การผลิตวัสดุคาร์บอนจากวัสดุเหลือทิ้งในโรงงานน้ำตาลเพื่อลดค่าสีน้ำเชื่อมดิบ

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อนำวัสดุเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตน้ำตาล ได้แก่ กากอ้อย กากหม้อกรอง และของผสมระหว่างกากอ้อย/กากหม้อกรอง ถูกนำมาผลิตเป็นวัสดุคาร์บอนที่มีความพรุน เพื่อนำกลับมาใช้ลดค่าสีน้ำเชื่อมดิบในกระบวนการ วัสดุดังกล่าวถูกนำไปผ่านกากคาร์บอไนช์ที่อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส โดยการใช้ความร้อนที่เหลือจากหม้อต้มไอน้ำ ตามด้วยการกระตุ้นด้วยไอน้ำที่เหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตไอน้ำที่อุณหภูมิ 700-900 องศาเซลเซียส ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ตัวอย่าง BA900 มีพื้นที่ผิวสูงที่สุดเท่ากับ 366.32 m[superscript2]/g ปริมาตรรูพรุน 0.105 cm[superscript3]/g และเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ย 2.51 นาโนเมตร เมื่อนำ BA900 มาทดสอบการลดค่าสีน้ำเชื่อมดิบ เปรียบเทียบกับการใช้เรซินซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ในกระบวนการฟอกสีน้ำตาลทั่วไป พบว่าค่าการดูดซับสูงสุด (Q[subscript m]) ที่คำนวณได้จากไอโซเทอร์มการดูดซับของ Langmuir ของเรซินทีค่าเท่ากับ 270.27 IU/g ในขณะที่ BA900 มีค่าเท่ากับ 178.57 IU/g จากการวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์ แสดงให้เห็นว่าการนำ BA900 มาใช้ทดแทนเรซินในกระบวนการลดค่าสีน้ำตาล แม้ว่าจะมีประสิทธิภาพในการลดค่าสีได้ต่ำกว่าเมื่อเทียบกันโดยน้ำหนัก แต่การใช้ BA900 ก็แสดงให้เห็นว่าเป็นการลงทุนที่ต่ำมีระยะเวลาคืนทุนเพียง 0.16 ปี พร้อมกับจุดแข็งของการนำวัสดุ ความร้อน และไอน้ำเหลือทิ้งในโรงงานมาใช้ให้เกิดประโยชน์ทางสิ่งแวดล้อม

The research aimed to study use the sugar industry produces various by-products, including bagasse, filter cake, and a mixture of bagasse/filter cake. In this study, these residues were used to make porous carbon materials for the decolorzation of raw sugar syrup during the refining process. The materials were carbonized at 500 degree Celsius Using waste heat from the steam boiler, followed by steam activation at 700-900 degree Celsius using excess steam from the steam generation process. The results indicated that the BA900 sample exhibited the highest surface area of 366.32 m[superscript2]/g, a total pore volume of 0.105 cm[superscript3]/g, and an average pore diameter of 2.51 nm. In a comparative decolorization study with commercial resin commonly used in sugar refining, the maximum adsorption capacity (Q[subscript m]) calculated from the Langmuir isotherm was 270.27 IU/g for the resin and 178.57 IU/g for BA900. Although BA900 had a lower adsorption capacity per unit weight, a techno-economic analysis demonstrated that replacing resin with BA900 is a cost-effective alternative in the sugar refining process. BA900 required significantly lower investment costs, with a payback period of only 0.16 year. In addition, utilizing residues, waste heat, and excess steam in the sugar factory emphasizes the environmental benefits and promotes the sustainability of the production process.