การศึกษาและการออกแบบการผลิตเชิงพาณิชย์ของกระบวนการดูดซับแยกโลหะทองแดงจากน้ำทิ้งอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ด้วยการใช้ตัวดูดซับแทนนินที่สังเคราะห์จากใบกระถิน

Abstract

งานวิจัยฉบับนี้มีวัตถุประสงค์ในการศึกษาและออกแบบการผลิตเชิงพาณิชย์ของกระบวนการดูดซับแยกโลหะทองแดงจากน้ำทิ้งอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ด้วยการใช้ตัวดูดซับแทนนินที่สังเคราะห์จากใบกระถิน โดยตัวดูดซับแทนนินที่สังเคราะห์จากใบกระถินเป็นกุญแจสำคัญสำหรับระบบการแยกโลหะทองแดงกลับคืนจากน้ำทิ้งอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ จึงจำเป็นต้องทราบสภาวะที่เหมาะสมในกระบวนการดูดซับ จากวิธีการทดลองเชิงแฟกทอเรียลแบบ 23 พบว่าที่สารละลายทองแดง 25 มิลลิลิตร การทดลองทั้งหมด 24 การทดลองมีค่าร้อยละการแยกทองแดงมากกว่า 99 โดยที่ค่าความเป็นกรดด่าง (pH) ของสารละลาย 5 อุณหภูมิของสารละลาย 30 องศาเซลเซียสและปริมาณตัวดูดซับแทนนินที่สังเคราะห์จากใบกระถิน 0.6 กรัม คือค่าสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการดูดซับทองแดงในสารละลาย การขยายขนาดการแยกทองแดงออกจากสารละลายในระดับนำร่อง (Pilot scale) ในห้องปฏิบัติการและจากการจำลองกระบวนการด้วยโปรแกรม DWSIM Version 4.0 พบว่าร้อยละความสามารถในการดูดซับแยกโลหะทองแดงออกจากสารละลาย 99.60 นอกจากตัวดูดซับแทนนินที่สังเคราะห์จากใบกระถินจะเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมแล้ว ระบบการแยกโลหะทองแดงกลับคืนจากน้ำทิ้งด้วยตัวดูดซับแทนนินที่สังเคราะห์จากใบกระถินยังสามารถสร้างโอกาสในการรับผลประโยชน์จากการขายโลหะทองแดง จากการคำนวณทางเศรษฐศาสตวิศวกรรมพบว่าจุดคุ้มทุนของระบบการแยกโลหะทองแดงจากน้ำทิ้งน้อยกว่า 4 ปี และภายใน 5 ปี บริษัทจะมีกำไรสะสมมากกว่า 75 ล้านบาท เพื่อให้เห็นภาพเกี่ยวกับการการลงทุนในระบบนี้ ถ้าองค์กรต้องบำบัดน้ำเสียที่มีโลหะหนักเจือปนเพื่อให้ถูกต้องตามกฎหมายโดยว่าจ้างบริษัทอื่นเข้ามารับกำจัด (Third party) ผลรวมค่าใช้จ่ายเฉลี่ยต่อปีประมาณ 66.22 ล้านบาท ในทางตรงกันข้าม ถ้าองค์กรดำเนินระบบการแยกโลหะทองแดงในน้ำทิ้งด้วยตัวดูดซับแทนนินที่สังเคราะห์จากใบกระถิน องค์กรจะได้รับผลประโยชน์ (Cost benefit) ในกรณีที่ราคาขายทองแดงมีค่าเท่ากับค่าเฉลี่ยที่ประมาณ 165 บาทต่อกิโลกรัม ระยะเวลาเฉลี่ย 8 ปี ผลประโยชน์ปีละประมาณ 36 ล้านบาท จำนวนเงินผลประโยชน์นี้รวมถึงค่าใช้จ่ายต่าง ๆ และการคืนทุนจากการลงทุนเริ่มต้น ถ้ามองถึงในระดับที่ยั่งยืน (Sustainable level) ผลประโยชน์ที่องค์กรจะได้รับปีละประมาณ 66.91 ล้านบาท จากการคำนวณผลประโยชน์เฉลี่ยใน 8 ปีแรก องค์กรจะมีแนวโน้มได้รับผลประโยชน์ที่เพิ่มขึ้นถึง 248% เมื่อเปรียบเทียบกับการที่องค์กรต้องเสียค่าใช้จ่ายให้กับบริษัทที่เข้ามาจัดการบำบัดน้ำเสีย This thesis aims to study and design of commercial production of copper recovery process from electronics industry wastewater using tannin adsorbent that synthesized from White Popinac leaves. The tannin adsorbent is a key element in streamlining the wastewater recovery operations overheaded by finding the leanest, efficient, and optimal condition for copper adsorption in order to improve the cash flow of an organization. Investigation of the use of tannin adsorbent synthesized from White Popinac leaves for the recovery of copper [Cu(II)] from aqueous solutions was studied. The effect of initial solution pH, adsorption temperature and adsorbent dosage was investigated by using 23 factorial design method to find the optimum adsorption condition in lab scale by conducting three replicate each. The results obtained from the Inductivity Couple Plasma (ICP) spectrometer reflect that all 24 conditions had copper adsorption capacity of more than 99%. The copper solution 25 mL which initial 50 ppm at pH 5, tannin absorbent 0.6 grams and temperature 30oC enhanced the optimum efficiency of adsorption process in lab scale. Scaled-up results from laboratory and simulation from DWSIM Version 4.0 showed 99.60% of copper adsorption capacity. This copper recovery method by using tannin adsorbent sysnthesized from White Popinac leaves is environmentally friendly and creates a huge marketing opportunity for the organization to step into the next level of growth. Engineering economic analysis showed that the break even point of the investment is less than 4 years, additionally the company would have the accumulate profit of 75 million Baht at least within 5 years of operation. For the perspective of the investment on this system, if the wastewater generated from a given facility is being sold by the company to a third party for disposal legally. The average annual spending is about 66.22 Million Baht. On the other hand, if the company implements copper recovery system by using tannin adsorbent, the average 8 years benefit is at 36 million Baht per year. This benefit includs the various overheads and payback interest on initial investment. If we are looking at a sustainable level, the annual benefit is about 66.91 million baht. By using the first 8 year average benefits, the return on investment is up to 248% when compare to the company who dispose its wastewater by a third party agent