อุปกรณ์ต้นแบบการปรับปรุงคุณภาพน้ำทิ้งจากครัวเรือนโดยการเสริมระบบการกรองด้วยวัสดุคอมโพสิตจากถ่านกัมมันต์จากผักตบชวาร่วมกับดินขาวและแคลเซียมออกไซด์จากเปลือกไข่

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ลลิตภัทร แสงสีบาง, ณัฐณิชา ปัญจรัตนากร

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ณัฐภัสสร เหล่าเนตร์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย พิษณุโลก

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

เนื่องจาก ปัจจุบันพบว่าในประเทศไทยยังประสบกับปัญหาการใช้น้ำที่ไม่ได้มาตรฐานตามบ้านเรือนต่าง ๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นน้ำที่ผ่านระบบประปาหมู่บ้าน หลายหมู่บ้านใช้น้ำจากใต้ดินโดยไม่ผ่านการกรองโดยตรง ทำให้มีกรณีที่น้ำประปามีความขุ่น น้ำมีกลิ่น น้ำมีตะกอน อีกทั้งน้ำบางแห่งอาจจะมีการปนเปื้อนของโลหะ อาทิเช่น ทองแดง (Cu) ตะกั่ว (Pb) สังกะสี(Zn) ซึ่งปัญหาเหล่านี้เป็นอันตรายต่อการนำน้ำไปใช้ในการอุปโภคในด้านต่าง ๆ อีกทั้งน้ำบาดาลหรือน้ำใต้ดินที่มีการใช้ในหลาย ๆ บ้านเรือนยังมีแร่ธาตุที่บางอย่างที่เป็นอันตรายละลายปนอยู่ เช่น อนุมูลเหล็กแมงกานีส นอกจากนี้น้ำที่มาจากการอุปโภคหรือบริโภค เช่น การซักล้าง การอาบน้ำ การทำครัว น้ำทิ้งตามบ้านเรือนเหล่านี้ก็ต้องมีการบำบัดก่อนที่จะนำลงสู่แหล่งน้ำเพื่อไม่ให้ส่งผลเสียต่อแหล่งน้ำธรรมชาติ

เครื่องกรองน้ำเป็นวิธีหนึ่งที่จะทำให้น้ำสะอาด สามารถนำน้ำกลับมาใช้ได้อย่างปลอดภัย หรือเป็นการบำบัดเพื่อปล่อยน้ำทิ้งลงสู่แหล่งน้ำได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อแหล่งน้ำนั้น โดยการใช้ถ่านกัมมันต์เป็นทางเลือกหนึ่งที่นิยมใช้ในการบำบัดหรือกำจัดมลสารที่ปนเปื้อนอยู่ในน้ำโดยอาศัยการดูดซับที่ดี เนื่องจากเป็นวิธีการที่ไม่ใช้สารเคมีที่เป็นอันตราย ใช้เวลาในการบำบัดค่อนข้างสั้น โดยถ่านกัมมันต์เป็นวัสดุที่ประกอบด้วยคาร์บอนที่มีพื้นผิวสูงมาก มีรูพรุนขนาดเล็กจำนวนมาก ขนาดรูพรุนจะต่างกันขึ้นอยู่กับวัตถุดิบตั้งต้นในการผลิต และจากการศึกษาพบว่าวัชพืชอย่างหนึ่งที่มีการนำมาใช้ผลิตถ่านกัมมันต์ คือ ผักตบชวา เพราะเป็นวัชพืชที่หาง่าย อีกทั้งผักตบชวายังมีความเป็นรูพรุนสูง ช่วยในการดูดซับได้ดี และเปลือกไข่นั้นเป็นวัสดุเหลือทิ้งจากการบริโภคที่หาได้ง่าย ยังไม่มีการนำมาใช้ประโยชน์อย่างจริงจัง จากการศึกษาการนำเปลือกไข่ไปใช้ประโยชน์ในการดูดซับโลหะหนักที่ปนเปื้อนในน้ำ พบว่า เปลือกไข่มีความสามารถในการดูดซับโลหะหนักได้ เนื่องจากมีองค์ประกอบทางเคมี คือแคลเซียมคาร์บอเนตเรียงตัวกันอยู่อย่างหนาแน่นในรูปของผลึก Calcite และจัดเรียงตัวตามแนวตั้งบนเมตริกซ์อินทรีย์ทําให้เมตริกซ์อินทรีย์ประกอบไปด้วยหมู่คาร์บอกซิล (COOH),หมู่เอมีน (NH3) และหมู่ซัลเฟต (SO3 - ) ทำให้สามารถจับไอออนของโลหะหนักได้ (chelating ions) และจากการนำกัมมันต์ที่เตรียมจากเปลือกไข่ผสมเปลือกหอยไปกําจัดสีเมทิลเรดจากนํ้าเสียสังเคราะห์โดยกระบวนการดูดซับพบว่ามีประสิทธิภาพในการดูดซับได้ดี (วิรังรอง แสงอรุณเลิศ,2554)

ดินขาว (koalin หรือ china clay) เป็นวัตถุดิบที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจสูงเพราะสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ หลายประเภท ทั้งนี้เนื่องจากมีสีขาวมีความทนต่อการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีและมีความสามารถในการกลบสีอื่นได้ดีมีความละเอียดมาก มีการนำดินขาวไปใช้เป็นวัสดุดูดซับร่วมกับเปลือกหอยแมลงภู่ พบว่า มีความสามารถในการดูดซับโลหะหนักในน้ำเสียสังเคราะห์ได้ดีและเป็นตัวเชื่อมประสานในการตรึงเป็นเม็ดได้ (พันธุ์วดี ตรีพงษ์และคณะ, 2558)

จากเหตุผลดังกล่าว จึงทำให้ผู้ศึกษาเกิดแนวคิดที่จะศึกษาการสร้างอุปกรณ์ชุดต้นแบบเพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำทิ้งที่ใช้ตามบ้านเรือนด้วยการเสริมระบบกรองน้ำด้วยถ่านกัมมันต์จากผักตบชวาร่วมกับดินขาวและแคลเซียมออกไซด์จากเปลือกไข่โดยการพัฒนาเป็นวัสดุคอมโพสิตชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำทิ้งแบบครบวงจร สามารถนำไปพัฒนาและประยุกต์ใช้ในกระบวนการดูดซับได้ในอนาคต