ในการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าใช้สารเคมีหลายชนิด ในบางครั้งผู้ใช้สารเคมีไม่ทราบถึงส่วนผสมทางเคมีต่าง ๆ นอกจากสารหลักที่ประกอบเป็นน้ำยาชุบ โดยเฉพาะสารอินทรีย์หรือสารที่ลดแรงตึงผิว ซึ่งผสมอยู่ในน้ำยาเงา สารเคมีดังกล่าวมีผลต่อ ปริมาณค่า COD (Chemical Oxygen Demand) และค่า BOD (Biological Oxygen Demand) ยังมีน้ำยาเงาหลายประเภทที่ไม่ทราบส่วนผสมที่ชัดเจน เนื่องจากเป็นความลับทางการค้า และน้ำยาเงาเหล่านี้ผสมอยู่ในน้ำทิ้งที่มาจากการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า ดังนั้นกรณีที่จะต้องบำบัดทั้ง COD และ BOD ซึ่งมีปริมาณสูง เป็นการยากจะที่ใช้วิธีเดียวบำบัดแล้วได้ผลสุดท้ายที่ต้องการ บางครั้งจึงใช้ถึง 2 วิธี หรือมากกว่ามารวมกันในการบำบัด
หลักการของ Electrolytic Oxidation Method (EOM) เป็นการใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ผ่านลงไปในสารละลายอิเลคโตรไลท์ (น้ำทิ้งที่ต้องการบำบัด) ซึ่งบรรจุอยู่ภายในถัง โดยที่ขั้วบวกเป็นวัตถุที่ไม่ละลาย เช่น แท่งกราไฟท์ ขั้วลบควรเป็นสเตนเลส ปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ขั้วบวกจะทำการแยกสลาย สารที่ทำให้เกิด COD ที่ขั้วบวกเกิดก๊าซออกซิเจน มีผลดีต่อคุณลักษณะของน้ำทิ้ง ที่ขั้วลบเกิดก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งเป็นผลจากการแยกสลายสารเคมีบางตัวด้วย
ขั้วไฟฟ้าอีกประเภทหนึ่งก็คือ ตะกั่วเปอร์ออกไซด์ ซึ่งได้จากการเคลือบตะกั่วเปอร์ออกไซด์ลงบนไตตาเนียม แต่เป็นการยากที่จะหาวัสดุนี้ในเมืองไทย
ในทางทฤษฎีแล้วปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการแยกสลายสารที่ก่อให้เกิด COD ปริมาณ 1 กรัม คือ 3.35 แอมแปร์ ชั่วโมง (ที่แรงเคลื่อนไฟฟ้า 4 – 8 โวลท์) ในทางปฏิบัติสารอินทรีย์บางตัวแยกสลายได้ง่าย แต่บางตัวก็แตกตัวได้ยาก ดังนั้นประสิทธิภาพในการบำบัดจึงแตกต่างกัน
การบำบัด COD ด้วยวิธีนี้ เหมาะกับการบำบัดน้ำทิ้งที่มีความเข้มข้นของ COD สูง 5 กรัม / ลิตร หรือมากกว่า ยิ่งปริมาณ COD และ BOD สูง ก็ยิ่งจะได้ประสิทธิภาพของการแยกสลายสูงขึ้น ในทางกลับกันที่ความเข้มข้นต่ำ ประสิทธิภาพการแยกสลายก็จะต่ำและไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ
ในตารางที่ 1 แสดงผลการบำบัดน้ำเสียด้วยวิธี EOM จะเห็นได้ว่าปริมาณ COD ลดลงเป็นอย่างมาก แต่ก็ยังแตกต่างกันตามประเภทของน้ำทิ้ง
ตัวอย่างการคำนวณ
Basis 1 ลิตร ของน้ำทิ้ง
น้ำยาชุบทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้า (บริษัท ก) ค่า COD 40,000 พีพีเอ็ม หรือ 40,000 มิลลิกรัม / ลิตร
คิดป็น 40 กรัม / ลิตร
เมื่อบำบัดแล้วเหลือปริมาณ COD 230 พีพีเอ็ม หรือ 230 มิลลิกรัม / ลิตร
คิดเป็น 0.23 กรัม / ลิตร
ตารางที่ 1 การบำบัดน้ำเสียด้วย EOM
|
ประเภทของน้ำทิ้ง |
ค่า COD เริ่มต้น (พีพีเอ็ม) |
ค่า COD หลังการบำบัด |
ปริมาณกระแสไฟฟ้า แอมแปร์ – ชั่วโมง /ลิตร |
|
น้ำยาชุบทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้า (บริษัท ก) |
45,000 |
1,300 |
300 |
|
น้ำยาชุบทองแดงแบบไม่ใช้ไฟฟ้า (บริษัท ข) |
40,000 |
230 |
270 |
|
กรดซีตริก 100 กรัม /ลิตร |
45,000 |
1,000 |
300 |
|
กรด ไฮโปฟอสฟอรัส (1 โมล่าร์) |
33,000 |
140 |
300 |
ปริมาณ COD ที่แยกสลายไป 40 – 0.23 = 39.77 กรัม
ใช้ปริมาณกระแสไฟฟ้าไป 300 แอมแปร์–ชั่วโมง
ปริมาตรกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการแยกสลาย COD 1 กรัม
=
= 7.54 แอมแปร์–ชั่วโมง
ซึ่งจะเห็นได้ว่าเป็นค่าที่สูงกว่า ค่าของทางทฤษฎีที่ระบุไว้ 3.35 แอมแปร์– ชั่วโมง ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ทั้งนี้เป็นเพราะน้ำยาชุบทองแดงโดยไม่ใช้ไฟฟ้า ประกอบด้วย E.D.T.A (Ethylenediamine – tetra – acetic acid) ซึ่งเป็นสารกลุ่มชีเลท (Chelating agent ) ที่มีแรงยึดเหนี่ยวมากเมื่อไปเกาะเป็นสารประกอบเชิงซ้อนกับโลหะอื่น จึงทำให้ต้องใช้ปริมาณกระแสไฟฟ้ามากกว่าปกติในการแยกสลาย
โดยสรุปแล้วการใช้วิธี EOM บำบัดน้ำทิ้งที่มีปริมาณ COD สูง สามารถทำได้แม้ว่า ค่า COD ที่ได้หลังการบำบัดอาจยังไม่ตรงตามมาตรฐานน้ำทิ้ง แต่ก็เป็นจุดเริ่มต้นให้ใช้วิธีอื่นเข้าร่วม เช่น การบำบัดแบบชีวภาพต่อไป
เอกสารอ้างอิง
1. Waste Water treatment and Control in Plating Plants, Federation of Electroplating
Industry Association, Japan
