การสังเคราะห์จีโอพอลิเมอร์จากตะกอนประปาและเถ้าเส้นใยปาล์มน้ำมันSynthesis of geopolymer from water treatment residue and palm oil fuel ash

Abstract

บทคัดย่อ 

การวิจัยครั้งนี้เป็นการนำตะกอนประปากับเถ้าเส้นใยปาล์มน้ำมันมาสังเคราะห์จีโอพอลิเมอร์ เพื่อคัดเลือกอัตราส่วน SiO₂/Al₂O₃ ที่เหมะสม โดยแปรผลจากการพัฒนากำลังรับแรงอัด และการวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของก้อนหล่อแข็งจีโอพอลิเมอร์สังเคราะห์ ภายหลังการบ่มสูงสุด 60 วัน โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์ระดับโครงสร้างจุลภาคได้แก่ เทคนิค XRF XRD และSEM ผลการวิจัยสรุปได้ว่า อัตราส่วน SiO₂/Al₂O₃ ที่เหมาะสมสำหรับการสังเคราะห์จีโอพอลิเมอร์เท่ากับ 2.50 (อัตราส่วนที่ใช้ในการทดสอบคือ 1.77 2.00 2.50 และ 3.00) สามารถเกิดผลิตภัณฑ์จีโอพอลิเมอร์ภายใต้ปฏิกิริยาจีโอพอลิเมอร์ไรเซชันได้  และให้กำลังรับแรงอัดสูงที่สุดเท่ากับ 40.56 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร ส่วนการใช้เทคนิค XRD และ SEM แสดงการเปลี่ยนแปลงภายในโครงสร้างอะลูมิโนซิลิเกต สามารถบ่งบอกการเกิดปฏิกิริยาจีโอพอลิเมอร์ไรเซชันและผลิตภัณฑ์จีโอพอลิเมอร์สังเคราะห์ได้ สรุปได้ดังนี้ เทคนิค XRD พบโครงสร้างผลึกของสารประกอบ Sodium Aluminum Silicate Hydrate (Na₉₆Al₉₆Si₉₆O₃₈₄.216H₂O; NASH) แทนที่พีกของ Quartz และ Potassium Aluminum Silicate (KAlSi₂O₆) ตลอดการเลี้ยวแบนของรังสีที่มุม 2 theta  เทคนิค SEM แสดงลักษณะพื้นผิวของจีโอพอลิเมอร์ มีลักษณะเป็นเจลหรือผลึกมีรูปทรงแตกต่างกัน ซ้อนทับหลายชั้น กระจัดกระจายทั่วทั้งก้อนจีโอพอลิเมอร์ สลับกับบางส่วนยังคงปรากฏเป็นช่องโหว่หรือรูพรุน มีทั้งผิวหน้าเรียบและขรุขระ และปรากฏตำแหน่งของ Silicon, Aluminum และ Sodium ในตำแหน่งเดียวกัน แสดงการจับกันภายในโครงสร้างของ NASH ดังนั้น การสังเคราะห์จีโอพอลิเมอร์จากตะกอนประปาร่วมกับเถ้าเส้นใยปาล์มน้ำมันจึงสามารถพัฒนากำลังรับแรงอัดได้ เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างแสดงถึงการเกิดผลิตภัณฑ์จีโอพอลิเมอร์ ซึ่งมีความเหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้ในงานทางด้านสิ่งแวดล้อม

Abstract

This research aimed at synthesizing the geopolymer of water treatment residue and palm oil fuel ash using proper suitable SiO₂/Al₂O₃ ratios by varying the results of compressive strength test and also to examine the quality and microstructure of solidified waste cubes after the maximum of 60 days curing. In the test, the microstructure analysis techniques of XRF XRD SEM were employed. The findings revealed that the proper ratios of SiO₂/Al₂O₃ in synthesizing geopolymer at 2.50 could develop geopolymerization reaction. (In SiO₂/Al₂O₃ test were 1.77, 2.00, 2.50 and 3.00) It was also found that the synthetic geopolymer with optimum compressive strength at 40.56 Ksc. In employing the microstructure analysis technique of XRD and SEM, the changes inside geopolymer structure both before and after the mixing were found. The results can indicate the developing of geopolymerization reaction and synthetic geopolymer products inside the structure of Aluminosilicate source regarding the internal changes as follows; it was found that the peak of Quartz, Potassium Aluminum Silicate (KAlSi₂O₆), and X-rays diffraction had been superseded by the structure solid of Sodium Aluminum Silicate Hydrate (Na₉₆Al₉₆Si₉₆O₃₈₄.216H₂O; NASH).  It was also found Silicon, Aluminum, and Sodium at the same bonding position structure of NASH. As a result, the synthesis of the geopolymer of water treatment residue and palm oil fuel ash can developing strength and changing inside geopolymer structure by appear geopolymer product. Both starting materials can be synthesized and applied in environmental filed.