ศักยภาพของแคลเซียมคาร์บอเนตและแคลเซียมออกไซด์จากเปลือกหอยกัน (Geloina expansa) ในการดูดซับฟอสเฟตจากน้ำเสียในระบบจำลอง
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
การศึกษาประสิทธิภาพของวัสดุดูดซับที่ผลิตจากเปลือกหอยกัน (Geloina expansa) โดยเปรียบเทียบระหว่างแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) และแคลเซียมออกไซด์ (CaO) เพื่อประเมินความสามารถในการดูดซับฟอสเฟตภายใต้เงื่อนไขของ เวลา ปริมาณวัสดุดูดซับ ค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH) และพฤติกรรมการดูดซับตามแบบจำลองไอโซเทอม พบว่า เปลือกหอยกันมีองค์ประกอบของ CaCO3, CaO และสารอนินทรีย์รวม เท่ากับ 96.23±1.94, 55.54±0.17 และ 96.95±0.44% โดยน้ำหนัก ตามลำดับ ซึ่ง CaO จากเปลือกหอยมีประสิทธิภาพในการดูดซับฟอสเฟตสูงกว่า CaCO3 อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P<0.05) ในทุกสภาวะที่ศึกษา โดยสามารถดูดซับฟอสเฟตได้สูงถึง 98.19% ภายในเวลา 150 นาที และยังแสดงประสิทธิภาพดีมากในช่วง pH เป็นกลางถึงด่าง ในขณะที่ CaCO3 มีประสิทธิภาพสูงสุดเท่ากับ 31.02% ที่ pH 4 และประสิทธิภาพจะลดลงเมื่อค่า pH สูงขึ้น เมื่อพิจารณาในด้านปริมาณของวัสดุดูดซับ พบว่า CaO ในปริมาณต่ำก็สามารถดูดซับฟอสเฟตได้ในระดับสูง (93.81% ที่ 0.02 g/50 mL) ขณะที่ CaCO3 ยังด้อยกว่าในด้านปริมาณและความคงที่ของประสิทธิภาพ จากการวิเคราะห์สมการ Langmuir และ Freundlich isotherm แสดงให้เห็นว่า CaO มีคุณสมบัติการดูดซับแบบผิวเดียวที่มีประสิทธิภาพ (qmax = 131.58 mg/g, R² = 0.9637) และเหมาะสมต่อการดูดซับในระบบที่มีลักษณะพื้นผิวไม่สม่ำเสมอ ส่วน CaCO3 มีข้อจำกัดด้านพื้นที่ผิวและตำแหน่งดูดซับ การศึกษาชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่า การเปลี่ยนโครงสร้างของเปลือกหอยกันจาก CaCO3 ให้เป็น CaO จะช่วยเพิ่มศักยภาพในการดูดซับฟอสเฟตได้อย่างมีนัยสำคัญ แสดงถึงแนวทางในการใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือทิ้งทางทะเลเพื่อการจัดการมลพิษอย่างเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เอกสารอ้างอิง
กรมทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง. 2562. รายงานการใช้ประโยชน์ทรัพยากรชายฝั่งทะเลภาคใต้ตอนบน. กรุงเทพฯ: กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม.
กรมประมง. 2562. คู่มือการวิเคราะห์น้ำเพื่อการเพาะเลี้ยงและการตรวจรับรองมาตรฐานฟาร์ม. กรุงเทพ ฯ: กระทรวงเกษตรและสหกรณ์.
วิชัย ภู่งามดี. 2560. การจัดการทรัพยากรท้องถิ่นอย่างยั่งยืน: กรณีศึกษาหอยพื้นบ้านภาคใต้. มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์.
สำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร. 2564. ฐานข้อมูลเกษตรกรและการใช้วัสดุจากธรรมชาติ. กรุงเทพฯ.
สมพร จันทร์หอม. 2561. การใช้ประโยชน์จากเปลือกหอยในระดับชุมชน. วารสารเกษตรชุมชน. 12: 45–53.
เสาวภา ไวยสุศรี. 2559. การกำจัดฟอสเฟตในน้ำเสียโดยการดูดซับด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตและแคลเซียมออกไซด์จากเปลือกไข่ไก่. วารสารวิชาการพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. 3: 475-486.
ศักดิ์สิทธิ์ ฤกษ์หริ่ง, กังสดาลย์ บุญปราบ, ธีระพงศ์ ด้วงดี และจินตนา สและน้อย. 2567. ประสิทธิภาพในการดูดซับออร์โธฟอสเฟตด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตและแคลเซียมออกไซด์ที่ได้จากเปลือกหอยทะเล. ในการประชุมวิชาการนวัตกรรมเกษตรและทรัพยากรธรรมชาติ ครั้งที่ 3 ระหว่างวันที่ 14-15 สิงหาคม 2567 คณะทรัพยากรธรรมชาติ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ณ ศูนย์ประชุมนานาชาติฉลองสิริราชสมบัติครบ 60 ปี จ.สงขลา.
Addadi, L., and S. Weiner. 1997. Biomineralization: A pavement of structural complexity. Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 26: 127–152.
Cao, Y., X. Wu, B. Li, X. Tang, X. Lin, P. Li, H. Chen, F. Huang, C. Wei, J. Wei, and G. Qiu. 2023. Ca–La layered double hydroxide (LDH) for selective and efficient removal of phosphate from wastewater. Chemosphere. 325: 138378.
Chang, C. K., H. Tun, and C. C. Chen. 2020. An activity-based formulation for Langmuir adsorption isotherm. Adsorption. 26: 375-386.
Chen, H., M. Liu, and Q. Zhao. 2021a. Mechanical properties of Geloina expansa shell layers. Materials Science and Engineering. 52: 789-797.
Chen, H., Y. Zhao, J. Wang, and J. Zhang. 2021b. Enhancement of phosphate removal by using waste shell-derived CaO. Environmental Science and Pollution Research. 28: 10834–10844.
Chen, W. T., C. W. Lin, P. K. Shih, and W. L. Chang. 2012. Adsorption of phosphate into waste oyster shell: thermodynamic parameters and reaction kinetics. Desalination and Water Treatment. 47: 86-95.
Chen, Z., Y. Liu, S. Lu, and J. Zhang. 2021c. Effective removal of phosphate from aqueous solutions using porous calcium oxide derived from waste eggshells. Journal of Environmental Chemical Engineering. 9: 104753.
Chen, X., Q. Zhang, and D. Wu. 2020. Inorganic composition and potential uses of mollusk shells in environmental applications. Environmental Science and Pollution Research. 27: 34515–34525.
Correll, D. L. 1998. The role of phosphorus in the eutrophication of receiving waters: A review. Journal of Environmental Quality. 27: 261–266.
Crini, G., and E. Lichtfouse. 2019. Advantages and disadvantages of techniques used for wastewater treatment. Environmental Chemistry Letters. 17: 145–155.
Fan, H., J. Li, Q. Li, and H. Liu. 2011. Adsorption of phosphate onto aluminum and iron modified rice husk biochars. Bioresource Technology. 102: 5634–5638.
Foo, K. Y., and B. H. Hameed. 2010. Insights into the modeling of adsorption isotherm systems. Chemical Engineering Journal. 156: 2–10.
Hamestera, M. R. R., P. S. Balzera, and D. Beckerb. 2012. Characterization of calcium carbonate obtained from oyster and mussel shells and incorporation in polypropylene. Materials Research. 15: 204-208.
Ho, Y. S., and G. McKay. 1999. Pseudo-second order model for sorption processes. Process Biochemistry. 34: 451–465.
Kumaran, M., C. Ramachandran, and S. Prakash. 2021. Mangrove bivalves and their socio-economic roles in coastal livelihoods. Journal of Coastal Studies. 37: 145–156.
Langmuir, I. 1918. The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum. Journal of the American Chemical Society. 40: 1361-1403.
Li, R., J. J. Wang, Z. Zhang, and S. Liu. 2016a. Phosphate adsorption characteristics of calcium-based biochars from various feedstocks. Royal Society of Chemistry Advances. 6: 100791–100800.
Li, X., Y. Xie, F. Jiang, B. Wang, Q. Hu, Y. Tang, T. Luo, and T. Wu. 2020. Enhanced phosphate removal from aqueous solution using resourceable nano-CaO2/BC composite: Behaviors and mechanisms. Science of The Total Environment. 709: 136123.
Li, Y., B. Li, X. Liu, and T. Zhu. 2016b. Removal of phosphate from aqueous solution using calcium silicate derived from waste concrete. Journal of Environmental Management. 180: 59–65.
Limousin, G., J. P. Gaudet, L. Charlet, S. Szenknect, V. Barthès, and M. Krimissa. 2007. Sorption isotherms: A review on physical bases, modeling and measurement. Applied Geochemistry. 22: 249–275.
Liu, X., F. Shen, and X. Qi. 2019. Adsorption recovery of phosphate from aqueous solution by CaO-biochar composites prepared from eggshell and rice straw. Science of the Total Environment. 666: 694-702.
Masakun, S., F. Nualprasertsuk, and J. Salaenoi. 2026. Investigation of the effectiveness of sea purslane (Sesuvium portulacastrum) as phosphate adsorbent material. Results in Surfaces and Interfaces. 22: 100699.
Mohd Ariffin, M. Y., M. F. Azmi, and N. N. Shah. 2023. Status of edible bivalves and sustainability issues in Terengganu, Malaysia. Malaysian Fisheries Journal. 22: 11–19.
Mohd Zain, N., N. J. Md Salleh, N. F. Hisamuddin, N. Fatihah, S. Hashim, and N. H. Abdullah. 2022. Adsorption of phosphorus using cockle shell waste. Industrial and Domestic Waste Management. 2: 30-38.
Namasivayam, C., A. Sakoda, and M. Suzuki. 2005. Removal of phosphate by adsorption onto oyster shell powder—kinetic study. Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 80: 356–358.
Nayeem, A., F. Mizi, M. F. Ali, and J. H. Shariffuddin. 2023. Utilization of cockle shell powder as an adsorbent to remove phosphorus-containing wastewater. Environmental Research. 216: 114514.
Norazlimi, N. A., and R. Ramli. 2015. Community-based utilization of bivalves in Setiu Wetlands, Malaysia. Asian Journal of Environmental Management. 2: 23–31.
Oladoja, N. A., R. O. A. Adelagun, A. L. Ahmad, and I. A. Ololade. 2015. Phosphorus recovery from aquaculture wastewater using thermally treated gastropod shell. Process Safety and Environmental Protection. 98: 296-308.
Ong, L. H., and R. Rachmawati. 2023. The ecological role of mangrove bivalves in nutrient cycling. Asian Pacific Biodiversity. 18: 443–452.
Paradelo, R., M. Conde-Cid, L. Cutillas-Barreiro, M. Arias-Estévez, J. C. Nóvoa-Muñoz, E. Álvarez-Rodríguez, and A. Núñez-Delgado. 2016. Phosphorus removal from wastewater using mussel shell: Investigation on retention mechanisms. Ecological Engineering. 97: 558-566.
Prachayawarakorn, S., W. Chaiyasan, and K. Piyachomkwan. 2019. Characterization of organic matrix in periostracum of Geloina expansa shell. Kasetsart Journal Natural Science. 53: 12-20.
Rattanachot, W., S. Chanmuang, and W. Sinsakul. 2020. Utilization of bivalve mollusks in Thai coastal communities. Marine Science Review. 45: 129–137.
Sila, F., and M. Mustari. 2021. Habitat distribution and abundance of Geloina expansa in different intertidal zones. Journal of Coastal Research. 37: 366–372.
Silvia, L., A. Amilia, L. Awathifi, M. Mashuri, Z. Arifin, B. A. Subagyo, and M. Zainuri. 2020. The effect of variation concentration sodium hydroxide (NaOH) on the structure of calcium carbonate (CaCO3) based on natural sand. Key Engineering Materials. 860: 267-273.
Smith, V. H., G. D. Tilman, and J. C. Nekola. 1999. Eutrophication: impacts of excess nutrient inputs on freshwater, marine, and terrestrial ecosystems. Environmental Pollution. 100: 179–196.
Srisombat, L., S. Niyomwas, and S. Phongthai. 2018. Microstructure and mineral composition of Geloina expansa shell. Songklanakarin Journal of Science and Technology. 40: 789-796.
Tran, T. H., A. H. Le, T. H. Pham, D. T. Nguyen, S. W. Chang, W. J. Chung, and D. D. Nguyen. 2020. Adsorption isotherms and kinetic modeling of methylene blue dye onto a carbonaceous hydrochar adsorbent derived from coffee husk waste. Science of the Total Environment. 725: 138325.
Tran, T. T., N. N. T. Tran, S. Sugiyama, and J. C. Liu. 2021. Enhanced phosphate removal by thermally pretreated waste oyster shells. Journal of Material Cycles and Waste Management. 23: 177-185.
Trono, N. R., M. D. Santos, and E. Cebrian. 2020. Population structure and productivity of Geloina expansa in a mangrove forest of the Philippines. Philippine Journal of Science. 149: 85–93.
Wang, S., B. Gao, A. R. Zimmerman, Y. Li, L. Ma, W. G. Harris, and K. W. Migliaccio. 2019. Removal of arsenic by magnetic biochar prepared from waste biomass. Science of The Total Environment. 675: 196–206.
Xu, C., R. Liu, and L. Chen. 2023. Removal of phosphorus from domestic sewage in rural areas using oyster shell-modified agricultural waste–rice husk biochar. Processes. 11: 2577.
Yamsomphong, K., H. Xu, P. Yang, N. Yotpanya, T. Yokoi, and F. Takahashi. 2025. Transforming waste into wealth in sustainable shrimp aquaculture: Effective phosphate removal and recovery using shrimp shell-derived adsorbents. Separation and Purification Technology. 357: 129982.
Ye, H., Y. Jin, and X. Wang. 2017. Phosphate removal from aqueous solution using calcined calcium-rich materials. Desalination and Water Treatment. 59: 197–206.
Yeom, S. H., and K. Y. Jung. 2009. Recycling wasted scallop shell as an adsorbent for the removal of phosphate. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 15: 40–44.
Zeng, L., X. Li, and C. Gao. 2004a. Removal of phosphate from wastewater using calcium chloride modified zeolite. Journal of Environmental Sciences. 16: 912–915.
Zeng, L., X. Li, and J. Liu. 2004b. Adsorptive removal of phosphate from aqueous solutions using calcium-based materials. Water Research. 38: 1318–1326.
Zhang, G., H. Huang, X. Xu, Y. Wang, and Y. Tang. 2018. Insight into aragonite-to-calcite transformation of CaCO3 polymorphs. Crystals. 8: 161.
Zhang, Y., Y. Chen, Y. Zhao, and H. Liu. 2020a. Removal of phosphate from water using calcium carbonate derived from natural shells. Water, Air, & Soil Pollution. 231: 163.
Zhang, Y., D. He, and H. Lin. 2020b. Recycling waste seashells into eco-friendly bio-adsorbents for phosphate removal. Journal of Cleaner Production. 261: 121209.
Zhou, J., R. Liu, and W. Jin. 2018. Enhanced phosphate removal from water using modified calcium oxide particles: Equilibrium, kinetics, and mechanisms. Powder Technology. 338: 888–896.
Zhou, Y., Y. Wang, and J. Li. 2019a. Thermal decomposition and phase transformation of marine shell-derived calcium carbonate. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 138: 229–237.
Zhou, Y., L. Wang, and X. Li. 2019b. Structural composition of marine bivalve shells: A review. Marine Materials Science. 45: 123-135.
