แม่เหล็กอัจฉริยะดูดซับโลหะหนักในแหล่งน้ำเสีย

คณะผู้จัดทำ โรงเรียนวิทยาศาสตร์ จุฬาภรณราชวิทยาลัย นครศรีธรรมราช

แนวคิดที่มา การทำวิจัยมีวัตถุประสงค์เพื่อสังเคราะห์ไฮโดรชาล์ที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กจากทางปาล์มสำหรับการดูดซับโลหะหนักในน้ำ ดังนั้นงานวิจัยในครั้งนี้ จึงได้ทำการสังเคราะห์ไฮโดรชาล์จากทางปาล์ม ด้วยวิธีการ Hydrothermal carbonization (HTC) ซึ่งเป็นวิธีที่ใช้อุณหภูมิต่าเพียง 180-200 องศาเซลเซียส และใช้น้ำกลั่นเป็นตัวกระตุ้น จึงทำให้กระบวนการผลิตไฮโดรชาล์เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และเนื่องจากมีการเพิ่มคุณสมบัติการดูดติดกับแม่เหล็กด้วยนาโนแมกนีไทต์จากสนิมให้กับไฮโดรชาล์ จึงสามารถนำออกจากระบบได้ด้วยหลักการแม่เหล็กไฟฟ้า

ดังนั้น จากการศึกษาและสังเคราะห์ไฮโดรชาล์พบว่าไฮโดรชาล์ที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กจะมีค่า pH point of zero charge ลดลงเฉลี่ย 5.67 โดยไฮโดรชาล์มีค่า pH = 8.9 และ ไฮโดรชาล์, ไฮโดรชาล์ที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก 1:1 , 1:1.5, 1:2 มีค่า pH เท่ากับ 8.3, 8.4 และ 8.3 ตามลำดับ ค่าการดูดซับไอดอดีน (Iodine number) ไฮโดรชาล์ที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก 1:1 , 1:1.5 , 1:2 ได้ผลดังนี้ 785.03 mg/g ,792.85 mg/g ,801.24 mg/g และ797.97 mg/g ตามลำดับ และค่าการดูดซับเมทิลีน (methylene blue number) ไฮโดรชาล์ที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก 1:1 , 1:1.5 , 1:2 ได้ผลดังนี้ 68.32 mg/g ,69.53 mg/g ,69.74 mg/g และ70.12 mg/g ตามลาดับ ซึ่งค่าทางสถิติเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ 0.05 การศึกษาความสามารถในการดูดซับไอออนโลหะหนักของ Magnetic hydrochar โดยแบ่งความเข้มข้นตั้งต้นของไอออนโลหะ 1,000 ppm ปริมาตร 200 ml. ใช้ปริมาณตัวดูดซับ 1 g ทดลองในสภาวะควบคุมอุณหภูมิคงที่ที่ 25 °C และ pH 5 พบว่า Nickel ( Ni2+ ) เป็นโลหะที่ดูดซับได้ดีที่สุดและ Copper ( Cu2+ ) เป็นโลหะที่ดูดซับได้น้อยที่สุด อยู่ที่ 96.76±0.9% และ 68.24±0.7% ตามลำดับ การศึกษาค่า pH ที่มีผลต่อการดูดซับไอออนโลหะได้ดีที่ pH 5 การศึกษาระยะเวลาสัมผัสผิวระหว่างไอออนโลหะและ Magnetic hydrochar เริ่มมีเปอร์เซ็นต์การดูดซับคงที่ที่ 60 นาทีและการศึกษาการดูดซับไอออนโลหะผสมโดยผสมในอัตราส่วนความเข้มข้น 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 ปริมาตรสารละลาย 200 มิลลิลิตร พบว่าเปอร์เซ็นต์การดูดซับไอออน โลหะหนักเริ่มเข้าสู่สมดุลในช่วงนาทีที่ 60 และ Nickel (Ni2+) มีเปอร์เซ็นต์การดูดซับสูงสุดที่ 77.64% และ Copper (Cu2+) มีเปอร์เซ็นต์การดูดซับต่าสุดที่ 18.05% การดูดซับไอออนโลหะหนักของไฮโดรชาล์เป็นไปตามสมการแบบจาลองไอโซเทอมของแลงเมียร์ (Langmuir) ซึ่งสามารถกล่าวได้ว่าการดูดซับบนพื้นผิวคาร์บอนสามารถเกิดได้มากที่สุดมีความหนาเพียงชั้นเดียว แต่ละตำแหน่งจะสามารถ จับสารที่ถูกดูดซับได้เพียงตัวเดียวเท่านั้น ซึ่งเป็นการดูดซับ แบบชั้นเดียว (Monolayer type adsorption) และการดูดซับไอออนโลหะหนักของไฮโดรชาล์เป็นแบบ Pseudo Second Order หรืออันดับสองเทียม

รางวัลที่ได้รับ รางวัลถ้วยพระราชทาน ระดับมัธยมศึกษา หมวดนวัตกรรมเชิงสาธารณสุขและสิ่งแวดล้อม

• ข่าวนครศรีธรรมราช
• ข่าวจุฬาฯ
• ข่าวจุฬา
• ข่าวปาล์ม
• ข่าววิทยาศาสตร์ฯ
• ข่าวราชวิทยาลัย
• ข่าวโรงเรียนวิทยาศาสตร์