สมบัติทางกายภาพและทางเคมีของโลหะหนักในมอร์ตาที่ใช้ซีเมนต์จากกระบวนการเผาร่วมกับตะกรันทองแดง

Abstract

การวิจัยครั้งนี้ศึกษาผลของปฏิกิริยาไฮเดรชันของซีเมนต์จากกระบวนการเผาร่วมกับตะกรันทองแดงเป็นวัตถุดิบทดแทนในปริมาณร้อยละ 0 ถึง 3.2 โดยน้ำหนักในวัตถุดิบทั้งหมด เครื่องมือที่ใช้สำหรับวิเคราะห์ได้แก่ XRD (X-Ray Diffraction Spectrometer) SEM/EDS (Scanning Electron Microscope/Energy Dispersive X-ray Spectrometer) และ FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscope) การวิเคราะห์ชนิดและปริมาณของโลหะหนักในแต่ละขั้นใช้วิธีการสกัดแยกสารประกอบโลหะหนัก (Sequential Extraction) และทำการทดสอบกำลังรับแรงอัด ตลอดจนการชะละลายโลหะหนักของมอร์ตา ผลการศึกษาลักษณะทางเคมีของซีเมนต์เพสต์ พบว่าโลหะหนักส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของสารประกอบของเหล็กและแมงกานีสออกไซด์ ดังผลการศึกษาด้วยวิธีการสกัดแยก พบว่าโลหะหนักส่วนใหญ่จะถูกสกัดออกมาในขั้นนี้มากกว่าขั้นอื่น (ประมาณร้อยละ 20 ของสารประกอบทั้งหมด) ทั้งนี้สารประกอบโลหะหนักส่วนใหญ่อยู่ในรูปที่มีความเสถียรสูง (ร้อยละ 80 ของสารประกอบทั้งหมด) จึงมีโอกาสชะละลายออกสู่สิ่งแวดล้อมได้น้อยในสภาพแวดล้อมปกติ ส่วนนิกเกิล และวาเนเดียมพบในรูปที่มีความเสถียรต่ำ มีการชะละลายออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ง่าย จึงเป็นโลหะที่ต้องระมัดระวังในการควบคุมไม่ให้มีปริมาณของโลหะเหล่านี้สูงเกินไปในระบบ การเปลี่ยนแปลงของปริมาณโลหะหนักที่สูงขึ้นในปูนซีเมนต์มีความสัมพันธ์กับการแปรผันอัตราส่วนตะกรันทองแดงเผาร่วมที่มากขึ้น แต่ผลการศึกษาลักษณะทางเคมีของซีเมนต์เพสต์ พบว่าสารประกอบโลหะหนักที่มีโครงสร้างเป็นผลึกซึ่งทำการศึกษาด้วยเครื่อง XRD และพันธะของสารประกอบโลหะหนักด้วยเครื่อง FT-IR ไม่แตกต่างกันอย่างชัดเจน และผลการทดสอบกำลังรับแรงอัดของมอร์ตามีค่าผ่านเกณฑ์มาตรฐานของ ASTM C109/C109M-05 ผลการชะละลายโลหะหนักของมอร์ตาตามมาตรฐานประเทศไทยและ US EPA ของสหรัฐอเมริกา มีค่าต่ำกว่าค่ากำหนดของทั้งสองมาตรฐาน จากผลการศึกษาทั้งหมดทำให้สามารถสรุปได้ว่าสามารถใช้ตะกรันทองแดงเป็นวัตถุดิบทดแทนในการผลิตปูนซีเมนต์ได้ในปริมาณร้อยละ 3.2 ของน้ำหนักในวัตถุดิบทั้งหมด.