การพัฒนาหอระบบปฏิกิริยาเร่งเชิงแสงเพื่อบำบัดอากาศภายนอกอาคาร

โครงการวิจัยที่ผ่านมาได้ศึกษาการนำกระบวนการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงมาประยุกต์ใช้งานเพื่อลดปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 โดยทำการสังเคราะห์วัสดุประกอบไฮโดรเจล/ตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงชนิดใหม่ โดยใช้ไฮโดรเจลเป็นตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง ซึ่งจะทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงมีกระจายตัวและยึดเกาะกับไฮโดรเจลได้ดีผลการวิจัยพบว่า วัสดุมีความสามารถในการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงในการสลาย PAHs ซึ่งประกอบของสารอินทรีย์ในฝุ่น PM2.5 จากแหล่งกำเนิดต่าง ๆเช่น ควันธูป การเผาซังข้าวโพดและเศษใบไม้ภายใต้แสงจากดวงอาทิตย์ ซึ่งจะพบว่าปริมาณสารพอลิไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน( PAHs) บนแผ่นวัสดุหลังการให้แสงเป็นเวลา 2 ชั่วโมง มีค่าลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ(p<0.05) ซึ่งเหมาะสำหรับนำไปใช้ในการสร้างระบบบำบัดอากาศภายนอกอาคาร ในงานวิจัยนี้มุ่งเน้นในการพัฒนาและนำวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง/ไฮโดรเจลที่ได้จากโครงการวิจัยที่ผ่านมาไปประยุกต์ใช้ในการสร้างหอบำบัดอากาศภายนอกอาคาร โดยจะเตรียมวัสดุผ่านปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระ (free radical polymerization) ของอะคลีลาไมด์(acrylamide) โดยใช้เอ็น,เอ็น-เมทิลีน-บีส-อะคริลาไมด์(NMBA) เป็นสารเชื่อมขวางและซิงค์ออกไซด์(ZnO) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง ผลการทดลองพบว่าซิงค์ออกไซด์จะเกิดการกระจายตัวบนพอลิเมอร์ไฮโดรเจลและสามารถขึ้นรูปวัสดุได้ในหลายรูปแบบ การทดสอบความสามารถของวัสดุในการสลายสารพอลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs)ในตัวอย่างฝุ่นจากควันธูป ด้วยกระบวนการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสงภายใต้แสงยูวีพบว่า ปริมาณสารพอลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) ในควันธูป มีค่าลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเหมาะสำหรับการนำไปประยุกต์ใช้ในการสร้างหอบำบัดอากาศ วัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง/ไฮโดรเจลที่เตรียมได้จะถูกนำมาใช้งานในระบบกรองอากาศภายในหอคอยบำบัดอากาศ โดยจะใช้แบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (computational fluid dynamics, CFD) มาช่วยในการวิเคราะห์พฤติกรรมการไหลของอากาศทั้งภายในและรอบ ๆตัวหอคอยบำบัด รวมทั้งประสิทธิภาพการดักจับอนุภาคขนาดเล็กกว่า 2.5 ไมครอน (PM2.5) ของหอคอย จากผลการวิเคราะห์ทาง CFD สามารถนำข้อมูลที่ได้มาใช้ในการออกแบบโครงสร้างและจำลองลักษณะการทำงานของหอคอยได้สำหรับ

การสร้างหอคอยบำบัดอากาศระบบปฏิกิริยาเชิงแสงจะใช้เหล็กชุบกัลป์วาไนซ์ทำเป็นวัสดุโครงสร้างและปิดด้วยแผ่นอะคริลิกใส เพื่อให้แสงสามารถผ่านไปยังวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง/ไฮโดรเจลที่ติดตั้งอยู่ภายในหอคอยได้และตัวหอคอยมีความสูง 2.5 เมตร สำหรับการทดสอบประสิทธิภาพของหอระบบปฏิกิริยาเร่งเชิงแสงในการดักจับอนุภาค PM2.5 จะทำการทดสอบในโรงทดสอบ ซึ่งจะใช้ควันธูปเป็นแหล่งกำเนิดของอนุภาค PM2.5 จากผลการศึกษาการเปลี่ยนแปลงอนุภาครอบหอคอย เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วอากาศที่พ่นออกจากหอคอยพบว่าประสิทธิภาพในการดักจับอนุภาค PM2.5 ของหอคอยด้วยแผ่นวัสดุไฮโดรเจลที่บริเวณทางออกของจุดพ่นด้านบน (Hood) และด้านข้างของหอคอย จะได้ค่าประมาณ 40%

คำสำคัญ : กระบวนการเร่งปฏิกิริยาเชิงแสง, ไฮโดรเจล, อนุภาคขนาดเล็กกว่า 2.5 ไมครอน, หอ