบัติที่น่าสนใจของเศษแก้ว ว่าสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในหลายๆ ด้าน เนื่องจากเศษแก้วโดยทั่วไปจัดเป็นเศษแก้วประเภทโซดา-ไลม์-ซิลิกา (Soda-lime-silica glass) ซึ่งเป็นวัสดุอสัณฐานที่มีลักษณะเฉพาะและสมบัติที่ดีหลายด้าน เช่น โปร่งใส ไม่มีรูพรุน ไม่เป็นพิษ ทำความสะอาดได้ง่าย มีความหนาแน่นและความแข็งแกร่งสูง ทนสารเคมีได้ดี
       
       “ข้อดีที่สำคัญของเศษแก้ว คือ สามารถนำมาใช้ได้ทั้งหมด ไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนการแยกสารอื่นๆ ออกก่อนนำมาใช้เพียงแค่ทำความสะอาดด้วยน้ำหรือสารละลายก็สามารถใช้ประโยชน์ได้ทันที จึงได้เกิดแนวความคิดและต้องการที่จะเพิ่มมูลค่าของเศษแก้วให้สูงขึ้น และสามารถประยุกต์ใช้เศษแก้วให้เกิดเป็นวัสดุใช้งานด้านต่างๆ โดยได้ริเริ่มแนวทางที่จะใช้เศษแก้วทำเป็นวัสดุใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการบำบัดน้ำเสีย ซึ่งเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมในปัจจุบัน”
       
       สำหรับการเตรียมแก้วพรุน ซึ่งใช้วิธี Powder method เนื่องจากเป็นวิธีที่ไม่ซับซ้อน ใช้อุณหภูมิเผาไม่สูง สามารถเตรียมแก้วพรุนในปริมาณมากๆ ได้ ทำให้มีราคาไม่สูงมากนัก สำหรับแก็สที่เกิดจากสารก่อฟองที่อาจเป็นพิษได้นั้น
       
       “จากการทดลอง ถ้าพิจารณาเลือกสารก่อฟองให้เหมาะสมกับเศษแก้วที่ใช้เพื่อให้ได้แก๊ส ที่ไม่เป็นพิษต่อร่างกายและสิ่งแวดล้อมนั้นสามารถกระทำได้ ซึ่งแก้วพรุนที่เตรียมได้อาจพัฒนาให้เป็นวัสดุพรุนทางเลือกหนึ่ง เพื่อใช้ในการกรองบำบัดน้ำเสียในอุตสาหกรรมเลี้ยงปลาและอุตสาหกรรมผลิตนมได้อย่างเป็นรูปธรรมในอนาคต” ดร.วรพงษ์อธิบายเพิ่มเติม
       
       ขั้นตอนการทดลอง เริ่มต้นด้วยการเตรียมแก้วพรุนจากเศษแก้วด้วยการเติมแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อใช้เป็นวัสดุกรองน้ำโดยใช้วิธีเตรียมแบบผง ทำการควบคุมขนาดของเศษแก้วในช่วง 100-150 ไมครอน ผสมกับร้อยละ โดยน้ำหนักของแคลเซียมคาร์บอเนตในช่วง 3-15 ทำการเผาแต่ละส่วนผสมที่อุณหภูมิผนึก 600-900 องศาเซลเซียสด้วยอัตรา 5-10 องศาเซลเซียสต่อนาที เป็นเวลา 6 นาที ทำการตรวจสอบการผนึก ขนาดและการกระจายตัวของรูพรุน การยุ่ยตัวในน้ำ พื้นที่ผิวจำเพาะ และทดสอบประสิทธิภาพการกรองน้ำเสีย
       
       ทั้งนี้ หัวหน้าโครงการกล่าวสรุปผลการทดลองว่า พบชิ้นทดสอบมีการผนึกได้ที่ช่วงอุณหภูมิทดสอบ ซึ่งจะเกิดการแตกตัวของแคลเซียมคาร์บอเนตก่อให้เกิดรูพรุนเปิดได้ดี การกระจายตัวของรูพรุนเกิดขึ้นสม่ำเสมอเมื่อใช้ขนาดอนุภาคของเศษแก้วขนาดเล็ก
       
       “ขนาดเฉลี่ยของรูพรุนเล็กลงเมื่อเพิ่มปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนต แก้วพรุนไม่มีการยุ่ยตัวในน้ำ ในการทดลองนี้ได้แก้วพรุนที่มีขนาดรูพรุนเป็น 0.07-0.15 เซนติเมตร พื้นที่ผิวจำเพาะ 16-18 x 104 ตารางเซนติเมตรต่อกรัม เมื่อทำการทดสอบกรองน้ำเสียที่มีร้อยละของแข็งเท่ากับ 6 ด้วยอัตราการป้อน 0.5 ลิตรต่อนาที พบว่า สามารถกรองน้ำได้โดยมีประสิทธิภาพการกรองคิดเป็นร้อยละ 89 ขณะนี้งานวิจัยกำลังพัฒนาที่จะลดขนาดรูพรุนและเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกรองน้ำเสียให้ดีขึ้น”

ตัวอย่างชุดทดสอบกรองน้ำเสีย

ต้นแบบแก้วพรุนที่ทำจากเศษแก้วเพื่อใช้เป็นวัสดุกรองบำบัดน้ำเสีย

ดร.วรพงษ์ เทียมสอน หัวหน้าโครงการต้นแบบแก้วพรุนที่ทำจากเศษแก้วเพื่อใช้เป็นวัสดุกรองบำบัดน้ำเสีย