การพัฒนาอุปกรณ์กรองมลพิษอนุภาคดีเซลด้วยมัลไลท์รูปเข็มจากเถ้าแกลบ

Development of acicular mullite diesel particulate filter made from rice hull ash

Name: เอกวุฒิ แสนคำวงษ์

ThaSH: เครื่องยนต์ดีเซล -- การเผาไหม้

ThaSH: ขี้เถ้าแกลบ -- การใช้ประโยชน์

Sears: Rice hull ash -- Utilization

Sears: Diesel motor -- Combustion

Abstract: งานวิจัยนี้ศึกษาการพัฒนาอุปกรณ์กรองเขม่ามลพิษดีเซล (Diesel Particulate Filter: DPF) มัลไลท์แท่งเข็ม (Acicular mullite filter) จากเถ้าแกลบ (Fly ash) โดยการสังเคราะห์ด้วยกระบวนการเผาขึ้นรูป (Sintering process) เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ (Physical properties) ของ mullite filter โดยใช้ Scanning Electron Microscope (SEM) และ Transmission Electron Microscope (TEM) พบว่าตัวกรองมัลไลท์ (Mullite filter) สามารถสังเคราะห์ให้เกิดลักษณะโครงสร้างแท่งเข็มได้ ด้วยการเติมตัวเร่งปฏิกิริยา AlF₃ และ V₂O₅ ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยา AlF₃ จะช่วยให้ตัวอย่างหลังเผาขึ้นรูปเกิดโครงสร้างเข็มเบื้องต้น (Primary mullite crystals) ขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยา V₂O₅ จะช่วยให้ตัวอย่างเกิดโครงสร้างแท่งเข็มโตขึ้น (Secondary mullite crystals) โดยสภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการสังเคราะห์ตัวกรองมัลไลท์แท่งเข็มคือ อุณหภูมิในการเผาขึ้นรูป 1300 องศาเซลเซียส ระยะเวลาแช่ (Holding time) ที่อุณหภูมิสุดท้าย 1 ชั่วโมง ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา AlF₃ = 6 wt.% และ V₂O₅ = 7 wt.% มีค่า Aspect ratio เท่ากับ 7.16 ± 2.70 ไมโครเมตร และค่าความพรุนเท่ากับ 49.09% นอกจากนี้การศึกษาจลนพลศาสตร์เคมี (Chemical kinetics) ของอนุภาคเขม่ามลพิษ (คาร์บอนแบลค N330) บนตัวกรองมัลไลท์ โดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์โดยวิธีชั่งน้ำหนักเชิงความร้อน (Thermal gravity analysis: TGA) พบว่า อนุภาคเขม่ามลพิษจะสามารถเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันบนตัวกรองมัลไลท์แท่งเข็ม (Acicular mullite: ACM) ได้ดีกว่าตัวกรองมัลไลท์ (Mullite: ML) โดยค่าพลังงานกระตุ้น (Activation Energy: Ea) ที่ทำให้อนุภาคเขม่าเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันบนตัวกรอง ACM และ ML คือ 145 และ 154 kJ/mole ตามลำดับ จากผลการทดลองในงานวิจัยนี้สามารถใช้เป็นฐานข้อมูลที่เป็นประโยชน์ในการออกแบบและสร้างตัวกรองอนุภาคเขม่ามลพิษสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล เพื่อควบคุมมลพิษตามมาตรฐานยูโร ซึ่งจะมีผลบังคับใช้ในอนาคตอันใกล้

Abstract: This study concerns the development of the acicular mullite diesel particulate filter (DPF) using rice hull ash. The mullite filter was synthesized by sintering process. The physical properties of the mullite filter were investigated by using Scanning Electron Microscope (SEM) and Transmission Electron Microscope (TEM). The results suggested that the mullite filter was able to form the acicular structure with the AlF3 and V2O5 additives added. The AlF3 acted as a catalyst to support the formation of primary mullite crystal growth while V2O5 acted as the catalyst of secondary mullite crystals. The most appropriate conditions of the mullite filter were the sintering temperature of 1300 oC, holding time 1 h at the final temperature with the amounts of the catalyst addition of AlF3 at 6 wt.% and V2O5 at 7 wt.%. The aspect ratio and porosity value were 7.16 ± 2.70 µ m and 49.09% respectively. Additionally, the chemical kinetics of the particulate matter (PM) on the mullite filter was investigated using thermal gravity analysis (TGA). The results indicated that the particulate matter was able to undergo oxidation on the acicular mullite filter (ACM) at a higher rate than the mullite filter (ML). The activation energy (Ea) of the PM on ACM and ML filters were respectively 145 and 154 kJ/mole. This study has the potential to benefit in the design and creation of DPFs for diesel engines in order to meet stringent Euro emission standards.

สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: Lifelong@kmitl.ac.th

Name: จินดา เจริญพรพาณิชย์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Created: 2563

Modified: 2021-06-27

Issued: 2564-06-27

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต

Level: ปริญญาเอก

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

©copyrights สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Fulltext Eakkawut Saenkhumvong.pdf	21.4 MB	7	2024-04-22 15:23:02

ใช้เวลา

0.020678 วินาที