Original Title: Removal of Cu (II) and Zn (II) ions from wastewater by cassava (Manihot esculenta Cranz) waste biomass
Source: doi.org/10.46882/FAFT/1241
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការដកយកអ៊ីយ៉ុងទង់ដែង Cu (II) និងស័ង្កសី Zn (II) ចេញពីទឹកសំណល់ដោយប្រើជីវម៉ាសកាកសំណល់ដំឡូងមី (Manihot esculenta Cranz)

ចំណងជើងដើម៖ Removal of Cu (II) and Zn (II) ions from wastewater by cassava (Manihot esculenta Cranz) waste biomass

អ្នកនិពន្ធ៖ Horsfall, M. Jnr (University of Port Harcourt), Abia, A. A., Spiff, A.I.

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2020 (Frontiers of Agriculture and Food Technology)

វិស័យសិក្សា៖ Environmental Chemistry / Bioremediation

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការបំពុលទឹកសំណល់ឧស្សាហកម្មដោយសារលោហៈធ្ងន់គឺជាបញ្ហាបរិស្ថានដ៏ធ្ងន់ធ្ងរ ខណៈដែលវិធីសាស្ត្រប្រព្រឹត្តិកម្មបែបប្រពៃណីមានតម្លៃថ្លៃ ដែលទាមទារឱ្យមានការស្វែងរកដំណោះស្រាយចំណាយតិចដូចជាការប្រើប្រាស់កាកសំណល់កសិកម្ម។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានសាកល្បងសមត្ថភាពរបស់ជីវម៉ាសកាកសំណល់ដំឡូងមី (ទាំងប្រភេទមិនបានកែច្នៃ និងប្រភេទកែច្នៃដោយអាស៊ីត) ក្នុងការស្រូបយកអ៊ីយ៉ុងទង់ដែង និងស័ង្កសីពីសូលុយស្យុង និងទឹកសំណល់ពិតប្រាកដ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Untreated Cassava Waste Biomass
ជីវម៉ាសកាកសំណល់ដំឡូងមីមិនបានកែច្នៃ
ងាយស្រួលរក មានតម្លៃថោក និងមិនតម្រូវឱ្យមានការប្រើប្រាស់សារធាតុគីមីបន្ថែមសម្រាប់ការកែច្នៃ។ ជាជម្រើសដែលប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថានតិចតួចបំផុត។ សមត្ថភាពស្រូបយកលោហៈធ្ងន់មានកម្រិតទាបជាងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងជីវម៉ាសដែលបានកែច្នៃដោយអាស៊ីត។ សមត្ថភាពស្រូបយកអតិបរមា: Cu(II) ៧១,៣ mg/g និង Zn(II) ៤៣,៤ mg/g (ក្នុងសូលុយស្យុងអ៊ីយ៉ុងទោល)។
Acid-Treated Cassava Waste Biomass (Thiolation)
ជីវម៉ាសកាកសំណល់ដំឡូងមីដែលបានកែច្នៃដោយអាស៊ីត (ការបន្ថែម Thiol)
មានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ក្នុងការស្រូបយកលោហៈធ្ងន់ ដោយសារតែការបន្ថែមក្រុមមុខងារ Thiol ដែលជួយបង្កើនសមត្ថភាពចាប់យកលោហៈ (Binding sites)។ អាចទាញយកលោហៈមកវិញ និងប្រើប្រាស់ឡើងវិញបានច្រើនដង។ តម្រូវឱ្យប្រើប្រាស់សារធាតុគីមី (Thioglycollic acid) និងមានដំណើរការរៀបចំស្មុគស្មាញជាង ដែលបង្កើនថ្លៃដើមប្រតិបត្តិការ និងការគ្រប់គ្រងសំណល់គីមី។ សមត្ថភាពស្រូបយកអតិបរមា: Cu(II) ៨៥,២ mg/g និង Zn(II) ៥៨,១ mg/g (ក្នុងសូលុយស្យុងអ៊ីយ៉ុងទោល)។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះទាមទារឧបករណ៍មន្ទីរពិសោធន៍គីមីកម្រិតមធ្យមទៅខ្ពស់ និងសារធាតុគីមីសម្រាប់កែច្នៃ និងវិភាគលទ្ធផល។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងប្រទេសនីហ្សេរីយ៉ា ដោយប្រើប្រាស់សូលុយស្យុងទឹកសំណល់សំយោគ (Synthetic wastewater) នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ជាជាងការប្រើប្រាស់ទឹកសំណល់ពិតប្រាកដពីរោងចក្រផ្ទាល់។ ទោះបីជាប្រភេទកាកសំណល់ដំឡូងមីមានភាពស្រដៀងគ្នានឹងប្រទេសកម្ពុជាក៏ដោយ ទឹកសំណល់ជាក់ស្តែងនៅកម្ពុជាអាចមានសមាសធាតុគីមី កម្រិត pH និងការប្រកួតប្រជែងអ៊ីយ៉ុងផ្សេងៗគ្នា ដែលតម្រូវឱ្យមានការសាកល្បងបន្ថែមមុននឹងយកទៅអនុវត្តផ្ទាល់ក្នុងលក្ខខណ្ឌឧស្សាហកម្មពិតប្រាកដ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រនេះមានសក្តានុពលខ្ពស់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ដោយសារយើងមានផលិតកម្មដំឡូងមីយ៉ាងច្រើន និងមានបញ្ហាប្រឈមនឹងការគ្រប់គ្រងទឹកសំណល់ឧស្សាហកម្មធុនតូចនិងមធ្យម។

ការកែច្នៃកាកសំណល់ដំឡូងមីទៅជាសារធាតុចម្រោះលោហៈធ្ងន់ មិនត្រឹមតែជួយដោះស្រាយបញ្ហាទឹកសំណល់ប្រកបដោយនិរន្តរភាពប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងផ្តល់តម្លៃបន្ថែមផ្នែកសេដ្ឋកិច្ចដល់អនុផលកសិកម្មនៅកម្ពុជាទៀតផង។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះគីមីវិទ្យាបរិស្ថាន: និស្សិតគួរតែចាប់ផ្តើមដោយការអានការស្រាវជ្រាវទាក់ទងនឹងការស្រូបយកតាមជីវសាស្ត្រ (Biosorption) និងការកែច្នៃផ្ទៃជីវម៉ាស (Surface modification) ដោយប្រើប្រាស់ Google Scholar និង ResearchGate ដើម្បីយល់ពីយន្តការនៃប្រតិកម្មនិង Kinetic models ដូចជាការគណនា pKh និងការសាយភាយរបស់អាតូម (Particle-diffusion)។
  2. ប្រមូល និងរៀបចំជីវម៉ាសដំឡូងមី: ធ្វើការប្រមូលកាកសំណល់សំបកដំឡូងមីពីតំបន់កសិកម្ម (ឧ. ខេត្តបាត់ដំបង) រួចយកមកលាងសម្អាត សម្ងួតក្នុងទូអាំង (Oven) នៅសីតុណ្ហភាព 90°C រហូតដល់ស្ងួតល្អ និងកិនឱ្យម៉ត់តាមទំហំស្តង់ដារ (ឧទាហរណ៍ 100 µm) ដោយប្រើម៉ាស៊ីន Wiley Mill រួចរក្សាទុកក្នុងទូសម្ងួត (Desiccator)។
  3. សាកល្បងដំណើរការកែច្នៃដោយអាស៊ីត: អនុវត្តការត្រាំជីវម៉ាសក្នុងអាស៊ីត HNO3 កំហាប់ 0.3 M ដើម្បីធ្វើសកម្មភាព (Activation) និងសាកល្បងប្រើប្រាស់ Thioglycollic acid ក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍គីមី ដើម្បីបន្ថែមក្រុមមុខងារចាប់យកលោហៈធ្ងន់។ ត្រូវប្រុងប្រយ័ត្ន និងប្រើប្រាស់សម្ភារៈការពារសុវត្ថិភាព (PPE) ជានិច្ច។
  4. សាកល្បងជាមួយទឹកសំណល់ពិតប្រាកដ: ប្រមូលសំណាកទឹកសំណល់ពីតំបន់សេដ្ឋកិច្ចពិសេស ឬរោងចក្រឧស្សាហកម្ម រួចប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីន Flame Atomic Absorption Spectrometer (FAAS) ដើម្បីវាស់ស្ទង់ប្រសិទ្ធភាព និងសមត្ថភាពស្រូបយកអតិបរមា (Uptake capacity) របស់ជីវម៉ាស មុន និងក្រោយពេលចម្រោះ។
  5. សិក្សាពីសមត្ថភាពប្រើប្រាស់ឡើងវិញ (Desorption Study): រៀបចំប្រព័ន្ធជួរឈរក្រូម៉ាតូក្រាហ្វី (Chromatographic column) ដើម្បីសាកល្បងបញ្ចេញលោហៈពីជីវម៉ាសដោយប្រើសូលុយស្យុងអាស៊ីតស៊ុលផួរិក (H2SO4) កំហាប់ 0.1 M ។ ធ្វើការវាយតម្លៃលទ្ធភាពទាញយកលោហៈមកវិញ និងការប្រើប្រាស់ជីវម៉ាសឡើងវិញ ដើម្បីកំណត់ប្រសិទ្ធភាពផ្នែកសេដ្ឋកិច្ច។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Biosorption (ការស្រូបយកតាមជីវសាស្ត្រ) ដំណើរការដែលវត្ថុធាតុជីវសាស្ត្រ (ដូចជាកាកសំណល់រុក្ខជាតិ) ចាប់យកនិងរក្សាទុកអ៊ីយ៉ុងលោហៈធ្ងន់ពីក្នុងទឹកសំណល់នៅលើផ្ទៃរបស់វាដោយមិនប្រើប្រាស់ថាមពលមេតាប៉ូលីស (កើតឡើងលើកោសិកាងាប់)។ ដូចជាអេប៉ុងដែលបឺតស្រូបទឹកនិងរក្សាទុកធូលីដីជាប់នឹងសាច់របស់វាអញ្ចឹងដែរ។
Thiolation (ការបន្ថែមក្រុម Thiol) ដំណើរការកែច្នៃគីមីដោយប្រើអាស៊ីត Thioglycollic ដើម្បីបន្ថែមក្រុមស៊ុលហ្វួរ (-SH) ទៅលើផ្ទៃជីវម៉ាស ដែលជួយបង្កើនសមត្ថភាពទាក់ទាញនិងចាប់យកលោហៈធ្ងន់បានកាន់តែច្រើន។ ដូចជាការលាបកាវបន្ថែមលើក្រដាសស្អិត ដើម្បីឲ្យវាអាចចាប់យកសត្វល្អិតបានកាន់តែច្រើននិងជាប់ជាងមុន។
Desorption (ការបញ្ចេញមកវិញ / ការផ្ដាច់ចេញ) ដំណើរការបញ្ច្រាសនៃការស្រូបយក ដែលលោហៈធ្ងន់ត្រូវបានផ្ដាច់ចេញពីផ្ទៃជីវម៉ាសមកក្នុងសូលុយស្យុងវិញ (ជាទូទៅប្រើអាស៊ីតរាវ) ដើម្បីទាញយកលោហៈនោះមកវិញ និងអនុញ្ញាតឱ្យគេលាងសម្អាតរួចប្រើប្រាស់ជីវម៉ាសនោះឡើងវិញបាន។ ដូចជាការច្របាច់អេប៉ុងដែលជក់ទឹកពេញ ដើម្បីបញ្ចេញទឹកចោល រួចយកអេប៉ុងនោះទៅជូតសម្អាតទឹកដែលកំពប់ម្តងទៀត។
Uptake capacity (សមត្ថភាពស្រូបយក) បរិមាណអតិបរមានៃលោហៈធ្ងន់ (គិតជាមីលីក្រាម) ដែលអាចត្រូវបានស្រូបយកដោយជីវម៉ាសមួយក្រាម (mg/g) នៅពេលឈានដល់លំនឹង។ វាជារង្វាស់បង្ហាញពីប្រសិទ្ធភាពរបស់សារធាតុចម្រោះ។ ដូចជាចំណុះអតិបរមានៃអ្នកដំណើរដែលរថយន្តក្រុងមួយគ្រឿងអាចផ្ទុកបាន។
Fractional attainment of equilibrium (ការសម្រេចបានប្រភាគនៃលំនឹង) អត្រាធៀបរវាងបរិមាណលោហៈដែលត្រូវបានស្រូបយកនៅពេលវេលាជាក់លាក់ណាមួយ ធៀបទៅនឹងបរិមាណលោហៈសរុបដែលវាអាចស្រូបយកបាននៅពេលឈានដល់ចំណុចឆ្អែត (លំនឹង)។ ដូចជាការមើលភាគរយនៃការសាកថ្មទូរស័ព្ទ (ឧទាហរណ៍ ៥០% ធៀបនឹងពេលពេញ ១០០%)។
Flame Atomic Absorption Spectrometer (ម៉ាស៊ីនវិសាលគមន៍ស្រូបយកអាតូមិចដោយប្រើអណ្តាតភ្លើង) ឧបករណ៍មន្ទីរពិសោធន៍សម្រាប់វាស់កំហាប់នៃលោហៈជាក់លាក់ណាមួយនៅក្នុងសូលុយស្យុង ដោយប្រើពន្លឺនិងកម្តៅអណ្តាតភ្លើងដើម្បីបំបែកសមាសធាតុទៅជាអាតូមសេរី រួចវាស់បរិមាណពន្លឺដែលអាតូមនោះស្រូបយក។ ដូចជាការប្រើម៉ាស៊ីនស្កេនដើម្បីរាប់ចំនួនកាក់លោហៈជាក់លាក់ណាមួយ (ដូចជាកាក់ទង់ដែង) ដែលលាយឡំគ្នានៅក្នុងកាបូបមួយ។
Film-diffusion controlled (ការគ្រប់គ្រងដោយការសាយភាយតាមស្រទាប់ហ្វីលស្តើង) យន្តការមួយនៅក្នុងផ្នែកគីមីកាណេទិច (Kinetics) ដែលល្បឿននៃការស្រូបយកលោហៈត្រូវបានកំណត់ (ពន្យារពេល) ដោយការធ្វើដំណើររបស់អ៊ីយ៉ុងលោហៈកាត់តាមស្រទាប់ទឹកស្តើងៗ (Film) ដែលព័ទ្ធជុំវិញភាគល្អិតនៃជីវម៉ាស ជាជាងការជ្រៀតចូលទៅក្នុងភាគល្អិតដោយផ្ទាល់។ ដូចជាការដើរទិញអីវ៉ាន់ដែលចំណាយពេលយូរបំផុតមិនមែនពេលរើសអីវ៉ាន់ក្នុងហាងទេ តែជាពេលធ្វើដំណើរឆ្លងកាត់ផ្លូវដែលស្ទះចរាចរណ៍នៅមុខហាង។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖