1. ปัญหาสิ่งแวดล้อมในปัจจุบันมีสาเหตุมาจาก
1.1. 1. การเพิ่มขึ้นของประชากร 2. การนำเทคโนโลยีชนิดต่างๆ มาใช้งาน 3. การดำเนินชีวิตและพฤติกรรมของมนุษย์
2. มลพิษ และ สารมลพิษ
2.1. มลพิษ (Pollution) = พิษที่เกิดจากความสกปรกซึ่งก่อให้เกิดความ เสียหาย ต่อสิ่งแวดล้อม
2.2. สารมลพิษ (Pollutant) = สารที่ก่อให้เกิดภาวะมลพิษ
3. น้ำ
3.1. แหล่งที่มาของสารมลพิษในน้ำ
3.1.1. • น้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรม (Industrial waste water) โลหะหนัก ตัวทำละลายอินทรีย์ • น้ำทิ้งตามบ้านเรือน และชุมชน (Domestic waste water) สารอินทรีย์ • น้ำทิ้งจากแหล่งเกษตรกรรม (Agricultural waste water) สารเคมีที่มี N, P ยามฆ่าแมลง
3.2. ประเภทของสารมลพิษในน้ำ
3.2.1. 1. กากของเสียที่ต้องการ O2 เพื่อสลายตัว
3.2.1.1. Oxidation reaction
3.2.1.1.1. สารอินทรีย (C, H, O) + O2--Bacteria-> CO2 + H2O
3.2.1.2. Dissolved Oxygen (DO)
3.2.1.2.1. = ปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำ ค่า DO สามารถใช้บอกคุณภาพน้ำได้
3.2.1.2.2. DO a 1/ ปริมาณของเสียที่ต้องการ O2
3.2.1.2.3. มลพิษทางน้ำเกิดขึ้นเมื่อ DO < 3 ppm
3.2.1.2.4. Maximum DO at 25oC = 8ppm
3.2.1.3. Biochemical Oxygen Demand(BOD)
3.2.1.3.1. = ความต้องการ O2 ทางชีวเคมีหรือปริมาณการใช้O2 (BOD) ในปฏิกิริยาออกซิเดชัน
3.2.1.3.2. BOD a ปริมาณของเสียที่ต้องการ O2
3.2.1.3.3. ค่า BOD นิยมวัดจากน้ำซึ่งเก็บไว้ 5 วันในตู้อบที่ 20 oC (BOD5)
3.2.1.3.4. ตัวอย่าง ค่า BOD ของน้ำชนิดต่าง ๆ (ppm)
3.2.1.4. Chemical Oxygen Demand (COD)
3.2.1.4.1. ปริมาณ O2 ที่สารออกซิไดส์เช่น K2Cr2O7 ต้องการใช้ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ทั้งหมด ในน้ำ (ทั้งที่ Bacteria ย่อยได้และไม่ได้)
3.2.1.4.2. โดยทั่วไป COD > BOD
3.2.1.5. Bacteria ที่ใช้ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำมี 2 ชนิด
3.2.1.5.1. Aerobic Bacteria
3.2.1.5.2. Anaerobic Bacteria
3.2.1.5.3. Aerobic Bacteria Anaerobic Bacteria C CO2 CH4 N NH3, HNO3 NH3, Amins S H2SO4 H2S (แก๊สไข่เน่า) P H3PO4 PH3
3.2.2. 2. อาหาร หรือ ปุ๋ยของพืช
3.2.2.1. น้ำจากการเกษตร
3.2.2.1.1. ปุ๋ยประกอบด้วย K, N, P
3.2.2.2. น้ำทิ้งจากบ้านเรือน
3.2.2.2.1. น้ำผงซักฟอก (มีฟอตเฟตอยู่ในรูป Na5P3O10) พืชน้ำสีเขียวเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว
3.2.3. 3. น้ำมันเชื้อเพลิง และ น้ำมันหล่อลื่น
3.2.3.1. เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ และยังปิดกั้นการถ่ายเท O2--> DO น้อยลง
3.2.4. 4. ความร้อน (Thermal Pollution)
3.2.4.1. ความร้อนเป็นสาเหตุของ
3.2.4.1.1. อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีในน้ำเพิ่มขึ้น การตายลงของสัตว์น้ำ DO น้อยลง
3.2.4.2. พรบ.โรงงานอุตสาหกรรม น้ำทิ้งต้องมี T < 40 oC
3.3. ความกระด้างของน้ำ (Hardness of Water)
3.3.1. เกิดจากการที่น้ำมี Ca 2+ , Mg 2+ ปะปนอยู่
3.3.2. ปัญหาของน้ำกระด้าง
3.3.2.1. 1. ทำให้สบู่ไม่มีฟอง
3.3.2.2. 2. ทำให้เกิดตะกรันในหม้อน้ำและท่อในโรงงาน
3.3.2.2.1. Ca2+ + 2HCO3-ต้ม-> CaCO3\/+ CO2 + H2O
3.3.2.3. ระดับความกระด้างของน้ำ จะรายงานในรูปของ CaCO3 ในหน่วย ppm ( ปริมาณ CaCO3 ในน้ำ 1 ล้านส่วน, mg/L )
3.3.3. การกำจัดความกระด้างของน้ำโดยวิธีการตกตะกอน
3.3.3.1. วิธีที่นิยมใช้ คือ Lime-Soda Process (เติม Ca(OH)2 & Na2CO3)
3.3.3.1.1. Ca2+ + 2 HCO3- + Ca(OH)2---> 2 CaCO3\/ + 2 H2O Ca2+ + 2 Cl- + Na2CO3--->CaCO3¯ + 2 Cl- + 2 Na+ CO3 2- + H2O<--->HCO3- + OH- Mg2+ + 2 OH- Mg(OH)2 \/
3.3.4. การกำจัดความกระด้างของน้ำโดยกะบวนการแลกเปลี่ยนไอออน
3.3.4.1. Ion Exchange Process = การแลกเปลี่ยนไอออนแบบผันกลับระหว่าง ไอออนที่มีอยุ่ในน้ำธรรมชาติกับไอออนที่เกาะกับเรซิน
3.3.4.2. Ion Exchange Resin
3.3.4.2.1. Cation Exchange Resin
3.3.4.2.2. Anion Exchange Resin
3.3.4.3. ในการกำจัดความกระด้าง จะใช้ Cation Exchange Resin (ที่นิยม คือ Zeolite, Na+ZeO-) แลกเปลี่ยน Ca2+ และ Mg2+ ในน้ำกระด้าง
3.3.4.3.1. 2 Na+ZeO- (s) + Ca2+(aq)---> Ca2+(ZeO-)2 (s) + 2 Na+ (aq)
3.4. การทำน้ำให้บริสุทธิ์และการกำจัดน้ำเสีย
3.4.1. การทำน้ำให้บริสุทธิ์
3.4.1.1. = การปรับปรุงคุณภาพน้ำจากธรรมชาติให้ดีขึ้น เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในการอุปโภค บริโภค
3.4.1.1.1. วิธีในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ ขึ้นกับ จะนำน้ำนั้นไปใช้ทำอะไร
3.4.1.1.2. การทำน้ำประปา
3.4.2. การกำจัดน้ำเสีย
3.4.2.1. = กระบวนการกำจัดสิ่งปฏิกูลออกจากน้ำเสียจาก แหล่งชุมชนและโรงงาน เพื่อปรับปรุงให้มีคุณภาพดีขึ้น
3.4.2.1.1. การทำลาย หรือแยกสิ่งสกปรกในน้ำทิ้งให้มีปริมาณลดลงจนอยู่ใน ระดับที่ไม่ก่อให้เกิดปัญหาน้ำเสีย
4. มลพิษทางอากาศ (Air Pollution)
4.1. ชั้นบรรยากาศที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของเรามากที่สุด ได้แก่ ชั้นโทรโปสเฟียร์ (Tropospere) เป็นบรรยากาศที่อยู่เหนือผิวโลกขึ้นไปในขอบเขต 10 ไมล์ ซึ่งประมาณ 90 % ของน้ำหนักบรรยากาศทั้งหมด
4.2. องค์ประกอบหลักของอากาศ N2 = 78 % O2 = 21 % CO2 = 0.03% ก๊าซอื่น ๆ = 0.97 %
4.3. ชนิดของมลพิษทางอากาศ
4.3.1. 1.) สารอนินทรีย์
4.3.1.1. สารอนินทรีย์ - Oxide ของ N , S , C เช่น NO ,NO2 ,SO2 ,SO3 ,CO ,CO2 - อื่น ๆ เช่น H2S , HF , NH3 , Cl2
4.3.2. 2.) สารอินทรีย์
4.3.2.1. - Hydrocarbon : Methane , Buthane , Octane , Benzene
4.3.3. 3.) paticulates
4.3.3.1. - ของแข็ง : ควัน เขม่า ฝุ่น ขี้เถ้า คาร์บอน ตะกั่ว - ของเหลว : ละอองน้ำ ละอองน้ำมัน ไอของกรดต่าง ๆ
4.4. 1. Carbonmonoxide, CO
4.4.1. แหล่งที่มา- การเผาไหม้อย่างไม่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิง
4.4.1.1. ปฏิกิริยาออกซิเดชันของก๊าซ CH4 โดย O2 ในอากาศ
4.4.1.1.1. CH4 + O2--> CO + 2 H2O
4.4.1.2. CO สามารถจับกับ Haemoglobin ในเลือดได้ดีกว่า O2 200 เท่า
4.4.1.2.1. Hb + O2 --->HbO2 CO + HbO2 <--->HbCO + O2
4.4.1.2.2. ถ้าได้ CO มากเกินจะต้องให้ O2 เพิ่ม
4.5. 2. Oxide ของ Sulfur (SO2)
4.5.1. เป็นก๊าซไม่มีสี ไม่ติดไฟ
4.5.1.1. แหล่ง
4.5.1.1.1. - โรงงานอุตสาหกรรม
4.5.1.1.2. - จากธรรมชาติ
4.6. 3. Oxide of Nitrogen (N2O, NO, NO2)
4.6.1. แหล่ง -
4.6.1.1. N2 + O2---> NO
4.6.1.2. NO--------> NO2 O2 or O3
4.7. 4. Particulates
4.7.1. อนุภาคแขวนลอยในอากาศ รูปของหยดของเหลวหรือของแข็ง เช่น ฝุ่นละออง เกสรดอกไม้ ควันไฟ วัตถุจากภูเขาไฟ จากปล่องโรงงาน
4.7.1.1. - aerosols จากท่อไอเสียรถยนต์ - ทำให้เกิดหลอดลมอักเสบ ปัญหาการหายใจ ทัศนวิสัย - ดูดกลืนลำแสง visible light และการกระจัดกระจายได้ - เกิดจาก asbestos ซึ่งเป็น : oxide ผสมของ S , Mg , Fe , Al , Ca , K , Na และ H2O - ปัญหาระบบหายใจ มะเร็งปอด โรค silicosis (เหมืองที่มี silica)
4.8. 5. สมอก (Smog) มี 2 แบบ
4.8.1. ก. ลอนดอนสมอก หรือสมอกคลาสสิก (Classic Smog)
4.8.1.1. ลอนดอน (England) กำมะถัน, SOx และ particulates การเผาไหม้ถ่านหินและเชื้อเพลิง เกิดอาการและปัญหาทางระบบหายใจ เกิดตอนเช้ามืดในเมืองอุตสาหกรรม
4.8.2. ข. ลอสแอนเจลิสสมอก หรือสมอกโฟโตเคมี (Photochemical smog)
4.8.2.1. ลอสแอนเจลิส (US) O3, NOx, HC, CO การเผาไหม้เชื้อเพลิงจากรถยนต์ แสบตา เกิดกลางวันซึ่งมีแดดจ้า (UV)
4.9. การควบคุมมลพิษทางอากาศ มี 2 วิธี
4.9.1. 1. การควบคุมสารมลพิษโดยการแยก แยก particulates
4.9.2. 2. การควบคุมมลพิษโดยการแลกเปลี่ยนสารมลพิษ ทั่วไปคือการออกซิไดส์ด้วยอากาศที่T สูง
4.9.2.1. 1.1) เครื่องแยกแบบไซโคลน (Cyclone Separator) ใช้แรงเหวี่ยง 1.2) เครื่องแยกแบบฉีดน้ำ (Wet Scrubber) ดูดอากาศเข้าไปผ่านที่ซึ่งมีละอองน้ำอิ่มตัว 1.3) เครื่องแยกแบบไฟฟ้าสถิตย์ (Electrostatic separator) ผ่านอากาศไปที่ขั้วอิเล็กโตรด 1.4) เครื่องแยกแบบใช้ผ้ากรอง (Fabric Filters) ใช้ผ้า หรือกระดาษสำหรับการกรอง
4.10. Greenhouse Effect
4.10.1. H2O CO2 CH4 NOx Halocarbon (Ex. CEC)
4.11. Ozone Depletion
4.11.1. CCl2F(g) ---u.v radiation--->CCl2F(g) + Cl(g)
4.11.2. ClO(g) + O(g) -------------> O2(g) + Cl(g)
4.11.3. Cl(g) + O3(g) -------------> ClO(g) + O2(g)
4.11.4. in sum 03+0--->02+02