การพัฒนาวัสดุกรองเซรามิคจากเปลือกไข่และดินขาวที่เสริมประสิทธิภาพการดูดซับด้วยวัสดุพรุนสังเคราะห์จากแกลบข้าวสำหรับเครื่องกรองน้ำขนาดเล็ก

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

เบญจภรณ์ ขำทับทิม, ทิฆัมพร เศรษฐวนิช

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ณัฐภัสสร เหล่าเนตร์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย พิษณุโลก

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2561

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ในสมัยก่อนนั้น การทำน้ำให้สะอาด จะใช้วิธีการต้มเป็นส่วนใหญ่ ในปัจจุบันการต้มน้ำ เริ่มได้รับความนิยมน้อยลง และไม่ได้การันตีถึงความสะอาดของน้ำ จึงได้มีการคิดค้นวิธีการใหม่ๆ ที่จะช่วยเพิ่มความสะอาดของน้ำดื่มให้ดีขึ้น โดยมีอยู่ด้วยกัน 2 กระบวนการคือ การกรอง และการทำให้บริสุทธิ์ การกรองน้ำเป็นการนำสารที่ไม่บริสุทธิ์ หรือไม่รวมเข้ากับน้ำออกไป โดยผ่านชั้นกั้นทางกายภาพ สารเคมี หรือผ่านกระบวนการทางชีวภาพ ในระบบการกรองจะมีกระบวนการดูดซับซึ่ง จัดเป็นหนึ่งในกระบวนการบำบัดดินและน้ำเสียปนเปื้อนที่มีประสิทธิภาพสูง โดยสารพิษจะถูกดูดซับที่ผิวของวัสดุดูดซับด้วยแรงทางกายภาพ และหรือเคมี ข้อดีของการบำบัดสารพิษด้วยกระบวนการดูดซับ คือ สามารถบำบัดสารพิษได้หลายชนิด และสามารถนำมากลับใช้ใหม่ได้ด้วยการรีแอกติเวชัน (Reactivation) สำหรับวัสดุดูดซับที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน ได้แก่ ถ่านกัมมันต์ (Activated carbon) และซีโอไลท์ (Zeolite) ซึ่งทั้งสองสามารถสังเคราะห์ได้จากของเสียจากการเกษตรกรรม เช่น แกลบข้าว และเปลือกผลปาล์ม เป็นต้น (Kordatos et al., 2008; Kalyani et al.,2013)

ดินขาว (koalin หรือ china clay) เป็นวัตถุดิบที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจสูงเพราะสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ หลายประเภท จากรายงานของพันธุ์วดี ตรีพงษ์และคณะ(2550) ได้ศึกษาการนำเปลือกหอยแมลงภู่และดินขาวมาใช้เป็นวัสดุดูดซับในการกำจัดโลหะ คอปเปอร์ (Cu) แคดเมียม (Cd) และตะกั่ว (Pb) ในน้ำเสียสังเคราะห์ พบว่า อัตราส่วนของเปลือกหอยแมลงภู่เผาต่อดินขาวที่ใช้ทดลองทุกอัตราส่วนสามารถดูดซับโลหะหนักได้ดี

เปลือกไข่เป็นวัสดุเหลือทิ้งที่หาได้ง่ายและมีปริมาณมาก มีโครงสร้างรูพรุนที่ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวในการดูดซับ โดยเปลือกไข่ประกอบด้วยรูพรุนมากถึง 7,000 - 17,000 รูต่อฟอง รูขนาดใหญ่และเล็ก มีขนาดเท่ากับ 0.022-0.0038 และ0.029 -0.0054 มิลลิเมตร ตามลำดับและสารประกอบ protein acid mucopolysaccharide ในเปลือกไข่ยังสามารถจับไอออนของโลหะหนักด้วยประจุลบจากหมู่คาร์บอกซิลเกิดเป็นพันธะไอออนิกและไอออนของโลหะหนักอาจเกิดการแลกเปลี่ยนไอออนกับแคลเซียมในส่วนโครงสร้างอนินทรียสารที่เป็นแคลเซียมคาร์บอเนต ซึ่งเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ ร้อยละ 94 ของเปลือกไข่

จากคุณสมบัติของวัสดุเหลือใช้เปลือกไข่ ดินขาวและคุณสมบัติบัติของถ่านกัมมันต์และซีโอไลท์ คณะผู้วิจัยจึงเกิดแนวคิดที่นำวัสดุเหล่านี้มาพัฒนาเป็นวัสดุกรอกเซรามิกเพื่อใช้ในการบำบัดน้ำเพื่อการบริโภคในครัวเรือนทดแทนไส้กรอกเซรามิกที่มีขายในท้องตลอด เพื่อเป็นการนำวัสดุเหลือใช้มาพัฒนาเป็นนวัตกรรมใหม่ที่เกิดประโยชน์และมีมูลค่าทางเศรษฐกิจ เป็นการช่วยลดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมไปในตัวด้วย