การเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงในการสลายสีย้อมเมทิลลีนบลูโดยใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เจือด้วยทังสเตน
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ชัยภา วัฒนศัพท์, ธวัลรัตน์ วงษ์นุ่ม
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
อุไรวรรณ วีระพันธ์, สะเราะ นิยมเดชา
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
น้ำ คือจุดเริ่มต้นของสรรพสิ่งบนโลกใบนี้ ซึ่งน้ำเป็นปัจจัยสำคัญในการดำรงชีวิตประจำวันของมนุษย์ โดยมนุษย์เราบริโภคน้ำทั้งด้านอุปโภค และบริโภค น้ำจำเป็นทั้งด้านการเกษตร ด้านอุตสาหกรรม การคมนาคม รวมถึงการใช้สอยภายในครัวเรือนต่าง ๆ ในปัจจุบันนั้นมนุษย์บริโภคน้ำโดยไม่คำนึงถึงความสำคัญของน้ำ บริโภคอย่างสิ้นเปลือง และไม่ดูแลความสะอาดของแหล่งน้ำอีกด้วย โดยเฉพาะโรงงานอุตสาหกรรมที่ปล่อยน้ำเสียลงสู่แหล่งน้ำ แม้กระทั่งครัวเรือนทั่วไปก็ยังมีการทิ้งสิ่งปฏิกูลลงในแม่น้ำ เช่น น้ำทิ้งจากเครื่องซักผ้า ไขมันที่ทำความสะอาดจากเครื่องครัวต่าง ๆ สารเคมีจากการทำเกษตร เป็นต้น โดยการที่มนุษย์เราทิ้งน้ำเสียลงในน้ำจะส่งผลกระทบที่เป็นผลเสีย เนื่องจากมลพิษในน้ำส่วนหนึ่งเกิดขึ้นเพราะการปนเปื้อนของสารอินทรีย์ เช่น สีย้อม ยาฆ่าแมลง ปุ๋ยเคมีต่าง ๆ หรือสารอนินทรีย์จำพวกโลหะหนัก ทำให้เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิด สารเหล่านั้นจะทำลายระบบนิเวศ และสิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำ เชื้อโรคหรือแบคทีเรียในน้ำอาจทำให้สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในบริเวณรอบแหล่งน้ำเจ็บป่วยได้ รวมถึงมนุษย์ที่อาจเกิดโรคเพราะเชื้อโรคเหล่านั้นได้
ปัญหาน้ำเสียในปัจจุบันเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นทั่วโลก ซึ่งจะส่งผลต่อสิ่งแวดล้อมต่าง ๆ ทำให้มนุษย์คิดค้นวิธีการบำบัดน้ำเสียมากมายหลายวิธี เช่น กระบวนการทางกายภาพ กระบวนการบำบัดทางเคมี กระบวนการบำบัดโดยใช้จุลินทรีย์ กระบวนการดูดซับ เป็นต้น (วิภาวัลย์, 2554) โดยเฉพาะการบำบัดทางเคมีซึ่งสามารถทำได้หลายวิธีการ การบำบัดทางเคมีนั้นสามารถแยกสิ่งปนเปื้อนในน้ำ เช่น โลหะหนัก สารพิษ สภาพความเป็นกรด ด่างสูง ๆ ทำได้ด้วยการเติมสารเคมีอื่น ๆ ลงไปเพื่อให้สารทำปฏิกิริยากันซึ่งสามารถแยกสารพิษออกจากน้ำได้ กระบวนการทางชีวภาพสามารถบำบัดน้ำได้โดยการใช้จุลินทรีย์มาย่อยสลายสิ่งปนเปื้อนน้ำ (เมตไตรย์ และศศิน, 2561) และกระบวนการทางกายภาพเป็นการบำบัดน้ำเสียเบื้องต้นที่ทำได้ง่ายที่สุด คือการแยกตะกอนของสิ่งปนเปื้อนที่ไม่ละลายน้ำออกก่อนที่จะส่งไปบำบัดในกระบวนการอื่นต่อไป
โดยทางผู้จัดทำได้สนใจการบำบัดน้ำเสียโดยใช้กระบวนการทางเคมี ซึ่งปัจจุบันมีเทคนิคการย่อยสลายด้วยแสง (photo-catalysis) ที่สามารถนำมาใช้ในการบำบัดน้ำเสียได้โดยใช้ตัวเร่งที่มีประสอทธิภาพ เช่น ไทเทเนียมไดออกไซด์ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ภายใต้รังสีอัลตราไวโอเลต (ชลดา, 2554) และทางผู้จัดทำยังเล็งเห็นถึงประโยชน์ของการใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เจือทังสเตน เพราะการตรึงสารกึ่งตัวนำที่มีสมบัติการดูดกลืนในช่วงแสงที่ตามองเห็น เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวและอัตราการส่งผ่านอิเล็กตรอนของขั้วไฟฟ้า ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการย่อยสลายด้วยแสง ซึ่งคือทังสเตน (โชติวิทย์, 2559)
ดังนั้นทางผู้จัดทำจึงสนใจศึกษาการใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เจือด้วยโลหะทังสเตนทดลองบำบัดน้ำเสียจำลอง ด้วยการศึกษาการสลายสารละลายสีย้อมเมทิลลีนบลู เพื่อนำผลการทดลองที่ได้ไปประยุกต์ใช้ในการบำบัดน้ำเสียในอนาคต