การผลิตตัวดูดซับไอออนปรอทและไอออนซัลไฟด์จากยางรถยนต์ใช้แล้วPreparation of Adsorbent for Mercury Ion and Sulfide Ion from Waste Tire Rubber

Abstract

ยางรถยนต์ใช้แล้วมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดปัญหามลภาวะเนื่องจากยางรถยนต์ใช้แล้วมีปริมาณเพิ่มสูงขึ้นทุกปี และยังเป็นวัสดุที่ยากต่อการย่อยสลายตามธรรมชาติ งานวิจัยนี้จึงได้นำยางรถยนต์ใช้แล้วมาดัดแปรด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยใช้กรดไนตริกเข้มข้นและโซเดียมไนไตรท์ความเข้มข้นร้อยละ 1 โดยมวลต่อปริมาตร เพื่อใช้เป็นตัวดูดซับไอออนปรอทและไอออนซัลไฟด์โดยยางรถยนต์ใช้แล้วถูกดัดแปรที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4 ชั่วโมง มีการเปลี่ยนแปลงปริมาตรกรดไนตริกตั้งแต่ 20 ถึง 40 มิลลิลิตร พบว่า สภาวะที่เหมาะสมคือ การใช้ปริมาตรกรดไนตริกเท่ากับ 35 มิลลิลิตร ซึ่งให้ตัวอย่างที่มีปริมาณคาร์บอกซิลสูงที่สุด (1.26 มิลลิโมลต่อกรัม) เมื่อวิเคราะห์ลักษณะสัณฐานด้วยภาพถ่าย SEM พบว่า พื้นผิวของยางรถยนต์ใช้แล้วดัดแปรมีรูพรุนมากกว่าวัตถุดิบยางรถยนต์ใช้แล้ว ผลการวิเคราะห์พื้นที่ผิวจาก BET พบว่า ยางรถยนต์ใช้แล้วดัดแปรมีพื้นที่ผิวมากกว่าวัตถุดิบยางรถยนต์ใช้แล้วถึง 215 เท่า ผลการวิเคราะห์ปริมาณธาตุ %C, H, N, S และ O แสดงให้เห็นว่าปริมาณธาตุออกซิเจนเพิ่มขึ้นหลังจากการดัดแปร การวิเคราะห์ด้วยเทคนิค FT-IR พบว่า หมู่คาร์บอกซิลหรือหมู่คาร์บอนิลเกิดขึ้นหลังการทำปฏิกิริยาออกซิเดชัน ความสามารถในการดูดซับไอออนปรอท (Hg2+) ของวัตถุดิบยางรถยนต์ใช้แล้ว และยางรถยนต์ใช้แล้วดัดแปรที่คำนวณได้จากแลงเมียร์ไอโซเทอมมีค่าเท่ากับ 7.07 และ 4.33 มิลลิกรัมต่อกรัม และความสามารถในการดูดซับไอออนซัลไฟด์ (S2-) มีค่าเท่ากับ 22.47 และ 123.46 มิลลิกรัมต่อกรัม ตามลำดับ

Waste tires tends to cause grave environment problems because the number of used tires arise annually while rubber tyres are not eco-friendly as they are non-biodegradable. In this study, waste tire rubber was modified to be an adsorbent by using oxidation reaction in the mixture of the HNO3/NaNO2 (1.0% w/v.) system. Waste tire rubber was modified at 30°C for 4 hours with different volumes of HNO3 (20 to 40 ml). The optimum condition was the use of 35 ml HNO3 that showed the highest carboxyl content (1.26 mmol/g). SEM images demonstrated that the porosity of raw waste tire rubber increased after the modification. BET surface area showed that the surface area of the modified waste tire rubber was 215 times larger than that of raw waste tire rubber. %CHNS/O analysis revealed that %O increased after the oxidation reaction. FT-IR revealed that the carboxyl group or carbonyl group was successfully introduced into the modified waste tire rubber. In case of mercury ion adsorption, the maximum capacities from Langmuir isotherm of raw waste tire rubber and the modified waste tire rubber were 7.07 and 4.33 mg/g, respectively. Moreover, the maximum sulfide ion adsorption capacities of both adsorbents were 22.47 and 123.46 mg/g, respectively.