นวัตกรรมแผ่นกรองแก้วพรุนจากเศษแก้วเหลือใช้เคลือบนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ฉัตรกมล เทศจำปา, ปวีณ์ธิดา ชาวระวะ, นาราวินท์ ปันถลา

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

บุศรา ปาระมี, วรพงษ์ เทียมสอน

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวัฒโนทัยพายัพ

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2563

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

บทคัดย่อ

โครงงานนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) ศึกษาเปรียบเทียบอัตราส่วนที่มีผลต่อขนาดรูพรุน 2) ศึกษาเปรียบเทียบวิธีการเปิดผิวเม็ดแก้วพรุน ที่มีผลต่อปริมาณรูพรุน 3) ศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพเม็ดแก้วพรุนก่อนเคลือบและหลังเคลือบ TiO2 ในการลดปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็กในอากาศ และ 4) ศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพแผ่นกรองแก้วพรุนเคลือบ TiO2 กับแผ่นกรองอากาศทางการค้า

โครงงานนี้มีการดำเนินงาน คือ รีไซเคิลเศษแก้วเหลือใช้ทั่วไปด้วยการนำมาบดให้ละเอียด แล้วทำการขึ้นรูปเม็ดแก้วพรุนโดยใช้อัตราส่วนระหว่างเศษแก้ว (g) : ไดอะตอมไมต์ (g) : โดโลไมท์ (g) ดังนี้ สูตรที่ 1) 83 : 10 : 7 สูตรที่ 2) 78 : 15 : 7 สูตรที่ 3) 73 : 20 : 7 สูตรที่ 4) 83 : 5 : 12 สูตรที่ 5) 78 : 5 : 12 สูตรที่ 6) 73 : 5 : 22 และสูตรที่ 7) 88 : 5 : 7 ผสมอัตราส่วนแต่ละสูตรกับน้ำกลั่นให้เข้ากันในเครื่องบดสาร เป็นเวลา 30 นาที และขึ้นรูปด้วยวิธีการอัดเม็ดโดยใช้แม่พิมพ์ทรงกระบอก นำไปเผาที่อุณหภูมิ 800˚C เป็นเวลา 5 ชั่วโมง จากนั้นเปิดผิวด้วยเครื่องปั่นความเร็วสูงเป็นเวลา 10 นาที ตรวจสอบปริมาณรูพรุน และขนาดของรูพรุน คัดเลือกสูตรที่ดีที่สุดไปทำการเคลือบพ่นเคลือบ TiO2 เฟสอนาเทสร่วมกับรูไทล์ โดยผสมอัตราส่วน ดังนี้ TiO2 10 g : PVA 0.6 g : CH3OH 10 ml. : H2O 10 ml. ทำการพ่นสเปรย์บนพื้นผิวของเม็ดแก้วพรุน 5 รอบ แล้วนำไปอบที่อุณหภูมิ 400˚C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง เมื่อได้เม็ดแก้วพรุนเคลือบ TiO2 แล้ว นำไปบรรจุในแผ่นกรองที่ทำจากเครื่องพิมพ์สามมิติ ขนาด 10 x 10 cm. จากนั้น จึงนำไปทดสอบประสิทธิภาพ เป็นระยะเวลา 1 ชั่วโมง บันทึกค่าฝุ่นละอองขนาดเล็กทุกๆ 10 วินาที กับเครื่องทดสอบประสิทธิภาพแผ่นกรองอากาศที่พัฒนาโดยศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม

ผลการศึกษาพบว่า อัตราส่วนของเม็ดแก้วที่ดีที่สุด คือ สูตรที่ 7 มีอัตราส่วนระหว่างเศษแก้ว : ไดอะตอมไมต์ : โดโลไมท์ คือ 83 g : 5 g : 7 g ทำให้ได้เม็ดแก้วพรุนที่มีขนาดรูพรุนกว้างที่สุด ปริมาณ รูพรุนมากที่สุดในพื้นที่ผิวเม็ดแก้วพรุน 50 m3/g โดยมี ปริมาตรรูพรุน 5.35 x 10-2 cm3/g รัศมีรูพรุนใหญ่ที่สุดมีขนาด 1.591 x 103 nm และรัศมีรูพรุนเฉลี่ย 2.108 nm เมื่อทำการเปิดผิว พบว่าด้วยวิธีการเปิดผิวแบบความเร็วสูง เป็นเวลา 10 นาที ดีกว่าการเปิดผิวด้วยวิธีธรรมดา และเมื่อทำการทดสอบประสิทธิภาพการลดปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็กในอากาศ พบว่าแผ่นกรองแก้วพรุนหลังเคลือบ TiO2 มีประสิทธิภาพการกรองดีกว่าก่อนเคลือบ และมีประสิทธิภาพดีเทียบเท่ากับแผ่นกรองทางการค้า โดยมีค่าประสิทธิภาพการกรอง PM1 อยู่ที่ 13.4% PM2.5 อยู่ที่ 28.4% และ PM10 อยู่ที่ 35.12%