รหสโครงการ SUT1-104-58-12-19

รายงานการวจย

การศกษาประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดเพอการบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮดทใชในหองปฏบตการกายวภาคศาสตร

(The efficiency of Nanoscale Zinc Oxide (nZnO) for remediation of formaldehyde solution in anatomical laboratories)

ไดรบทนอดหนนการวจยจาก มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

ผลงานวจยเปนความรบผดชอบของหวหนาโครงการวจยแตเพยงผเดยว

 

 

 

 

 

 

 

 

ก

รหสโครงการ SUT1-104-58-12-19

รายงานการวจย

การศกษาประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดเพอการบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮดทใชในหองปฏบตการกายวภาคศาสตร

(The efficiency of Nanoscale Zinc Oxide (nZnO) for remediation of formaldehyde solution in anatomical laboratories)

คณะผวจย

หวหนาโครงการ อาจารย ดร.ราเชนทร โกศลวตร

สาขาวชากายวภาคศาสตร ส านกวชาวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

ผรวมวจย ผชวยศาสตราจารย ดร.วราภรณ โกศลวตร

อาจารย ดร. วรรณา สายแกว

ไดรบทนอดหนนการวจยจากมหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ปงบประมาณ พ.ศ. 2558 ผลงานวจยเปนความรบผดชอบของหวหนาโครงการวจยแตเพยงผเดยว

ตลาคม 2558

 

 

 

 

 

 

 

 

ก

กตตกรรมประกาศ การศกษาวจยในครงนส าเรจลลวงได ตองขอขอบคณทกคนทเกยวของ และหนวยงานตางๆ ทใหการ

สนบสนน โดยเฉพาะอยางยง ศนยเครองมอวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนารโปรแกรมวชาวทยาศาสตรสงแวดลอม คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฎนครราชสมา

การวจยครงนไดรบทนอดหนนจากมหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ปงบประมาณ 2558

 

 

 

 

 

 

 

 

ข

บทคดยอ

การศกษาประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดการบ าบดน าสารละลายฟอรมาลดไฮด สารละลายฟอรมาลดไฮด เตรยมโดยการใชสารฟอรมาลดไฮด 40% ใหไดความเขมขนทตองการ คอ 100 ppm จาก Stock Standard 1,000 ppm การศกษาประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดการก าจดสารฟอรมาดไฮด การศกษาด าเนนการโดยเตมอนภาคนาโนซงคออกไซดทความเขมขนตางๆ (500, 1,000 และ 2,000 ppm) ทงไวในระยะเวลาทตองการ 30, 60 และ 90 นาท หลงจากนนวดปรมาณสารฟอรมาดไฮดทเหลอ โดยใชวธทาง Spectrophotometry วตถประสงคในการวจยในครงน เพอศกษาปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosages) ในการท าก าจด เพอก าหนดอตราการยอยสลาย (Degradation rate or Removal efficiency) และ อตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) โดยทดลองในสภาวะทไมม และมแสงแดด โดยภาวะไรแสงจะท าการหอหมภาชนะดวยกระดาษฟอยล ผลการศกษาในสภาวะไมมแสงแดด พบวา ประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการก าจดสารฟอรมาลดไฮดคอยขางต า ไดแก 7.76, 8.58 และ 9.29 ตามล าดบ (500, 1,000 และ 2,000 ppm) ในขณะทการทดลองโดยใชแสงแดดเปนตว Photocatalyst ผลของ Removal efficiency ไดเพมขนเปน 15.12, 17.92 และ 19.04 ตามล าดบ

จากผลการศกษา Optimum time ในสภาวะทมแสงแดด โดยม Removal efficiency สงสดทระยะเวลา 90 นาท ท 18.77 % ซงอาจถอไดวาไมสงมาก และใกลเคยงกบผลของระยะเวลา 60 นาท (17.92 %) ถาจะเพม Removal efficiency อาจตองเพมระยะเวลาในการท าปฏกรยานานกวา 90 นาท ซงอาจจะนานเกนไป จากการศกษาในครงนสรปไดวาการใชอนภาคนาโนซงคออกไซดในการก าจดกบสารฟอรมาดไฮด อาจมประสทธภาพไมสงมาก ถงแมจะใชแสงแดดเปนตวเรงปฏกรยา (Photocatalyst)

 

 

 

 

 

 

 

 

ค

Abstract This study aimed to investigate efficiency of zinc oxide nanoparticles for remediating

formaldehyde in water. Formaldehyde solution was prepared from stock standard 1,000 ppm in order to obtain a desired concentration 100 ppm as used in this experiment. A study was conducted by the addition of zinc oxide nanoparticles at different concentrations (500, 1,000 และ 2,000 ppm) for a period of time 30, 60 and 90 minutes. The concentration of formaldehyde was determined by means of spectrophotometry. The purposes of this research were to determine the optimum dosages, the degradation rate or removal efficiency and the kinetic removal rate. The experiments were carried out either with or without exposure to sunlight by wrapping with aluminum foil.

The result of the experiment without sunlight was found that the removal efficiency of nanoparticle zinc oxide in the removal of formaldehyde was quite low. There were 7.76, 8.58, and. 9.29, respectively (500, 1,000 and 2,000 ppm) while that with sunlight showed that the removal efficiency were higher. There were 15.12, 17.92 and 19.04 respectively.

The optimum time in the presence of sunlight was up to 90 minutes at 18.77%. This could be considered as a low rate of efficiency and it was slightly higher than that with a period of 60 minutes (17.92%). The removal efficiency may be increased by a longer period of time (more than 90 minutes). This may be too long. The study can be concluded that the use of zinc oxide nanoparticles to eliminate the formaldehyde was not much effective both with and without the exposure to sunlight as photocatalyst.

 

 

 

 

 

 

 

 

ง

สารบญ

หนา กตตกรรมประกาศ …………………………………………………………….…………. ก

บทคดยอภาษาไทย ……………………………………………………….…...………… ข

บทคดยอภาษาองกฤษ .……………………………………………………...…………. ค

สารบญ .………………………………………………………………………………………. ง

สารบญตาราง ……………………………………………………………….………..……. จ

สารบญภาพ ……………………………………………………………………..…………. ฉ

ค าอธบายสญลกษณ………………………………………………………………………. ช

บทท 1 บทน า ความส าคญและทมาของปญหาการวจย ………..……………………. 1

วตถประสงคของการวจย .………………………..………….…….………. 3

ขอบเขตของการวจย …………………..…………..…………..……………. 3

ประโยชนทไดรบจากการวจย ………..………………..…….……..……. 3

บทท 2 วธด าเนนการวจย

เครองมอและอปกรณ.………………………………………….……….……. 5

สารเคม.…………………………………………………………………........….. 5

วธด าเนนการวจย และวธวเคราะหขอมล……………………..………. 5

บทท 3 ผลการวจย การศกษาคณลกษณะและคณสมบตของ อนภาคนาโนซงคออกไซด……………………………………………………. 8

การศกษาประสทธภาพอนภาคนาโนซงคออกไซดตอการบ าบด สารละลายฟอรมาดไฮด…...……………………………………….…………. 13

บทท 4 บทสรป

สรปผลการวจย ………….….………………………………………………….. 17

ขอเสนอแนะ .…………………..……………………….……………………….. 18

บรรณานกรม ………………………………..……………………………..……………….. 19

ประวตผวจย ……………………………………..……………………..…….………………. 21

 

 

 

 

 

 

 

 

จ

สารบญตาราง

หนา ตารางท 1 แสดงผลของ Kinetic removal rate of formaldehyde removal ……….………… 15

 

 

 

 

 

 

 

 

ฉ

สารบญภาพ

หนา ภาพท 1 สตรโครงสรางของฟอรมาลดไฮด…………………....………………………………….……. 2

ภาพท 2 ลกษณะรปรางและขนาดอนภาคนาโนซงคออกไซดดวยเครอง SEM …………... 9

ภาพท 3 ลกษณะรปรางและขนาดอนภาคนาโนซงคออกไซดเครอง TEM ….……………… 10

ภาพท 4 แสดงกราฟมาตรฐานของสารละลายฟอรมาดไฮด…………………………..…..………. 11

ภาพท 5 แสดงผลปรมาณสารฟอรมาดไฮด ในการทดลองในสภาวะไมมแสงแดด..………. 12

ภาพท 6 แสดงผลปรมาณสารฟอรมาดไฮด ในการทดลองในสภาวะทมแสงแดด .………. 13

ภาพท 7 แสดงอตราการยอยสลาย (Degradation rate or Removal efficiency) และอตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate)………………………… 15

ภาพท 8 แสดงผล Kinetic removal rate of formaldehyde removal ……………….. 16

 

 

 

 

 

 

 

 

ช

ค าอธบายสญลกษณ nZnO = Nano Zinc Oxide TEM = Transmission Electron Microscopy SEM = Scanning Electron Microscopy ppm = Part Per Million

 

 

 

 

 

 

 

 

บทท 1 บทน า

1.1 ความส าคญและทมาของปญหาทท าการวจย สารเคมอนตราย ถกน ามาใชเพอกจกรรมตางๆ มากมายทงในภาคอตสาหกรรมและเกษตรกรรมสารเคมอนตรายเหลานปนเปอนสสงแวดลอมทงในแหลงน า และดนถอเปนปญหาทางสงแวดลอมซงทวโลกตระหนกและใหความส าคญรวมทงประเทศไทยซงมการปนเปอนของสารอนตรายหลายชนด อาทเชน สารปราบศตรพช ของเสยจากขบวนการปโตรเคม สารเคมจากอตสาหกรรม สารเคมทใชในหนวยงานทหาร เปนตน เนองจากปญหานสงผลกระทบตอสขภาพอนามยของประชาชน เศรษฐกจ สงคม และทรพยากรธรรมชาต ทงโดยตรงและโดยออม

ฟอรมาลดไฮด (Formaldehyde; HCHO) เปนสารไมมส ระเหยงายในอากาศ แตมกลนฉน ถกน ามาใชในการผลตเมดพลาสตก, สารฆาเชอรา และใชในอตสาหกรรมกระดาษ เปนตน (Kumar et al. 2007, Tejado et al. 2007) ปจจบนฟอรมาลดไฮดถกน ามาใชอยางแพรหลายในการรกษาตวอยางเนอเยอสตว รวมทงใชการดองรางอาจารยใหญ หรอเกบรกษาอวยวะตางๆ เพอใชในการเรยนการสอนนกศกษาแพทย และมการใชในปรมาณมาก สารละลายฟอรมาลดไฮดทใชในการดอง ถกเรยกวา ฟอรมาลน (Formalin) ซงมความเขมขนฟอรมาลดไฮด 37 % โดยน าหนกตอปรมาตรตวท าสารละลาย (w/v) หรอ 40 % โดยปรมาตรตอปรมาตรตวท าสารละลาย (v/v) โดยทวไปฟอรมาลนมกถกเตม เมทานอล (Methanol) ลงไป 10-12 % เพอปองกนไมใหเกดปฏกรยาออกซเดชนเกดการเปลยนรปไปเปนกรดฟอรมก (Formic acid) ซงมพษรนแรงมากกวาและปองกนการ Polymerization ฟอรมาลดไฮดเปนททราบกนดวาเปนสารเคมทกอใหเกดพษ เปนสารกอมะเรง และ ทมผลระคายเคองตอตาและระบบทางเดนหายใจ

สารละลายฟอรมาลดไฮด หากถกทงไปสสงแวดลอม อาจท าใหเกดการปนเปอนในแหลงน า และดนได นอกจากนนอาจท าใหเกดมลพษในอากาศ มผลกระทบตอสขภาพของมนษยได ดงนนสารละลายฟอรมาดไฮด ควรถกบ าบด หรอ ท าใหเปนสารละลายทเจอจาง กอนทงลงสระบบน าทง การบ าบดอาจท าไดหลายวธ เชน การใชสารเคม, Anaerobic biological methods, aerobic treatment systems หรอ wetland systems เปนตน (Baraka et al. 2007, Herrera et al. 2008, Qaderi et al. 2011) รวมทงเรวๆ น มการใชวสดเหลอใชทางการเกษตรในการบ าบดฟอรมาลดไฮด (Zeng et al. 2014) การบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮด ทมปรมาณมากจงตองเปนวธบ าบดทมประสทธภาพ รวดเรว และประหยด

นาโนเทคโนโลยเปนเทคโนโลยทไดรบความสนใจส าหรบการศกษาในปจจบน (Masciangioli and Zhang 2003) ไมวาจะเปนในดานการแพทย วทยาศาสตร และอตสาหกรรม นาโนเทคโนโลยเปนอกทางเลอกหนงทถกน ามาใชเพอใหเหนผลสมฤทธในเวลาทเรวกวาเทคโนโลยชวภาพ นาโนเทคโนโลย คอเทคโนโลยทเกยวของกบกระบวนการจดการ การสราง หรอการวเคราะห วสด อปกรณ เครองจกรหรอผลตภณฑทมขนาดเลกมาก ๆ ในระดบนาโนเมตร (ประมาณ 1-100 นาโนเมตร) (El-Shall et al. 1995, Abdullah et al. 2004) อนภาคขนาดนาโนถกน ามาประยกตใชในงานทางดานสงแวดลอม เชนการน ามาประยกตใชกบวสดตางๆ การบ าบดสารปนเปอนในสงแวดลอม สารทมอนภาคขนาดนาโน ทมรายงานวาน ามาใชในการบ าบดสารเคมตกคางในสงแวดลอม ไดแก Nano Zero Valent Iron (nZVI) (Welch 2007) และ นาโนซงคออกไซด (nZnO) เปนตน อนภาคขนาดนาโนของซงคออกไซด ซงคออกไซด (ZnO) เปนสารเคมทมความสามารถในการเปนตวเรงปฏกรยา (Catalyst) และถกใชเปนตวเรงปฏกรยาดวยแสง (Fouad et al.2006, Spanhel

 

 

 

 

 

 

 

 

2

and Anderson 1991 Yadollah et al. 2012) ซงคออกไซดจงถกศกษาวจย ในการน ามาใชเพอเปนตวเรงปฏกรยาในการบ าบดสารเคม

ดงนนจงเปนทนาสนใจ ถงการศกษาวจยและพฒนานาโนเทคโนโลย และเพอทราบถงศกยภาพและความเปนไปไดของการน านาโนเทคโนโลย หรอการน านาโนซงคออกไซดมาบ าบดฟอรมาลนทใชในการดองอวยวะ หรอ รางอาจารยใหญ ซงจะใชความเขมขนฟอรมาลน 10 % ซงจะมความเขมขนของสารฟอรมาลดไฮด 4.0 % ในน า ซงในแตละปมการใชเปนปรมาณทมาก โดยเฉพาะในสถาบนการศกษาทมการเรยนการสอนในสาขาแพทยศาสตรและวทยาศาสตรสขภาพ

ฟอรมาลดไฮด (Formaldehyde) มสตรทางเคม HCHO หรอ CH2O เปนสารจ าพวกอลดไฮด มสถานะเปนกาซทระเหยไดงาย ไมมส ชอในระบบ IUPAC ของฟอรมาลดไฮด คอ Methanal เปนสารเคมทกอใหเกดพษ เปนสารกอมะเรง และทมผลระคายเคองตอตาและระบบทางเดนหายใจ (Kumar et al. 2007, Tejado et al. 2007) มสตรโครงสรางคอ

ภาพท 1 สตรโครงสรางของฟอรมาลดไฮด

จากงานวจยเกยวกบการบ าบดน าทปนเปอนฟอรมาลดไฮด ไดถกรายงานวา มศกษาโดยใชวธ Biological aerated filter (BAF) และ Wetland reactors โดย Herrera Melian และคณะ ซงพบวาทง 2 วธดงกลาวสามารถน ามาใชในการบ าบดน าทปนเปอนฟอรมาลดไฮดไดอยางมประสทธภาพ แตการบ าบดดวยวธการนอาจตองมการลงทนทสงในการสรางเครองมอ หรอ Reactors

ในขณะทการศกษาประสทธภาพในการบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮดโดยใชวธ Aerobic biological treatment systems เปรยบเทยบระหวาง 2 ระบบ คอ Moving Bed Biofilm (MMBR) และ Sequencing Batch Reactors (SBR) ผลการวจยดงกลาวพบวา ประสทธภาพในการบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮดโดยวธ SBR ดกวา MBBR ในขณะทสถาบนการศกษาในประเทศไทย กมโครงการใชสารแอมโมเนยมไฮดรอกไซด เพอการบ าบดน าเสยทปนเปอนฟอรมาลดไฮด (มหาวทยาลยมหดล, 2010) กอนทงลงสสงแวดลอม จะเหนไดวา ความพยายามในการศกษาวจยการบ าบดน าทปนเปอนฟอรมาลดไฮด ยงมรายงานการวจยทไมมาก และมขอจ ากด ทงนเนองมาจากปรมาณสารละลายทมากในรปของน าทง วธการทอาจซบซอน มการลงทนทสง หรอ อาจใชเวลานานในการบ าบด ในทางปฏบตหากสารฟอรมาลดไฮดมปรมาณมาก อาจวาจางบรษทเอกชนในการบ าบด และท าลายสารพษดงกลาว

อนภาคขนาดนาโน (Nanoparticles) คอ วสดหรออนภาคทมขนาดในชวงนาโนเมตร คอระหวาง 1 ถง 100 นาโนเมตร (nm) หรอแสดงในรปของมาตรฐานสากลในรป 10-9 ของเมตรน เมอเทยบขนาดสงทเรามองเหนเชนเสนผม มขนาดเทากบ 80,000 นาโนเมตร อนภาคของนาโนหลายชนดทถกน ามาใชในงานทางดาน

 

 

 

 

 

 

 

 

3

สงแวดลอม เชน การน าอนภาคเหลกนาโน (nZVI particles) มาใชในการบ าบดน าเสยหรอปนเปอนสารเคม (Jiamjitrpanich et al. 2009, Jiamjitrpanich et al. 2010, Jiamjitrpanich et al. 2012) รวมถงการออกแบบหรอการประดษฐเครองมอเพอใชสรางหรอวเคราะหวสดในระดบทเลกมากๆ เชน การจดอะตอมและโมเลกลในต าแหนงทตองการไดอยางถกตองแมนย า สงผลใหโครงสรางของวสดหรออปกรณมคณสมบตพเศษขนไมวาทางดานฟสกส เคม หรอชวภาพ และสามารถน าไปใชใหเกดประโยชนได (Masciangioli and Zhang, 2003) อนภาคของนาโนหลายชนดทถกน ามาใชในงานทางดานสงแวดลอม เชน การน าอนภาคเหลกนาโน (nZVI particles) มาใชในการลดปรมาณสารไตรในโตรโทลอนในน า (Jiamjitrpanich et al., 2009, Jiamjitrpanich et al., 2010, Jiamjitrpanich et al., 2012, Prashant et al. 2003, Welch, 2007)

นาโนซงคออกไซด (nZnO) คอ อนภาคขนาดนาโนของซงคออกไซด ซงคออกไซด (ZnO) เปนสารเคมทมความสามารถในการเปนตวเรงปฏกรยา (Catalyst) และถกใชเปนตวเรงปฎกรยาดวยแสง นาโนซงคออกไซดไดถกน ามาใชในการบ าบดสารปนเปอนทเปนพษในสงแวดลอม ดงนนโครงการวจยในครงน จงไดประยกตการใชนาโนซงคออกไซดมาบ าบดฟอรมาลนทใชในการดอง เกบรกษาอวยวะ หรอรางอาจารยใหญ ซงเตรยมจากฟอรมาลน 40 หรอ 40 % สารฟอรมาลดไฮด (v/v) ทจ าหนายทวไปในทองตลาดในถงขนาด 20-25 ลตร ในแตละปมการใชเปนปรมาณทมาก การน านาโนซงคออกไซด มาบ าบด เพอบ าบดสารฟอรมาลดไฮด ลดความเปนพษ และเพอลดปรมาณสารฟอรมาลดไฮด กอนทงลงสสงแวดลอม

1.2 วตถประสงคของการวจย วตถประสงคหลก

เพอการประยกตใชนาโนเทคโนโลย (อนภาคนาโนซงคออกไซด; Nano Zinc Oxide; nZnO) ในการบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮด 4.0 % (10 % Formalin) ในน า

วตถประสงครอง 4.1 เพอศกษาปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosages) ของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบด

สารฟอรมาลดไฮดในน า 4.2 เพอศกษาประสทธภาพการบ าบด (Removal efficiency) และอตราการก าจดเคลอนท (Kinetic

Removal Rate) ของสารฟอรมาลดไฮดในน าโดยอนภาคนาโนซงคออกไซด 4.3 เพอศกษาความสามารถในการเปนตวเรงปฏกรยาดวยแสงของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการ

บ าบดสารฟอรมาดไฮดในน า 1.3 ขอบเขตของการวจย การศกษาประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดการบ าบดน าปนเปอนสารฟอรมาลดไฮดเปนการวจยในระดบหองปฏบตการ (Laboratory-scale) โดยการใชสารละลายฟอรมาลดไฮด ทเกดจากการเตรยมทความเขมขน 4.0 % ในตวท าละลาย DI water โดยเตรยมจากสารละลายฟอรมาลดไฮดทมความเขมขนตงตน 40 % (Formalin 40) น ามาบ าบด โดยท าปฏกรยาดวยอนภาคของนาโนซงคออกไซด ซงการวจยนจะแปรผนปรมาณของอนภาคนาโนซงคออกไซดทใช เพอประเมนและก าหนดก าหนดปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosages) ในการท าปฏกรยา แปรผนระยะเวลาในการท าปฏกรยา เพอก าหนดประสทธภาพการบ าบด (Removal efficiency) และ ศกษาอตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) รวมทงการทดลองภายใตสภาวะทมแสงและไมมแสง เพอศกษาความสามารถในการเปนตวเ รงปฏกรยาดวยแสงอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบดสารฟอรมาลดไฮดในน า

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1.4 ประโยชนทไดรบจากการวจย 1. แกปญหาในการด าเนนงานของหนวยงานทท าการวจย : ท าใหเพมศกยภาพในการผลตผลงานวจย

และพฒนาศกยภาพของนกวจยทมอย 2. เปนองคความรในการวจยตอไป: ไดรบองคความรใหมในการการประยกตใชนาโนเทคโนโลย

(อนภาคนาโนซงคออกไซด; Nano Zinc Oxide; nZnO) ในการบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮด 3. บรการความรแกประชาชน: การเผยแผผลงานวจยทไดจะเปนการกระตนใหประชาชนเหน

ความส าคญและประโยชนของการเทคโนโลยนาโนมาใชฟนฟสภาพสงแวดลอม 4. เปนประโยชนตอประชากรกลมเปาหมาย: ทงนเพอความเปนดอยดและสขภาพทดของประชาชน

อยางยงยน การเผยแผผลงานวจยทไดและใหความรแกประชาชนจะท าใหประชาชนตระหนกถงปญหาสงแวดลอมและการแกไขปญหามลพษสงแวดลอม

5. การประยกตใชนาโนเทคโนโลย (อนภาคนาโนซงคออกไซด; Nano Zinc Oxide; nZnO)ในการบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮด ซงสามารถประยกตใชกบหนวยงานตางๆ เชน มหาวทยาลย โรงพยาบาล โรงงานอตสาหกรรม สถาบนการศกษา เปนตน

6. เปนการลดผลกระทบตอสงแวดลอมและปองกนสขภาพอนามยของประชาชน นอกจากนยงชวยลดปญหาดานสงแวดลอมและท าใหเกดการพฒนาทรพยากรทยงยน

7. เผยแพรในวารสารภายในประเทศและระดบนานาชาต และชวยใหประเทศไทยมแนวทางการพฒนาการบ าบดและการปฏบตการแกไขน าทปนเปอนของสารเคมอนตราย

 

 

 

 

 

 

 

 

5

บทท 2

วธด าเนนการวจย เครองมอและอปกรณ

1. Transmission Electron Microscopy (TEM) JEOL รน JEM-2010 2. Scanning Electron Microscopy (SEM) JEOL รน JCM-6010 LV 3. QuantaChome Autosorb analyzer รน Autosorb I 4. X-ray Fluorescence Energy Dispersive Spectrometer รน XGT-5200 (XRF) 5. Spectrometer Thermo Scientific รน Genesys 20 6. Vortex mixer 7. Lux Meter: Didicon LX-50 8. Thermometer 9. pH meter: Index ID 1000 10. PTFE syringe filter (0.4 µm) 11. Volumetric flask 12. Beakers 13. Petri disks 14. Aluminum foil

สารเคม

1. 10% Formalin (4% Formaldehyde) 2. Nano Zinc Oxide: nZnO: SIGMA-ALDRICH 3. DI water 4. Ammonium acetate 5. Acetic acid 6. Acetylacetone 7. Distilled water

วธด าเนนการวจย และวธวเคราะหขอมล การศกษาประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดการบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮด เปนการวจยในระดบหองปฏบตการ (Lab-scale) โดยการใชสารละลายฟอรมาลดไฮดทเกดจากการเตรยมทความเขมขน 4.0% ใน DI Water น ามาบ าบด และท าปฏกรยาดวยอนภาคของนาโนซงคออกไซด ซ งการวจยนจะแปรผนปรมาณของอนภาคนาโนซงคออกไซดทใช เพอประเมนและก าหนดก าหนดปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosages) ในการท าปฏกรยา แปรผนระยะเวลาในการท าปฏกรยา เพอก าหนดประสทธภาพการบ าบด (Removal efficiency) และ อตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) การทดลองภายใตสภาวะทมแสงและไมมแสง เพอศกษาความสามารถในการเปนตวเรงปฏกรยาดวยแสงอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบดสารฟอรมาลดไฮดในน า วธการด าเนนการวจยมดงน

 

 

 

 

 

 

 

 

6

1. การศกษาคณสมบตของอนภาคนาโนซงคออกไซด

คณสมบตของอนภาคนาโนซงคออกไซดทจะน ามาใชในการวจยบรรจขวดขนาดน าหนก 10 กรม ของบรษท SIGMA-ALDRICH คณลกษณะทท าการศกษาไดแก

1.1.ลกษณะรปรางของอนภาคนาโนทงภาคตดขวางและสามมต โดยการตรวจสอบดวย Transmission Electron Microscopy (TEM) JEOL รน JEM-2010 และ Scanning Electron Microscopy (SEM) JEOL รน JCM-6010 LV

1.2.ศกษาพนทผวในการท าปฏกรยาของอนภาคนาโน โดยศกษาพนทผว BET surface area ดวยเครอง QuantaChome Autosorb analyzer รน Autosorb I

1.3.ศกษาความบรสทธของอนภาคนาโน โดยตรวจวดดวยเครอง X-ray Fluorescence Energy Dispersive Spectrometer รน XGT-5200 (XRF)

2. การศกษาประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดการบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮด

การเตรยมน าปนเปอนสารฟอรมาลน โดยเตรยมจากสารละลายฟอรมาลดไฮดทมความเขมขนตงตน 40 % (Formalin 40) สารละลายฟอรมาดไฮด เตรยมโดยการใช สารมาตรฐานของสารฟอรมาดไฮด เตรยมใหได Stock Standard 1,000 mg/L (ppm) โดยใชน า DI Water เปนตวท าละลาย เพอใชในการเตรยมใหไดความเขมขนทตองการในการท ากราฟมาตรฐานโดยใหมความเขมขนของสารละลายฟอรมาดไฮดท 0, 1, 10, 30, 50 และ 100 ppm Formaldehyde และ Stock solution ส าหรบการทดลองการบ าบด สารฟอรมาดไฮด ความเขนขนทใชจะอยในชวงกราฟมาตรฐาน ชวงความเขมขนทเหมาะสมท 100 ppm ของสารฟอรมาดไฮด จะถกใชเปนความเขมขนเรมตน ทใชในการทดลองตอไป โดยวธ Spectrophotometry ทใชในการวจยในครงน

การสรางกราฟมาตรฐานของสารละลายมาตรฐานฟอรมาลดไฮด โดยการน าสารละลายสารฟอรมาลดไฮด สารละลายมาตรฐาน 1,000 ppm เพอเตรยมสารละลายฟอรมาลดไฮดทความเขมขน 1, 5, 10, 30, 50 และ 100 ppm แลวด าเนนการดงน

1. น าสารละลายฟอรมาลดไฮดทความเขมขนตางๆ มา 4 ml ใสในหลอดทดลอง 2. เตม Nash’s reagent 2 ml ลงในหลอดทดลองแตละหลอด 3. น าไปอนใน water bath ท 37 C เปนเวลา 30 นาท ทงไวใหเยน 4. น าไปวดการดดกลนแสงทความยาวคลน 413 นาโนเมตร 5. น าคาการดดกลนแสง (OD) และคาความเขมขนของสารละลายฟอรมาลดไฮดไปเขยน

กราฟ โดยใหคา OD อยแกน Y และความเขมขนอยแกน X วธเตรยมสาร Nash’s reagent ประกอบดวย 1. Ammonium acetate 15 g 2. Acetic acid 0.3 ml 3. Acetylacetone 0.2 ml 4. Distilled water 100 ml

2.1 การศกษาประสทธภาพและก าหนดปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosages) ของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการท าปฏกรยา (Degradation) กบสารละลายฟอรมาลดไฮดทปนเปอนในน า

 

 

 

 

 

 

 

 

7

การก าหนดปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosage) ของอนภาคนาโนซงคออกไซดโดย การแปรผนปรมาณของอนภาคนาโนซงคออกไซดทความเขมขน 500, 1,000 และ 2,000 mg/L หรอ ppm ใชในการท าปฏกรยากบสารละลายฟอรมาลดไฮดทปนเปอนในน าเปนระยะเวลา 60 นาท ในขณะทตวอยางควบคม(Controls) จะไมเตมอนภาคนาโนซงคออกไซด โดยเตมลงในภาชนะ Petri disk เมอครบเวลาทก าหนด ท าการกรองสารละลายดวย PTFE syringe filter หลกจากนนวดปรมาณสารละลายฟอรมาลดไฮด ทเหลอหลงจากการท าปฏกรยาดวยเครอง Spectrophotometer เพอหาคา O.D แลวน ามาค านวณแปลงเปนความเขมขนจากการเทยบกราฟมาตรฐาน ปรมาณของอนภาคนาโนซงคออกไซดทเหมาะสม (Optimum dosage) เพอใชคาปรมาณดงกลาวในการทดลองตอไป ผลการทดลองด าเนนการ 3 ซ า การทดลองในขนนด าเนนการโดยการท าปฏกรยาภายใตสภาวะไรแสงแดด และสภาวะมแสงแดด โดยภาวะไรแสงจะท าการหอหมภาชนะดวยกระดาษฟอยล (Aluminum foil) และท าปฏกรยาภายใตอณหภมเดยวกน ผลการทดลองแสดงในรปแผนภม เปนคาเฉลย และคาเบยงเบนมาตรฐาน (Mean and SD) โดยน าเสนอในรปของ Degradation rate และ Removal efficiency

2.2 ก าหนดอตราการยอยสลาย (Degradation rate) และอตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) ของสารละลายฟอรมาลดไฮดในน าโดยอนภาคนาโนซงคออกไซด เพอศกษา Optimum time ในรปของ Degradation rate และศกษาอตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) ทเหมาะสม ปรมาณอนภาคนาโนซงคออกไซดทใช ความเขมขน 1,000 ppm ใชในการท าปฏกรยากบสารละลายฟอรมาดไฮดในน าปนเปอนสารละลายฟอรมาดไฮดเปนระยะเวลาทแตกตางกนในสภาวะไรแสงและสภาวะสมผสแสง การทดลองเรมตนดวยเตมน าปนเปอนสารละลายฟอรมาดไฮด 100 mg/L ลงในภาชนะ Petri disk หลงจากนนเตมอนภาคนาโนซงคออกไซดเพอใหไดความเขมขน 1,000 ppm แลวเขยาเบาๆ ในในสภาวะไรแสงและสภาวะมแสงแดด เปนระยะเวลา 0, 30, 60 และ 90 นาท เมอครบเวลาทก าหนด ท าการกรองสารละลายดวย PTFE syringe filter หลกจากนนวดความเขมขนสารละลายฟอรมาลดไฮดทเหลอหลงจากการท าปฏกรยาดวยเครอง Spectrophotometer เพอหาคา O.D. และน ามาค านวนตามสมการทไดจากกราฟมาตรฐาน ผลการทดลองด าเนนการ 3 ซ า เพอหาคาเฉลยและสวนเบยงเบน ผลการทดลองแสดงเปนคาเฉลย และคาเบยงเบนมาตรฐาน (Mean and SD) และแสดงในรปแผนภม เปนคาเฉลย และคาเบยงเบนมาตรฐาน (Mean and SD) โดยน าเสนอในรปของ Degradation rate และ Removal efficiency ส าหรบอตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) แสดงในรปแผนภม -ln(Ce/Co)

 

 

 

 

 

 

 

 

8

บทท 3

ผลการวจย

การศกษาประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดการบ าบดน าปนเปอนสารละลายฟอรมาลดไฮดเปนการวจยในระดบหองปฏบตการ (Laboratory-scale) โดยการใชน าปนเปอนสารละลายฟอรมาลดไฮดทเกดจากการสงเคราะห น ามาบ าบดและท าปฏกรยาดวยอนภาคของนาโนซงคออกไซด ซงการวจยนจะแปรผนปรมาณของอนภาคนาโนซงคออกไซดทใช เพอประเมนและก าหนดก าหนดปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosage) ในการท าปฏกรยา แปรผนระยะเวลาในการท าปฏกรยา เพอก าหนดอตราการยอยสลาย (Degradation rate or Removal efficiency) และ อตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) การทดลองภายใตสภาวะทมแสงและไมมแสงเพอศกษาความสามารถในการเปนตวเรงปฏกรยาดวยแสงอนภาคนาโนซงคออกไซดในการยอยสลายสารละลายฟอรมาดไฮดในน า

จดเตรยมเครองมอ อปกรณ และสารเคม ทใชในการด าเนนการศกษางานวจยการประยกตใชนาโนเทคโนโลย (อนภาคนาโนซงคออกไซด, Nano Zinc Oxide, nZnO) ในการบ าบดน าทปนเปอนสารละลายฟอรมาลดไฮด (Formaldehyde)

จดเตรยมอนภาคนาโนซงคออกไซดในการศกษาคณลกษณะและคณสมบตของอนภาคนาโนซงคออกไซดเพอเปนการยนยนวาอนภาคของซงคออกไซดมขนาดของอนภาคอยในขนาดนาโนสเกล ผลการวจยมรายละเอยดดงน

1. การศกษาคณลกษณะและคณสมบตของอนภาคนาโนซงคออกไซด คณสมบตของอนภาคนาโนซงคออกไซดทจะน ามาใชในการวจยเปนลกษณะผงสขาวละเอยด

คณลกษณะทท าการศกษาไดแก 1.1 ลกษณะรปรางของอนภาคนาโนทงภาคตดขวางและสามมต โดยการตรวจสอบดวย

Transmission Electron Microscopy (TEM) และ Scanning Electron Microscopy (SEM) ผลการศกษาจากภาพถายดวยเครอง SEM พบวา อนภาคนาโนของนาโนซงคออกไซดมขนาดเลก

กวา 100 นาโนเมตร แตรวมตวเปนกลมกอนทมขนาดตางๆ กน อาจมขนาดเสนผานศนยกลางมากกวา 10 ไมครอน สวนใหญจะอยระหวาง 5-10 ไมครอน (ดงภาพท 5) ผลการศกษาจากภาพถายดวยเครอง TEM ไดผลในลกษณะเดยวกนพบวา อนภาคนาโนของนาโนซงคออกไซดมขนาดเลกกวา 100 นาโนเมตร แตรวมตวเปนกลมกอนทมขนาดตางๆ กน ขนาดอนภาคมความหลากหลาย แตโดยสวนใหญอยในชวง 40-80 นาโนเมตร (ดงภาพท 6) และจากภาพ TEM แสดงใหเหนลกษณะของอนภาคนาโนซงคออกไซดมความหลากหลายในรปรางเชนกนโดยสวนใหญมลกษณะเปนทรงเหลยม เชน แปดเหลยม หกเหลยม สเหลยม ทรงกระบอก และทรงแคปซล

 

 

 

 

 

 

 

 

9

(ก)

(ข)

ภาพท 2 ลกษณะรปรางและขนาดอนภาคนาโนซงคออกไซดดวยเครอง SEM (ก) ก าลงขยาย x 1,000 (ข) ก าลงขยาย x 10,000

 

 

 

 

 

 

 

 

10

(ก)

(ข)

ภาพท 3 ลกษณะรปรางและขนาดอนภาคนาโนซงคออกไซดเครอง TEM (ก) ก าลงขยาย x 10,000 (ข) ก าลงขยาย x 50,000

 

 

 

 

 

 

 

 

11

1.2 ศกษาพนทผวในการท าปฏกรยาของอนภาคนาโน โดยศกษาพนทผว BET surface area ผลการวดพนทผวของ อนภาคนาโนของนาโนซงคออกไซดพบวามคาเฉลย 9.560.04 m2/g

1.3 ศกษาความบรสทธของอนภาคนาโน โดยตรวจวดดวยเครอง X-ray Diffractometor (XRD) ผลการตรวจวดพบวา อนภาคนาโนของนาโนซงคออกไซดมความบรสทธถง 99.98%

2. การศกษาประสทธภาพอนภาคนาโนซงคออกไซดตอการบ าบดสารละลายฟอรมาลดไฮด

การเตรยมน าตวอยางทปนเปอนสารละลายฟอรมาลดไฮด เตรยมโดยการใช สารมาตรฐานของสารสารฟอรมาลดไฮด มาเตรยมใหไดความเขมขนทตองการ คอ 100 ppm โดยเตรยมจาก Stock Standard 1,000 ppm เพอใชเปนตวอยางน าปนเปอนสารละลายฟอรมาลดไฮด ผลของกราฟมาตรฐานแสดงในภาพท 4 เพอใชในการหาความเขมขนของสารละลายฟอรมาดไฮดตอไป

ภาพท 4 แสดงกราฟมาตรฐานของสารละลายฟอรมาดไฮด

2.1 การศกษาประสทธภาพ และก าหนดปรมาณทเหมาะสม การศกษาประสทธภาพและก าหนดปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosages) ของอนภาคนาโน

ซงคออกไซดในการบ าบดสารละลายฟอรมาดไฮดทปนเปอนในน า โดยใชระยะเวลา (Incubation time) 1 ชวโมง การก าหนดปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosages) ของอนภาคนาโนโดย การแปรผนปรมาณของอนภาคนาโนทใชในการท าปฎกรยากบสารสารละลายฟอรมาดไฮด และตรวจวดปรมาณสารละลาย ฟอรมาดไฮดทเหลอ คาปรมาณของอนภาคนาโนทสามารถบ าบดสารสารละลายฟอรมาดไฮดไดมาก ในเวลาและสภาวะแวดลอมเดยวกน คอ คาปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosages) ผลการทดลองแสดงในภาพท 5 ในสภาวะทไมมแสงแดด และภาพท 6 ในสภาวะทมแสงแดด

y = 0.0305x R² = 0.9944

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

0 20 40 60 80 100

O.D

Formaldehyde concentration (ppm)

Standard curve of Formaldehyde

Averg_O.D Linear (Averg_O.D)

 

 

 

 

 

 

 

 

12

(ก)

(ข)

ภาพท 5 แสดงผลปรมาณสารฟอรมาดไฮด ในการทดลองในสภาวะไมมแสงแดด ของ Optimum

dosage (ก) และ Removal efficiency (%) (ข)

97.16 92.24 91.42 90.71

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

Control 500 ppm 1,000 ppm 2,000 ppmForm

aldeh

yde

conc

entra

tion (

ppm)

nZnO Dosages (ppm) in Dark condition

2.84 7.76 8.58 9.29

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

Control 500 ppm 1,000 ppm 2,000 ppm

Remo

val e

fficie

ncy o

f For

malde

hyde

(%

)

nZnO Dosages (ppm) in Dark condition

 

 

 

 

 

 

 

 

13

(ก)

(ข) ภาพท 6 แสดงผลปรมาณสารฟอรมาดไฮด ในการทดลองในสภาวะทมแสงแดด ของ Optimum

dosage (ก) และ Removal efficiency (%) (ข) จากผลการศกษา Optimum dosage และ Removal efficiency (%) แสดงในภาพท 5 เปนการ

ทดลองโดยไมมแสงแดด พบวา ประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบดสารฟอรมาดไฮดคอยขางต า นอยกวา 10 % ของ Removal efficiency ทกความเขมขนของนาโนซงตออกไซด ท 7.76, 8.58 และ 9.29 ตามล าดบ (500, 1,000 และ 2,000 ppm) ในขณะทการทดลองโดยใชแสงแดดเปนตว Photocatalyst ผลของ Removal efficiency แสดงในภาพท 6 ไดเพมขนเปน 15.12, 17.92 และ 19.04 ตามล าดบ ถาตองการเพม Removal efficiency อาจตองเพมปรมาณ อนภาคนาโนซงคออกไซด มากกวา 2,000 ppm ซงอาจจะมากเกนไป ไมคมคาในการลงทน จากผลจะสงเกตไดวาในชดควบคม (Controls) ทระยะเวลา 1 ชวโมง

47.32 32.20 29.40 28.28

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

Control 500 ppm 1,000 ppm 2,000 ppm

Form

aldeh

yde

conc

entra

tion (

ppm)

nZnO Dosages (ppm) in Light condition

15.12 17.92 19.04

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

Control 500 ppm 1,000 ppm 2,000 ppm

Remo

val e

fficie

ncy o

f For

malde

hyde

(%

)

nZnO Dosages (ppm) in Light condition

 

 

 

 

 

 

 

 

14

สารฟอรมาดไฮดมความเขมขนลดลง (47.32%) เมอเทยบกบความเขมขนทเตรยมตอนเรมตนจาก Stock 100 ppm ในการทดลองทใชแสงแดด

ในการทดลองเพอศกษาอตราการยอยสลาย (Degradation rate or Removal efficiency) และอตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) ของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบดสารฟอรมาลดไฮด จงเลอกใชความเขมขนของอนภาคนาโนซงคออกไซด ท 1,000 ppm และเปนการทดลองทมแสงแดดเปนตว Photocatalyst

2.2 การศกษาอตราการยอยสลาย (Degradation rate) และอตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) ของสารไตรไนโตรโทลอนในน าโดยอนภาคนาโนซงคออกไซด

การศกษาอตราการยอยสลาย (Degradation rate or Removal efficiency) และอตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) ของสารฟอรมาดไฮดในน าโดยอนภาคนาโนซงคออกไซด โดยเลอกใชความเขมขนของอนภาคนาโนซงคออกไซด ท 1,000 ppm ในการศกษาการบ าบด โดยจะมการแปรผนของระยะเวลาในการท าปฏกรยาของอนภาคนาโนและสารฟอรมาดไฮด โดยศกษาระยะเวลาในการท าปฏกรยาท 30, 60 และ 90 นาท โดยทดลองทใชแสงแดดเปน Photocatalyst ผลการทดลองแสดงในภาพท 7

(ก)

47.54 29.40 27.67

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

30 min 60 min 90 min

Form

adeh

yde c

once

ntra

tion (

ppm)

Reaction time (hour)

 

 

 

 

 

 

 

 

15

(ข)

ภาพท 7 แสดงอตราการยอยสลาย (Degradation rate or Removal efficiency) (ก) และอตราการ

การก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) (ข)

จากผลการทดลอง พบวา ประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบดสารฟอรมาดไฮด แปรผนกบเวลาในการท าปฏกรยา โดยม Removal efficiency สงสดทระยะเวลา 90 นาท ท 18.77 % ซงอาจถอไดวาไมสงมาก และใกลเคยงกบผลของระยะเวลา 60 นาท (17.92 %) อาจตองเพมระยะเวลาในการท าปฏกรยานานกวา 90 นาท ซงอาจจะนานเกนไป และ อาจถอไดวามประสทธภาพต า เนองจากการใชเวลานานในการบ าบด เมอเทยบกบการบ าบดสารฟอรมาดไฮดดวยวธอนทมประสทธภาพมากกวา 90% (Qaderi et al. 2011)

Reaction time

(min) Influent (Co) Effluent (Ce) Ce/Co -ln(Ce/Co)

Start 100.00 100.00 1.0000 0.0000 30 100.00 98.04 0.9804 00198 60 100.00 82.08 0.8208 0.1975 90 100.00 80.35 0.8035 0.2188

ตารางท 1 แสดงผลของ Kinetic removal rate of formaldehyde removal

2.70 17.92 18.77

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

Control 30 min 60 min 90 min

Remo

val e

fficie

ncy o

f Fo

rmad

ehyd

e (%

)

Reaction time (hour)

0.0

 

 

 

 

 

 

 

 

16

ภาพท 8 แสดงผล Kinetic removal rate of formaldehyde removal (สมการ -ln(Ce/Co)=kT)

จากผลการศกษา Optimum time and Removal efficiency (%) สามารถน ามาหาคา Kinetic removal rate of formaldehyde removal ไดจาก สมการ -ln(Ce/Co)=kT จากผลการทดลองทแสดงในตารางท 1 และภาพท 8 พบวาคา Kinetic removal rate (k) = 0.0028 min-1

y = 0.0028x R² = 0.7892

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

0 30 60 90

-In (C

e/Co)

Reaction time (min)

 

 

 

 

 

 

 

 

17

บทท 4 บทสรป

สรปผลการวจย การศกษาประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดการบ าบดน าสารละลายฟอรมาดไฮด การเตรยม

น าตวอยางทปนเปอนสารละลายฟอรมาลดไฮด เตรยมโดยการใช สารมาตรฐานของสารสารฟอรมาลดไฮด มาเตรยมใหไดความเขมขนทตองการ คอ 100 mg/L โดยเตรยมจาก Stock Standard 1,000 mg/L วตถประสงคในการวจยในครงน เพอศกษาปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosages) ในการท าบ าบด แปรผนระยะเวลาในการท าปฏกรยา เพอก าหนดอตราการยอยสลาย (Degradation rate or Removal efficiency) และ อตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) โดยทดลองในสภาวะทไมม และมแสงแดด

ผลการศกษาดวยกลองจลทรรศอเลกตรอน พบวา อนภาคนาโนของนาโนซงคออกไซดทน ามาใชมขนาดเลกกวา 100 นาโนเมตร ขนาดและรปรางของอนภาคมความหลากหลาย แตโดยสวนใหญอยในชวง 40-80 นาโนเมตร บางครงรวมตวเปนกลมกอนทมขนาดตางๆ กน อาจมขนาดเสนผาศนยกลางมากกวา 10 ไมครอน ผลการวดพนทผวของอนภาคนาโนของนาโนซงคออกไซดพบวามคาเฉลย 9.560.04 m2/g และมความบรสทธถง 99.98% การศกษาประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดการบ าบดสารฟอรมาดไฮด การศกษาด าเนนการโดยเตมอนภาคนาโนซงคออกไซดทความเขมขนตางๆ ทงไวในระยะเวลาทตองการ หลงจากนนวดปรมาณสารฟอรมาดไฮดทเหลอ โดยใชวธทาง Spectrophotometry การศกษาประสทธภาพ และก าหนดปรมาณทเหมาะสม (Optimum dosages) ของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบดสารฟอรมาดไฮด โดยการแปรผนปรมาณของอนภาคนาโนซงคออกไซดทความเขมขน 500, 1,000 และ 2,000 ppm ใชในการบ าบดสารฟอรมาดไฮด เปนระยะเวลา 60 นาท หลกจากนน ตรวจสอบปรมาณฟอรมาดไฮดทเหลอหลงท าปฏกรยา เพอหาคาปรมาณของอนภาคนาโนซงคออกไซดทเหมาะสม (Optimum dosage) เพอใชคาปรมาณดงกลาวในการทดลองตอไป จากผลการศกษา Optimum time ในรปของ Degradation rate และ Removal efficiency (%) และอตราการการก าจดเคลอนท (Kinetic Removal Rate) โดยการใชคาความเขมขนทเหมาะสมของอนภาคนาโนซงคออกไซด (Optimum dosage) มาใชในการท าปฏกรยา โดยจะมการแปรผนของระยะเวลาในการท าปฏกรยาเปนเวลา 30, 60 และ 90 นาท

ผลการศกษาในสภาวะไมมแสงแดด พบวา ประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบดสารฟอรมาดไฮดคอนขางต า นอยกวา10% ของ Removal efficiency ทกความเขมขนของนาโนซงตออกไซด ท 7.76, 8.58 และ 9.29 ตามล าดบ (500, 1,000 และ 2,000 ppm) ในขณะทการทดลองโดยใชแสงแดดเปนตว Photocatalyst ผลของ Removal efficiency ไดเพมขนเปน 15.12, 17.92 และ 19.04 ตามล าดบ

จากผลการศกษา Optimum time ในสภาวะทมแสงแดด โดยม Removal efficiency สงสดทระยะเวลา 90 นาท ท 18.77 % ซงอาจถอไดวาไมสงมาก และใกลเคยงกบผลของระยะเวลา 60 นาท (17.92 %) อาจตองเพมระยะเวลาในการท าปฏกรยานานกวา 90 นาท ซงอาจจะนานเกนไป จากการศกษาในครงนสรปไดวาการใชอนภาคนาโนซงคออกไซดในการท าปฏกรยา กบสารไตรไนโตรโทลอนทปนเปอนในน าอาจมประสทธภาพไมสงมาก แตหากใชแสงแดดเปนตวเรงปฏกรยา (Photocatalyst) ในการท าปฏกรยาสามารถเพม Removal efficiency ไดถง 71.93 %

 

 

 

 

 

 

 

 

18

ขอเสนอแนะ จากผลการวจยในครงนควรมการศกษาเพมเตมในการเพมประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบดสารฟอรมาดไฮด ดงน

1. ควรมการศกษาผลของความเขมแสงทเพมขนตอประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซด ในการบ าบดสารฟอรมาดไฮดทปนเปอนในน า

2. ควรมการศกษาถงผลของแสง Ultraviolet โดยใชหลอดก าเนดแสง Ultraviolet ตอประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบดสารฟอรมาดไฮดทปนเปอนในน า

3. ควรมการศกษาถงผลของ Catalysts หรอ สารเคมอนๆ เชน NaOH, KCl, NaCl เปนตน ตอประสทธภาพของอนภาคนาโนซงคออกไซดในการบ าบดสารฟอรมาดไฮดทปนเปอนในน า

 

 

 

 

 

 

 

 

19

บรรณานกรม

Abdullah M., Shibamoto S. and Okuyama K. (2004). Synthesis of ZnO/SiO2 nanocomposites

emitting specific Luminescence color. Optical Materials 26, 95-100.

Baraka, A., Hall, P.J., Heslop, M.J., (2007). Preparation and characterization of melamine-formaldehyde-DTPA chelating resin and its use as an adsorbent for heavy metals removal from wastewater, Journal of Reactive & Functional Polymers; 67: 585-600.

El-Shall M.S., Graiver D. and Pernisz U. (1995). Synthesis and characterization of nanoscale zinc oxide particles: I. Laser vaporization/condensation technique. NanoStruetured Materials 6, 297-300.

Fouad O.A., Ismail A.A., Zaki Z.I. and Mohamed R.M. (2006). Zinc oxide thin films prepared by thermal evaporation deposition and its photocatalytic activity. Applied Catalysis B: Environmental 62, 144-149.

Herrera Melian, A. Ortega Mendez, J. Arana, O. Gonzalez Dıaz, E. Tello Rendon (2008), Degradation and detoxification of formalin wastewater with aerated biological filters and wetland reactors, Process Biochemistry 43 (2008) 1432–1435

Jiamjitrpanich, W., Polprasert, C., Parkpian, P., Delaune, R.D. and Jugsujinda, A. (2010).

Environmental factors influencing remediation of TNT-conminated water and soil with nanoscale zero-valent iron particles. Journal of Environmental Science and Health, Part A: Toxic/Hazardous substances and Environmental engineering, 45(3), 263-274.

Jiamjitrpanich, W., Polprasert, C., and Parkpian, P. (2009). Risk management program and

technology application of hazardous substances at Chulachomklao Royal Military Academy (CRMA) and Military bases: In case of trinitrotoluene (TNT). CRMA Annual Conference 2009. Chulachomklao Royal Military Academy, Nakhon Nayok, Thailand.

Jiamjitrpanich, W., Parkpian, P., Polprasert, C., Laurent F. and Kosanlavit, R., (2012) The

tolerance efficiency of Panicum maximum and Helianthus annuus in TNT-contaminated soil and nZVI-contaminated soil. Journal of Environmental Science and Health Part A: Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering. (47), 1506-1513.

 

 

 

 

 

 

 

 

20

Kumar, P.A., Ray, M., Chakraborty, S., (2007). Hexavalent chromium removal from wastewater using aniline formaldehyde condensate coated silica gel, J HazardMater; 143: 24-32.

Masciangioli T. and Zhang W.X. (2003). Environmental technologies at the Nanoscale.

Environmental Science & Technology, March 1, 102-108. Prashant V. Kamat and Dan Meisel (2003) Nanoscience opportunities in environmental

remediation, C. R. Chimie (6), 999–1007

Qaderi, B. Ayati, H. Ganjidoust (2011) Role of moving bed biofilm reactor and sequencing batch reactor in biological degradation of formaldehyde wastewater, Iran. J. Environ. Health. Sci. Eng., 2011, Vol. 8, No. 4, pp. 295-306

Spanhel L. and Anderson M.A. (1991). New route to prepare ultrafine ZnO particles and its reaction mechanism. J. Am. Chem. Soc. 113, 2826.

Tejado, A., Pena, C., Labidi, J., Echeverria, J.M., Mondragon, I., (2007). Physico-chemical characterization of lignin from different sources for use in phenol, Formaldehyde Resin Synthesis; 98: 1655-1663.

Welch R.E. (2007). Reduction of 2,4,6-Trinitrotoluene with nanoscale zero valent iron. The

Russ Collge of Engineering and Technology, Ohio University. Ohio. Yadollah Abdollahi, Abdul Halim Abdullah, Zulkarnain Zainal and Nor Azah Yusof, (2012)

Photocatalytic Degradation of p-Cresol by Zinc Oxide under UV Irradiation, Int. J. Mol. Sci. 13, 302-315.

Zeng Z., Qi C., Chen Q., Li K and Chen L (2014) Absorption and metabolism of formaldehyde

in solutions by detached banana leaves, J Biosci Bioeng; 117(5): 602-612. โครงการก าจดสารฟอรมาลน, คณะแพทยศาสตรศรราชพยาบาล, มหาวทยาลยมหดล, 2552. http://www1.si.mahidol.ac.th/km/sites/default/files/2552_159.pdf (Accessed on 11 August

2013)