ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยกิงฟาด์ สำหรับน้ำมันและแร่ธาตุ (King Fahd University of Petroleum and Minerals) ได้พัฒนาเมมเบรนคอมโพสิตสำหรับแยกน้ำกับน้ำมัน โดยใช้เซรามิกอะลูมินาแบบพรุนของบริษัท Highborn และตีพิมพ์ผลการวิจัยที่เกี่ยวข้อง
เมื่อเร็วๆ นี้ วารสารวิชาการระดับนานาชาติ Membranes (ปี ค.ศ. 2022 เล่ม 12 หน้า 394 DOI: 10.3390/membranes12040394) ได้ตีพิมพ์บทความวิจัยเรื่อง A Simple Approach to Fabricate Composite Ceramic Membranes Decorated with Functionalized Carbide-Derived Carbon for Oily Wastewater Treatment ซึ่งจัดทำโดยทีมวิจัยจากศูนย์วิจัยระหว่างสาขาเพื่อเมมเบรนและระบบความมั่นคงด้านน้ำ (Interdisciplinary Research Center for Membranes and Water Security) มหาวิทยาลัยกิงฟาด์ สำหรับน้ำมันและแร่ธาตุ (King Fahd University of Petroleum and Minerals) ประเทศซาอุดีอาระเบีย ทั้งนี้ ในส่วนวัสดุและวิธีการ (Materials and Methods) ของบทความระบุอย่างชัดเจนว่า ตัวรองรับเซรามิกอะลูมินาแบบพรุนทั้งหมดที่ใช้ในการทดลองนั้นจัดซื้อมาจากบริษัท Lianyungang Highborn Technologies Co., Ltd. เมืองเหลียนหยุนหัง ประเทศจีน
1. ข้อมูลจำเพาะพื้นฐานของวัสดุพื้นฐานที่บันทึกไว้ในต้นฉบับเดิม (ดึงมาจากรายการ 2.1 Materials)
ตัวอย่างเมมเบรนทั้งหมดที่สร้างขึ้นในการศึกษานี้ใช้ซับสเตรตเซรามิกอะลูมินาแบบมีรูพรุนจากบริษัท Highborn Technology อย่างสม่ำเสมอ โดยมีพารามิเตอร์คงที่ ได้แก่ ความพรุนเปิดร้อยละ 45 และขนาดรูเฉลี่ย 0.5 ไมครอน ซับสเตรตอะลูมินาทำหน้าที่เป็นโครงร่างแข็งด้านล่างของเมมเบรนคอมโพสิต บนพื้นฐานของซับสเตรตเซรามิกนี้ ทีมวิจัยได้ดำเนินการปรับปรุงอย่างครบถ้วน ซึ่งรวมถึงการเคลือบคาร์ไบด์-เดริเวด์ คาร์บอนที่ผ่านการฟังก์ชันนาไลซ์ด้วย APTES (APTES@CDC) การอิมเพรนเนตพิเพอราซีน และการพอลิเมอไรเซชันที่ผิวสัมผัสกับเทเรฟทาลอยล์ คลอไรด์ (TPC) จึงได้เมมเบรนเซรามิกคอมโพสิตสามกลุ่มที่แตกต่างกัน คือ M-50, M-100 และ M-200 สำหรับการทดสอบการแยกอิมัลชันน้ำในน้ำมัน (O/W) ที่เสถียรด้วยสารลดแรงตึงผิว
2. ระบบการทดลองแบบครบวงจรที่รองรับด้วยซับสเตรตอะลูมินา (ข้อมูลทั้งหมดอ้างอิงจากผลการทดลองต้นฉบับ)
ดำเนินการวิเคราะห์คุณสมบัติของวัสดุอย่างครอบคลุม และทดสอบความเสถียรของการกรองในระยะยาว โดยอาศัยตัวรองรับอะลูมินาของบริษัทไฮเบิร์น ข้อมูลเชิงทดลองทั้งหมดได้มาจากการใช้สารรองรับเซรามิกภายในประเทศนี้:
การยืนยันความเข้ากันได้กับกระบวนการปรับปรุงเยื่อ
ใช้เทคนิคการวิเคราะห์หลายแบบ ได้แก่ การถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (SEM), การวิเคราะห์สเปกโตรสโกปีแบบกระจายพลังงานของรังสีเอกซ์ (EDX) พร้อมแผนที่องค์ประกอบ, การวิเคราะห์ด้วยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) และการวิเคราะห์สเปกโตรสโกปีอินฟราเรดแบบแปลงฟูริเยร์โดยการสะท้อนกลับแบบลดความเข้ม (ATR-FTIR) ยืนยันว่าพื้นผิวเซรามิกอะลูมินาของ Highborn สามารถยึดอนุภาค CDC ได้อย่างมั่นคงและสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิว หมู่ฟังก์ชันที่มีคาร์บอน (C), ไนโตรเจน (N) และซิลิคอน (Si) กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของพื้นฐาน แถบการดูดกลืนเฉพาะของพันธะ Al-O ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แสดงว่าพื้นฐานเซรามิกสามารถทนต่อกระบวนการทางเคมีและทางความร้อนอย่างครบถ้วน ได้แก่ การกระจายตัวในเอทานอล การปรับแต่งที่อุณหภูมิคงที่ 50 องศาเซลเซียส การอบแห้งที่ 60 องศาเซลเซียส และการล้างด้วย n-hexane โดยไม่มีปฏิกิริยาข้างเคียงเกิดขึ้นระหว่างพื้นฐานอะลูมินากับสารปรับแต่งอินทรีย์ เช่น APTES, piperazine และ TPC จึงไม่มีการปนเปื้อนของพื้นฐาน ซึ่งจะส่งผลต่อความแม่นยำของข้อมูลเชิงทดลอง
ความมั่นคงเชิงโครงสร้างภายใต้สภาวะแรงดันข้ามเยื่อ
เซลล์กรองแบบไม่มีทางออก (dead-end filtration cell) ที่ใช้ในการทดสอบการกรองทั้งหมดดำเนินการที่แรงดันข้ามเยื่อสูงสุด 1.5 บาร์ ไม่พบการบิดเบี้ยวหรือแตกร้าวของสารรองรับอะลูมินาตลอดกระบวนการทดสอบ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบกับชุดอุปกรณ์กรองแบบไม่มีทางออกในห้องปฏิบัติการมาตรฐาน ในการทดสอบการทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 720 นาที สารรองรับเซรามิกยึดชั้นแอคทีฟคอมโพสิตโพลีเอไมด์-CDC ไว้อย่างมั่นคง โดยไม่มีการละลายหรือหลุดลอกของวัสดุที่ทำหน้าที่
ตัวชี้วัดประสิทธิภาพการแยกน้ำมันกับน้ำที่เผยแพร่แล้ว (ข้อมูลอย่างเป็นทางการจากบทความวิจัย)
เยื่อ M-50 ที่โหลด APTES@CDC จำนวน 50 มก. ให้ค่าอัตราการไหลของเพอร์เมเอตเท่ากับ 76.05 LMH (ลิตรต่อตารางเมตรต่อชั่วโมง) ภายใต้ความเข้มข้นน้ำมันในสารป้อน 67.5 ppm และแรงดันข้ามเยื่อ 1 บาร์
เยื่อ M-200 ให้ประสิทธิภาพการแยกน้ำมันสูงสุดเกิน 99.88%
ตัวอย่างแก้วหลัก M-100 รักษาประสิทธิภาพการแยกที่สม่ำเสมอเป็นเวลา 720 นาทีของการกรองแบบต่อเนื่อง โดยมีอัตราการไหลของน้ำผ่านลดลงเพียงเล็กน้อย และอัตราการกั้นน้ำมันยังคงอยู่ที่ระดับ 99.8% อย่างมั่นคง
การวัดมุมสัมผัสยืนยันว่าเยื่อผสมที่ผ่านการปรับปรุงแสดงคุณสมบัติซูเปอร์ไฮโดรฟิลิกในอากาศ และซูเปอร์โอเลโอโฟบิกใต้น้ำ โดยพื้นฐานอะลูมินาทำหน้าที่เป็นโครงสร้างรองรับที่มั่นคงสำหรับการควบคุมความชุ่มชื้นของพื้นผิว
การรับประกันผลการทดลองแบบขนานที่สามารถทำซ้ำได้
การทดสอบเปรียบเทียบการโหลด CDC แบบไล่ระดับ และการทดสอบสารป้อนที่มีความเข้มข้นแปรผัน (อิมัลชันน้ำมันในน้ำที่ความเข้มข้น 67.5 ppm, 125 ppm และ 250 ppm) ทั้งหมดใช้พื้นฐานอะลูมินาของ Highborn แบบเดียวกัน พบรูปแบบที่สอดคล้องกันทั้งในข้อมูลการจำแนกคุณลักษณะวัสดุและข้อมูลประสิทธิภาพการกรองจากตัวอย่างแบบขนาน ซึ่งยืนยันว่าผลิตภัณฑ์เซรามิกอะลูมินาของ Highborn มีรูพรุนและความเรียบของพื้นผิวที่สม่ำเสมอในแต่ละชุดการผลิต ซึ่งเป็นเงื่อนไขสำคัญประการหนึ่งสำหรับงานวิจัยเชิงเปรียบเทียบที่สามารถทำซ้ำได้ในห้องปฏิบัติการวิชาการ
3. คำชี้แจงวัตถุประสงค์ด้านคุณค่าการวิจัยเชิงวิทยาศาสตร์
บทความนี้มุ่งเน้นปัญหาในการบำบัดน้ำที่เกิดขึ้นจากการขุดเจาะแหล่งน้ำมันและน้ำเสียที่มีน้ำมันซึ่งถูกทำให้คงตัวด้วยสารลดแรงตึงผิว เมื่อเปรียบเทียบกับเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันแบบพอลิเมอร์และระบบเมมเบรนเซรามิกอื่นๆ แล้ว เมมเบรนคอมโพสิตที่ใช้อลูมิเนียมออกไซด์เป็นองค์ประกอบหลักแสดงจุดเด่นโดยรวม ได้แก่ ความเฉื่อยทางความร้อนและทางเคมีที่โดดเด่น ความดันในการทำงานที่ต่ำ และประสิทธิภาพการแยกน้ำมันที่สูงมาก โครงรองรับอลูมิเนียมออกไซด์แบบมีรูพรุนของบริษัทไฮบอร์น ซึ่งมีความพรุน 45% และขนาดรูพรุน 0.5 ไมโครเมตร ให้พื้นฐานรองรับที่มีมาตรฐานและมีโครงสร้างมั่นคงสำหรับเมมเบรนเซรามิกชนิดใหม่นี้ที่ตกแต่งด้วย CDC ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างแข็งที่จำเป็นยิ่งต่อระบบทั้งหมดของการแยกน้ำกับน้ำมัน
บทความวิชาการที่ผ่านการประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญอย่างเป็นทางการนี้ ตีพิมพ์ในวารสาร Membranes ซึ่งจัดพิมพ์โดย MDPI ซึ่งเป็นแหล่งอ้างอิงวิชาการที่มีชื่อเสียง โดยระบุอย่างชัดเจนถึงเซรามิกอะลูมินาแบบมีรูพรุนที่ผลิตโดย Lianyungang Highborn Technology งานวิจัยนี้ยืนยันอย่างเป็นกลางถึงความมั่นคงของโครงสร้าง ความสม่ำเสมอระหว่างแต่ละชุดการผลิต และความสามารถในการปรับเปลี่ยนได้ตลอดกระบวนการผลิตเมมเบรนของตัวรองรับอะลูมินาจาก Highborn ทั้งในขั้นตอนการผลิตเมมเบรนเชิงวิชาการ การกรองภายใต้แรงดันเป็นเวลานาน และกระบวนการฟังก์ชันนาไลเซชันทางเคมีแบบหลายขั้นตอน ต่อไปนี้ Highborn Technology จะยังคงจัดหาซับสเตรตเซรามิกอะลูมินาแบบมีรูพรุนที่ออกแบบเฉพาะตามความต้องการของห้องปฏิบัติการ โดยสามารถปรับขนาดรูพรุนได้ในช่วง 0.1–10 ไมโครเมตร และปรับค่าความพรุนเปิดได้ในช่วง 30%–55% เพื่อสนับสนุนโครงการวิจัยด้านการแยกด้วยเมมเบรนของมหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัยทั่วโลกอย่างต่อเนื่อง
ประวัติบริษัท
บริษัท ลี่หยุนกัง ไฮเบิร์น เทคโนโลยี จำกัด ให้ความเชี่ยวชาญด้านการวิจัยและพัฒนา รวมถึงการผลิตชิ้นส่วนเซรามิกแบบมีรูพรุนขั้นสูงเป็นจำนวนมาก ซึ่งประกอบด้วยซับสเตรตอะลูมินาแบบมีรูพรุน ซิลิคอนคาร์ไบด์ และเซอร์โคเนีย บริการปรับแต่งตามความต้องการครอบคลุมขนาดรูพรุนที่สามารถปรับได้ (0.1–10 ไมโครเมตร) และความพรุนแบบเปิด (30%–55%) ผลิตภัณฑ์ของเราใช้งานได้กว้างขวางในสถานการณ์การวิจัยระดับห้องปฏิบัติการและระดับพิเศษ เช่น การแยกน้ำมันกับน้ำ การผลิตซับสเตรตสำหรับระบบอัลตราฟิลเตรชันและนาโนฟิลเตรชัน ตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา และเมมเบรนเซรามิกสำหรับการแยกก๊าซ ซับสเตรตเซรามิกของเราได้ส่งออกไปยังหลายประเทศ และถูกนำไปใช้ซ้ำๆ ในการวิจัยอย่างเป็นทางการที่ตีพิมพ์ในวารสารนานาชาติ
หมายเหตุเกี่ยวกับการปฏิบัติตามข้อกำหนด
คำอธิบายประสิทธิภาพของสารตั้งต้น ค่าพารามิเตอร์การทดลอง และข้อมูลการแยกทั้งหมดที่อ้างอิงในบทความข่าวนี้ถอดความมาอย่างสมบูรณ์จากงานวิจัยฉบับดั้งเดิมที่ตีพิมพ์ในวารสาร Membranes ปี 2022 ไม่มีการกล่าวอ้างถึงประสิทธิภาพเกินจริงหรือการพรรณนาเชิงอัตวิสัยแต่อย่างใด ทุกข้อความสามารถตรวจสอบย้อนกลับและยืนยันได้จากต้นฉบับงานวิชาการดั้งเดิม
คำแนะนำเกี่ยวกับความสอดคล้องของศัพท์เทคนิคดั้งเดิมจากวารสารหลัก
ศัพท์เทคนิคเฉพาะทางทั้งหมดในบทความข่าวนี้ใช้ตามรูปแบบที่ปรากฏในบทความวิจัยเรื่อง A Simple Approach to Fabricate Composite Ceramic Membranes Decorated with Functionalized Carbide-Derived Carbon for Oily Wastewater Treatment อย่างเคร่งครัด ซึ่งรวมถึง:
คาร์ไบด์-ไดเรกต์คาร์บอน (ซีดีซี), เอพอกซีโพรพิลทรัยเมทิลซิลาน (เอพีทีอีเอส), พิเพอร์แอซีน, เทเรฟทาโลอิลคลอไรด์ (ทีพีซี), การพอลิเมอไรเซชันที่ผิวสัมผัส, เซลล์กรองแบบไม่มีการไหลผ่าน (เดด-เอนด์ ฟิลเตรชัน เซลล์), ความดันข้ามเยื่อ (ทรานสมีมเบรน เพรสเชอร์), อัตราการไหลของสารที่ผ่านเยื่อ (เปอร์เมียต ฟลักซ์) หน่วยลิตรต่อตารางเมตรต่อชั่วโมง (แอลเอ็มเอช), เอ็นเนิลเลชันน้ำในน้ำมัน (โอ/ดับเบิลยู), เอ็นเนิลเลชันที่เสถียรจากสารลดแรงตึงผิว, ประสิทธิภาพการแยก, อัตราการกั้นน้ำมัน, การดำเนินงานต่อเนื่องระยะยาว, กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนนิง (เซอีเอ็ม), การทำแผนที่องค์ประกอบด้วยเทคนิคอีดีเอ็กซ์, การกระเจิงรังสีเอกซ์ (เอ็กซ์อาร์ดี), สเปกโตรสโกปีเอทอาร์-เอฟทีไออาร์, ไฮโดรฟิลิกสูงพิเศษ, โอเลโอโฟบิกสูงพิเศษใต้น้ำ, ความพรุนแบบเปิด, ขนาดรูพรุนที่ระบุ, น้ำที่เกิดจากการผลิต, เยื่อกรองอัลตราฟิลเตรชันแบบพอลิเมอร์, ความเฉื่อยทางความร้อนและทางเคมี
EN
