การกำจัดสีย้อมรีแอ็กทีพแบล็ค 5 จากสารละลายด้วยเหล็กประจุศูนย์ขนาดนาโนและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

นัจลาอ์ เจ๊ะและ, ฟาเดียร์ สาเล็ง

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

อุไรวรรณ ขุนจันทร์, ปรีชา กสิกรรมไพบูลย์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนสาธิตมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2565

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ปัจจุบันจะเห็นได้ว่าอุตสาหกรรมสิ่งทอเป็นอุตสาหกรรมส่งออกหนึ่งที่สามารถหารายได้เข้าสู่ประเทศเป็นจำนวนมาก โดยกระบวนการผลิตหลักของอุตสาหกรรมสิ่งทอประกอบไปด้วยการทอ การฟอก การย้อมสีและการตกแต่งสำเร็จ ในแต่ละขั้นตอนการผลิตจึงจำเป็นที่จะต้องมีการใช้น้ำในปริมาณมาก ทำให้ปริมาณน้ำเสียเกิดขึ้นมากเช่นเดียวกัน โดยน้ำเสียจากโรงงานฟอกย้อมเป็นปัจจัยสำคัญอย่างหนึ่งที่ก่อให้เกิดปัญหามลพิษสิ่งแวดล้อมที่รุนแรง เนื่องจากประกอบด้วยส่วนผสมของสารเคมีและสีย้อมจำนวนมาก (ศิริพรรณ, 2554)

โดยสีย้อมรีแอกทีฟแบล็ค 5 เป็นสีย้อมที่ประกอบไปด้วยหมู่โครโมฟอร์ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะอะโซ (จักรกฤษณ์ และคณะ, 2560) ซึ่งเป็นกลุ่มสีที่นิยมใช้มากในอุตสาหกรรมสิ่งทอถึงร้อยละ 60-70 ของสีย้อมที่ใช้ในอุตสาหกรรม เนื่องจากมีกลุ่มสีให้เลือกหลากหลายชนิด มีกรรมวิธีสังเคราะห์ ค่อนข้างง่าย มีความสว่างสดใส คงทนต่อแสง และราคาไม่แพง นอกจากนี้สีรีแอกทีฟแบล็ค 5 มีทั้งสีที่สามารถละลายน้ำได้้และไม่ละลายน้ำ (Huang et al., 2009) จากคุณสมบัติที่กล่าวมาแล้วนั้นล้วนมีผลทำให้สีย้อมรีแอกทีฟแบล็ค 5 ย้อมนั้นยากต่อการกำจัด โดยกระบวนการทางชีวภาพ และทางเคมีและสีย้อมรีแอกทีฟแบล็ค 5 มีโครงสร้างโครโมฟอร์ที่ซับซ้อน ทำให้มีความคงตัวค่อนข้างสูง และสามารถทนต่อการย่อยสลายตามธรรมชาติได้ดี (Brown & De Vito, 1993) วิธีบำบัดทางเคมีจึงเป็นทางเลือกหนึ่งในการบำบัดน้ำเสียปนเปื้อนสีย้อมอย่างมีประสิทธิภาพ ในปัจจุบันการบำบัดน้ำเสียโดยใช้วัสดุนาโนเป็นที่นิยมใช้ เช่น การใช้เหล็กประจุศูนย์ขนาดนาโนบนตัวรองรับดินเหนียวบำบัดสีย้อมเมทิลออเรนจ์ (Li et al., 2516)

เหล็กประจุศูนย์ขนาดนาโนมีคุณสมบัติคือ มีอนุภาคขนาดเล็ก มีพื้นที่ผิวสูง และมีความไวในการ เกิดปฏิกิริยาสูง โดยอนุภาคของเหล็กประจุศูนย์ขนาดนาโนได้ถูกนำมาใช้กันอย่างกว้างขวาง ถือได้ว่าเป็นวัสดุ ชนิดใหม่ที่ใช้สำหรับการฟื้นฟูหรือการบําบัดน้ำผิวดินหรือน้ำเสียที่มีการปนเปื้อนจากสารอินทรีย์ต่าง ๆ (ธันย์ชนก, 2562) ซึ่งจะเห็นได้ว่าเหล็กประจุศูนย์ขนาดนาโนได้มีการศึกษาอย่าแพร่หลายไม่ว่าจะเป็นการกําจัดไนเตรทจากสารละลายด้วยเหล็กประจุศูนย์ขนาดนาโน (เกตุวลี, 2561) ผลของสภาวะในการสังเคราะห์และเก็บรักษาต่อความสามารถในการรีดิวซ์ของเหล็กประจุศูนย์ขนาดนาโน (วรลักษณ์, 2560) และการกําจัดโลหะหนักโดยใช้อนุภาคเหล็กประจุศูนย์นาโน (Li et al., 2016) เป็นต้น โดยเมื่อมีการทำปฏิกิริยากับกระบวนการออกซิเดชันขั้นสูงที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ที่มีความเป็นพิษ โดยมีอนุมูลอิสระไฮดรอกซิล (OHo) เป็นตัวเข้าทำปฏิกิริยาออกซิเดชันกับสารอินทรีย์ที่มีความเป็นพิษ (Bel Hadjltaief et al., 2014) ซึ่งปฏิกิริยาเฟนตันไลท์รีเอเจนต์ ถือได้ว่าเป็นกระบวนการออกซิเดชันขั้นสูงที่มีความสามารถในการออกซิไดซ์ที่สูงมาก สามารถออกซิไดส์สารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ยาก

ดังนั้น ทางคณะผู้วิจัยจึงเล็งเห็นถึงแนวทางใหม่ที่น่าสนใจที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการกำจัดสีย้อมรีแอกทีฟแบล็ค 5 ด้วยสารละลายเหล็กประจุศูนย์ขนาดนาโนร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และหาสภาวะที่เหมาะสมในการกำจัดสีย้อมรีแอกทีฟแบล็ค 5 จากสารละลายด้วยเหล็กประจุศูนย์ขนาดนาโนร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ถือเป็นการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เป็นมิตร เพราะนอกจากโลหะเหล็กประจุศูนย์ขนาดนาโนจะมีประสิทธิภาพสูงในการบำบัดและทำลายสารมลพิษแล้วยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ (Yan et al., 2017) จึงเหมาะสำหรับการใช้บำบัดและทำลายสารมลพิษหลายชนิด อีกทั้งยังเป็นทางเลือกใหม่ในการกำจัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมสิ่งทอที่สามารถนำไปต่อยอดและประยุกต์ใช้ในการบำบัดสีย้อมจากน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ