Original Title: Carbonaized carbon aerogels derived from pomelo peels for sorption of some organic solvents
Source: doi.org/10.34044/j.anres.2024.58.1.09
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

អេរ៉ូជែលកាបូនដែលបានធ្វើកាបូននីយកម្មចេញពីសំបកក្រូចថ្លុងសម្រាប់ការស្រូបយកសារធាតុរំលាយសរីរាង្គមួយចំនួន

ចំណងជើងដើម៖ Carbonaized carbon aerogels derived from pomelo peels for sorption of some organic solvents

អ្នកនិពន្ធ៖ Thitiya Pung (Kasetsart University), Varangkana Jitchum (Kasetsart University), Sitthichok Srisang (Kasetsart University), Patchanee Vichitbandh (Kasetsart University), Thanawan Panich-pat (Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2024 Agriculture and Natural Resources

វិស័យសិក្សា៖ Environmental Science

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការលេចធ្លាយ ឬការបោះចោលសារធាតុរំលាយសរីរាង្គគីមី ដូចជា n-hexane បេនហ្សេន (Benzene) និងតូលុយអែន (Toluene) ចូលទៅក្នុងប្រភពទឹក បង្កឱ្យមានការបំពុលយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដល់ប្រព័ន្ធអេកូឡូស៊ី។ ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់សំណល់កសិកម្មដើម្បីបង្កើតជាវត្ថុធាតុស្រូបយកសារធាតុបំពុលទាំងនេះប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងចំណាយតិច។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានរៀបចំអេរ៉ូជែលកាបូន (PCA) ដោយប្រើប្រាស់សំបកក្រូចថ្លុង ឆ្លងកាត់ដំណើរការព្យាបាលតាមរយៈការសម្ងួតដោយបង្កក និងការធ្វើកាបូននីយកម្ម។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
PCA via Muffle Furnace at 300°C (Current Study)
អេរ៉ូជែលកាបូនសំបកក្រូចថ្លុង (ឡ Muffle Furnace សីតុណ្ហភាព ៣០០°C)
ចំណាយថាមពលតិច មិនត្រូវការបរិយាកាសឧស្ម័នអាសូត (N2) និងងាយស្រួលអនុវត្តក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ទូទៅដោយមិនមានភាពស្មុគស្មាញ។ មានសមត្ថភាពស្រូបយកទាបជាងការធ្វើកាបូននីយកម្មនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដោយសារមានការកកើតរន្ធញើស (Pores) មិនសូវបានពេញលេញ។ អាចស្រូបយកតូលុយអែន (Toluene) បាន ៧,៤៨ g/g និងអាចរក្សាសមត្ថភាពបាន ១០០% ក្រោយប្រើប្រាស់ឡើងវិញ ៥ ដង។
PCA via Tubular Furnace at 600-800°C (Zhu et al., 2017)
អេរ៉ូជែលកាបូនសំបកក្រូចថ្លុង (ឡ Tubular Furnace សីតុណ្ហភាព ៦០០-៨០០°C)
មានសមត្ថភាពស្រូបយកខ្ពស់ខ្លាំង ដោយសារសីតុណ្ហភាពខ្ពស់បង្កើតបាននូវរចនាសម្ព័ន្ធរន្ធញើសធំៗ និងផ្ទៃក្រឡាបានល្អប្រសើរ។ ចំណាយខ្ពស់លើឧបករណ៍ ត្រូវការថាមពលខ្លាំង និងចាំបាច់ត្រូវប្រើឧស្ម័នអាសូតដើម្បីការពារកុំឱ្យឆេះក្លាយជាផេះ។ អាចស្រូបយកតូលុយអែន (Toluene) បានក្នុងបរិមាណខ្ពស់រហូតដល់ ២២ ទៅ ២៧ g/g។
HPSA-1 modified Pomelo Peel Sponge Aerogel (Pung et al., 2022)
អេរ៉ូជែលអេប៉ុងសំបកក្រូចថ្លុងកែច្នៃជាមួយ HPSA-1
មិនត្រូវការដំណើរការដុតកាបូននីយកម្ម ដែលជួយសន្សំសំចៃថាមពលនិងពេលវេលា។ សមត្ថភាព និងប្រសិទ្ធភាពក្នុងការស្រូបយកសារធាតុរំលាយសរីរាង្គមានកម្រិតទាបខ្លាំង បើធៀបនឹងប្រភេទអេរ៉ូជែលកាបូន។ អាចស្រូបយកតូលុយអែន (Toluene) បានត្រឹមតែ ១,៧៧ ទៅ ២,២៤ g/g ប៉ុណ្ណោះ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះទាមទារឧបករណ៍មន្ទីរពិសោធន៍កម្រិតមធ្យមទៅខ្ពស់ ពិសេសម៉ាស៊ីនសម្រាប់បង្កក និងឡកម្ដៅ ព្រមទាំងឧបករណ៍វិភាគលក្ខណៈរូបសាស្ត្រកម្រិតខ្ពស់។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានអនុវត្តនៅប្រទេសថៃ ដោយប្រើប្រាស់សំបកក្រូចថ្លុងក្នុងស្រុក (Citrus maxima) និងសារធាតុគីមីគំរូក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍។ ដោយសារប្រទេសកម្ពុជាមានការដាំដុះក្រូចថ្លុងច្រើន (ឧទាហរណ៍៖ ក្រូចថ្លុងកោះទ្រង់នៅខេត្តក្រចេះ) លក្ខណៈសម្បត្តិគីមី និងរូបសាស្ត្រនៃសំបកក្រូចថ្លុងគឺមានភាពស្រដៀងគ្នាខ្លាំង ដែលធ្វើឱ្យលទ្ធផលនៃការសិក្សានេះមានភាពជឿជាក់ខ្ពស់ក្នុងការយកមកអនុវត្តជាក់ស្តែងនៅកម្ពុជាដោយគ្មានគម្លាតទិន្នន័យ (Data Bias) គួរឱ្យព្រួយបារម្ភឡើយ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រនេះមានសក្តានុពលខ្ពស់និងស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់កម្ពុជា ក្នុងការបំប្លែងសំណល់កសិកម្មឱ្យទៅជាសម្ភារៈមានតម្លៃសម្រាប់សម្អាតបរិស្ថានកខ្វក់។

សរុបមក ការច្នៃសំបកក្រូចថ្លុងជាអេរ៉ូជែលកាបូន មិនត្រឹមតែជាយុទ្ធសាស្ត្រគ្រប់គ្រងសំណល់ដ៏ល្អប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងផ្តល់នូវដំណោះស្រាយចំណាយតិចនិងមាននិរន្តរភាព សម្រាប់ការគ្រប់គ្រងការបំពុលទឹកនៅកម្ពុជា។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. រៀបចំនិងសម្អាតវត្ថុធាតុដើម: ប្រមូលសំបកក្រូចថ្លុង (យកតែសំបកពណ៌សផ្នែកខាងក្នុង) កាត់ជាដុំតូចៗទំហំ 3x3x1 cm លាងសម្អាត រួចយកទៅសម្ងួតក្នុងទូអាំង Hot-air oven នៅសីតុណ្ហភាព 100°C រយៈពេល 24ម៉ោង។
  2. ដំណើរការបង្កក និងសម្ងួត (Freeze-Drying): យកសំបកក្រូចទៅបង្កកក្នុងទូទឹកកកនៅសីតុណ្ហភាព -20°C រយៈពេល 24ម៉ោង បន្ទាប់មកប្រើម៉ាស៊ីន Freeze-dryer នៅសីតុណ្ហភាព -80°C រយៈពេល 48ម៉ោង ដើម្បីបូមជាតិទឹកចេញដោយរក្សារចនាសម្ព័ន្ធរន្ធញើស។
  3. ការធ្វើកាបូននីយកម្ម (Carbonization): ដាក់សំបកដែលសម្ងួតរួចចូលទៅក្នុងឡ Muffle furnace ដោយកំណត់សីតុណ្ហភាព 300°C (ដំឡើងកម្តៅ 5°C ក្នុងមួយនាទី) និងរក្សាកម្តៅនេះរយៈពេល 3ម៉ោង រួចទុកឱ្យត្រជាក់។
  4. ការកំណត់លក្ខណៈ និងការធ្វើតេស្តរចនាសម្ព័ន្ធ: សហការជាមួយមន្ទីរពិសោធន៍នៃវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យាកម្ពុជា (ITC) ឬ សាកលវិទ្យាល័យភូមិន្ទភ្នំពេញ (RUPP) ដើម្បីប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ SEM និង FTIR ក្នុងការពិនិត្យមើលរចនាសម្ព័ន្ធរន្ធញើស និងមុខងារគីមីនៃអេរ៉ូជែល។
  5. ការសាកល្បងសមត្ថភាពស្រូបយក និងប្រើប្រាស់ឡើងវិញ: ដាក់អេរ៉ូជែលកាបូនលើផ្ទៃទឹកដែលមានលាយប្រេង ឬសារធាតុរំលាយសរីរាង្គ រយៈពេល 20វិនាទី រួចថ្លឹងទម្ងន់ដើម្បីគណនាសមត្ថភាពស្រូបយក។ ដើម្បីប្រើប្រាស់ឡើងវិញ ត្រូវលាងសម្អាតវាជាមួយ Ethyl acetate ហើយសម្ងួតនៅ 120°C រយៈពេល 20នាទី។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Carbon aerogel (អេរ៉ូជែលកាបូន) ជាប្រភេទវត្ថុធាតុមានទម្ងន់ស្រាលបំផុត ដែលមានទម្រង់ជារចនាសម្ព័ន្ធបណ្តាញកាបូនបីវិមាត្រ មានរន្ធញើសតូចៗរាប់លាន និងមានផ្ទៃក្រឡាធំ ដែលអាចស្រូបយកសារធាតុបំពុលផ្សេងៗបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។ ដូចជាអេប៉ុងលាងចានដែលស្រាលមែនទែន ប៉ុន្តែវាផ្សំពីកាបូនសុទ្ធ និងមានរន្ធតូចៗរាប់លានសម្រាប់ជក់យកប្រេងនិងសារធាតុគីមី។
Freeze-drying (ការសម្ងួតដោយការបង្កក) វិធីសាស្ត្រក្នុងការទាញយកជាតិទឹកចេញពីវត្ថុធាតុណាមួយ ដោយការបង្កកវាជាមុនសិន រួចបូមយកសម្ពាធខ្យល់ចេញ (Vacuum) ដើម្បីឱ្យទឹកកកនោះប្រែជាចំហាយផ្ទាល់តែម្តងដោយមិនឆ្លងកាត់ទម្រង់ជារាវ ដែលជួយរក្សារចនាសម្ព័ន្ធដើមរបស់វត្ថុធាតុមិនឱ្យខូចទ្រង់ទ្រាយ។ ដូចជាការហាលសាច់ក្រកនៅលើភ្នំហិមៈ ដែលទឹកកកហើរចេញទៅក្នុងខ្យល់តែម្តង ធ្វើឱ្យសាច់ស្ងួតតែនៅរក្សារូបរាងប៉ោងដដែលមិនរួមតូច។
Carbonization (ការធ្វើកាបូននីយកម្ម) ដំណើរការនៃការដុតកម្ដៅវត្ថុធាតុសរីរាង្គ (ក្នុងករណីនេះគឺសំបកក្រូចថ្លុង) ក្នុងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដោយមិនមានអុកស៊ីហ្សែនគ្រប់គ្រាន់ ដើម្បីបំបែកសមាសធាតុផ្សេងៗនិងបំប្លែងវាឱ្យទៅជាវត្ថុធាតុដែលសម្បូរដោយកាបូន។ ដូចជាការយកអុសទៅដុតឱ្យក្លាយជាធ្យូង ប៉ុន្តែធ្វើឡើងក្នុងឡបិទជិតយ៉ាងប្រុងប្រយ័ត្នដើម្បីកុំឱ្យវាឆេះក្លាយជាផេះ។
Hydrophobic (ភាពមិនចូលទឹក) លក្ខណៈសម្បត្តិនៃវត្ថុធាតុដែលច្រានទឹកចេញ ឬមិនអនុញ្ញាតឱ្យទឹកជ្រាបចូល ប៉ុន្តែវាអាចអនុញ្ញាតឱ្យប្រេង ឬសារធាតុរំលាយសរីរាង្គផ្សេងទៀតជ្រាបចូលតោងជាប់បានយ៉ាងងាយ។ ដូចជាផ្ទៃនៃស្លឹកឈូក ដែលនៅពេលទឹកធ្លាក់មកវានឹងរមៀលចេញជាតំណក់មូលៗ មិនអាចធ្វើឱ្យស្លឹកសើមបានឡើយ។
Sorption capacity (សមត្ថភាពស្រូបយក) បរិមាណអតិបរមានៃសារធាតុរាវ (ដូចជាប្រេង ឬសារធាតុគីមី) ដែលវត្ថុធាតុមួយអាចបឺតស្រូប និងរក្សាទុកក្នុងខ្លួនវាបាន ដោយគិតជាសមាមាត្រធៀបនឹងទម្ងន់ដើមរបស់វត្ថុធាតុនោះផ្ទាល់។ ប្រសិនបើអេប៉ុងដែលមានទម្ងន់ ១ ក្រាម អាចបឺតទឹកបាន ១០ ក្រាម នោះមានន័យថាសមត្ថភាពស្រូបយករបស់វាគឺ ១០ ដងនៃទម្ងន់ខ្លួនវា។
Water contact angle (មុំទំនាក់ទំនងទឹក) រង្វាស់នៃមុំដែលបង្កើតឡើងនៅកន្លែងដែលដំណក់ទឹកប៉ះផ្ទៃវត្ថុណាមួយ។ បើមុំនេះធំជាង ៩០ ដឺក្រេ មានន័យថាផ្ទៃវត្ថុនោះមិនងាយឱ្យទឹកជ្រាបចូលទេ (Hydrophobic) ហើយបើមុំកាន់តែធំ វាកាន់តែច្រានទឹក។ ដូចជាការសង្កេតមើលរាងរបស់ដំណក់ទឹកលើកញ្ចក់រថយន្តដែលបានលាបថ្នាំការពារទឹក បើដំណក់ទឹកនៅរាងមូលក្លំមិនប្រឡាក់រាលលើកញ្ចក់ នោះមានន័យថាមុំទំនាក់ទំនងវាធំ។
Muffle furnace (ឡកម្ដៅអគ្គិសនីបិទជិត) ឧបករណ៍សម្រាប់ដុតកម្ដៅវត្ថុធាតុផ្សេងៗនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ខ្លាំង (រហូតដល់រាប់ពាន់អង្សាសេ) ដោយរចនាឡើងដើម្បីការពារមិនឱ្យវត្ថុដែលកំពុងដុតនោះប៉ះផ្ទាល់ជាមួយនឹងអណ្តាតភ្លើង ឬឧស្ម័នឆេះផ្សេងៗ។ ដូចជាឡដុតនំប៉័ង (Oven) ប៉ុន្តែវាប្រើប្រាស់សម្រាប់ដុតវត្ថុធាតុគីមីក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ដែលអាចឡើងកម្ដៅក្ដៅខ្លាំងមែនទែនដើម្បីដុតរបស់រហូតដល់ខ្លោចជាធ្យូង។
Specific surface area (ផ្ទៃក្រឡាជាក់លាក់) ទំហំផ្ទៃសរុបរបស់វត្ថុធាតុណាមួយ រាប់បញ្ចូលទាំងផ្ទៃខាងក្រៅ និងផ្ទៃខាងក្នុងរន្ធញើសល្អិតៗទាំងអស់របស់វា ក្នុងមួយឯកតាទម្ងន់ឬម៉ាស។ ផ្ទៃក្រឡាកាន់តែធំ វត្ថុនោះអាចមានកន្លែងសម្រាប់ចាប់យកសារធាតុផ្សេងៗបានកាន់តែច្រើន។ បើយើងបត់ក្រណាត់មួយផ្ទាំងធំឱ្យទៅជាដុំតូចមួយ ដុំក្រណាត់នោះនៅតែមានផ្ទៃធំដដែលសម្រាប់ជូតទឹក វត្ថុធាតុមានរន្ធញើសក៏មានលក្ខណៈស្រដៀងគ្នានេះដែរ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖