การผลิตไนโตรเจนโดปคาร์บอนควานตัมดอทจากขยะไมโครพลาสติกในน้ำทะเล เพื่อประยุกต์เป็นชุดอุปกรณ์ตรวจจับปริมาณการปนเปื้อนของปรอทในแหล่งน้ำ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ถนิตา ฉันทนาวราพิชญ์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ศรัณย์ นวลจีน
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
ปัจจุบันขยะที่เป็นประเภทพลาสติกมีปริมาณมากขึ้น ซึ่งก่อให้เกิดมลพิษมากมาย ไมโครพลาสติกที่เป็นขยะพลาสติกในหนึ่งรูปแบบนั้นก็เป็นหนึ่งในสาเหตุของมลพิษเหล่านี้ ไมโครพลาสติก คือพลาสติกที่มีขนาดตั้งแต่ระดับมิลลิเมตรจนถึงระดับนาโนเมตร ซึ่งไมโครพลาสติกนี้มีผลกระทบต่อระบบนิเวศโดยการปนเปื้อนและสะสมในร่างกายของสัตว์น้ำ และเมื่อมนุษย์บริโภคเข้าไปจะทำให้เกิดการถ่ายเทและปนเปื้อนในร่างกายของมนุษย์ และเกิดอันตราย ประกอบกับปัญหาการปนเปื้อนของโลหะหนักชนิดต่าง ๆ ในแหล่งน้ำ การตรวจสอบที่มีประสิทธิภาพจึงมีความจำเป็นอย่างมาก ไมโครพลาสติกที่มีอะตอมหลักภายในโมเลกุลเป็นธาตุคาร์บอน สามารถนำมาเปลี่ยนรูปให้เป็นไนโตรเจนโดปคาร์บอนควอนตัมดอทที่มีขนาดระดับนาโน ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการวัดปริมาณโลหะหนักได้ งานวิจัยนี้เริ่มจากการกรองตัวอย่างน้ำทะเลผ่านกระดาษกรองขนาดต่าง ๆ ขนาดของไมโครพลาสติกสามารถทราบได้ด้วยการส่องใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด รวมทั้งใช้เครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคระดับนาโน จากนั้นแยกนำไมโครพลาสติกมาผ่านกระบวนการให้ความร้อนและความดันที่เหมาะสมร่วมกับสารละลายยูเรีย ความเข้มข้น 2 โมลาร์ จะทำให้ไมโครพลาสติกเกิดการแปรสภาพกลายเป็นไนโตรเจนโดปคาร์บอนควานตัมดอท ทำการตรวจสอบความเป็นไนโตรเจนโดปคาร์บอนควานตัมดอทโดยการใช้รามานสเปกโตรสโคปี เพื่อตรวจสอบการสร้างพันธะ ใช้UV-Visible สเปกโตรสโคปีและฟลูออเรสเซนต์สเปกโตรสโคปีเพื่อตรวจสอบช่วงความยาวคลื่นแสงที่สารที่สังเคราะห์ได้สามารถดูดและคายพลังงานแสงได้ตามลำดับ จสกผลการทดลอง ไนโตรเจนโดปคาร์บอนควานตัมดอทสามารถดูดพลังงานคลื่นแสงได้ดีในช่วงความยาวคลื่น 330 ถึง 380 นาโนเมตร และปล่อยพลังงานแสงในช่วงความยาวคลื่น430 ถึง 500 นาโนเมตรหลังจากถูกกระตุ้น หลังจากนั้น ใช้หลอดรังสีอัลตราไวโอเลตเพื่อตรวจสอบสีของแสงที่ไนโตรเจนโดปคาร์บอนควานตัมดอทปล่อยออกมาหลังจากได้รับการกระตุ้น สมบัติที่สำคัญของไนโตรเจนโดปคาร์บอนควานตัมดอทนี้ คือสามารถเรืองแสงสีน้ำเงินได้เมื่อเกิดการจับตัวกับไอออนของโลหะหนัก ดังนั้นไนโตรเจนโดปคาร์บอนควานตัมดอทที่ได้จากการเปลี่ยนรูปไมโครพลาสติกนี้ จะสามารถนำไปพัฒนาเป็นชุดอุปกรณ์ตรวจจับปริมาณการปนเปื้อนของปรอทในน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง โดยการใช้โปรแกรม Arduino ตรวจสอบความเข้มแสงที่ไนโตรเจนโดปคาร์บอนควานตัมดอทปล่อยออกมาเมื่อตรวจพบปรอท โดยความเข้มข้นของปรอทในน้ำที่สูงขึ้น จะส่งผลต่อความเข้มแสงที่ถูกไนโตรเจนโดปคาร์บอนควนตัมดอทปล่อยออกมามีความเข้มมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ที่ความเข้มข้นค่าหนึ่งของปรอทที่ปนเปื้อนในน้ำ ไนโตรเจนโดปคาร์บอนควานตัมดอทจะไม่สามารถตรวจจับได้ มากไปกว่านั้น ไนโตรเจนโดปคาร์บอนควานตัมดอทไม่มีความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม จึงมีส่วนช่วยทำให้ลดปริมาณไมโครพลาสติกในแหล่งน้ำได้อีกด้วย