ตัวกรองชีวภาพจากเส้นใยอนุภาคนาโนเซลลูโลสด้วยเทคนิคอิเลคโตรสปินนิ่งสำหรับการบำบัดน้ำเสียชุมชน

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

นาธาร ชุมคช, ญาณิศา ทองรักขาว, สรวิชญ์ ช่วยแก้ว

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

กนกพร สังขรักษ์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนป่าพะยอมพิทยาคม (โครงการ วมว.-ม.ทักษิณ)

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2561

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

น้ำเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับชีวิตทุกชีวิต ไม่ว่าจะเป็นมนุษย์ สัตว์เล็กหรือสัตว์ใหญ่ ตลอดจนพืชถ้าขาดน้ำก็จะต้องแห้งเหี่ยวและเฉาตายในที่สุด มนุษย์ต้องใช้น้ำสัมพันธ์อยู่กับชีวิตประจำวันอย่างเห็นได้ชัด เช่น ใช้น้ำสำหรับดื่ม ใช้หุงต้มอาหาร ใช้ชะล้างสิ่งสกปรกต่าง ๆ ใช้ซักเสื้อผ้า ใช้ในเครื่องทำความร้อน เครื่องลดความร้อน เช่นในโรงงานอุตสาหกรรมบางประเภท และใช้กับเครื่องปรับอากาศ เป็นต้น ในการเกษตรกรรม การทำเรือกสวนไร่นา ทำสวนครัว เลี้ยงสัตว์ ก็ต้องใช้เป็นองค์ประกอบที่สำคัญทั้งสิ้น แม้แต่ในการอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น ในการหล่อเย็น ในพลังไอน้ำก็ดี พลังงานไฟฟ้าก็ดี การกำจัดน้ำทิ้งและขยะก็ดี ตลอดจนถึงการดับไฟเมื่อเกิดไฟไหม้ น้ำเป็นองค์ประกอบที่สำคัญทั้งนั้น นอกจากนี้แหล่งน้ำยังเป็นที่พักผ่อนหย่อนใจ สำหรับท่องเที่ยว ตกปลา ว่ายน้ำ ตลอดจนใช้ประกอบอาชีพ เช่นการประมงอีกด้วย น้ำจึงมีอิทธิพลต่อความเป็นอยู่ของมนุษย์มาก เป็นองค์ประกอบที่สำคัญสำหรับชีวิตอันดับที่สองรองจากออกซิเจน มนุษย์สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้เมื่อขาดอาหารเป็นเดือน ๆ แต่ถ้าขาดน้ำเพียง 2-3 วัน มนุษย์อาจจะตายทันที

การเพิ่มขึ้นของจำนวนประชากรโลกในปัจจุบัน รวมทั้งการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจของโลกเป็นแรงขับเคลื่อนต่อการเพิ่มปริมาณความต้องการใช้น้ำในทุกภาคส่วน ส่งผลให้มีความเสี่ยงต่อวิกฤตน้ำในโลกที่มีความเป็นไปได้สูงในอนาคต ในปี พ.ศ. 2560 มีปริมาณน้ำเสียจากชุมชนของประเทศไทย อยู่ที่ 1,395 ลิตร/คน-วัน หรือประมาณ 3,000 ล้านลิตร ต่อปี นอกจากนี้สภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในปัจจุบัน อุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นผิวโลกเพิ่มสูงขึ้น และระดับน้ำทะเลเฉลี่ยทั่วโลกเพิ่มขึ้นจากการละลายของธารน้ำแข็งบนแผ่นดิน และปริมาตรน้ำในมหาสมุทรขยายตัว สภาวะโลกร้อนยังส่งผลกระทบต่อวัฎจักรของน้ำบนโลก เกิดความผันแปรของพายุหมุนเขตร้อน เกิดภัยพิบัติต่าง ๆ ภาวะฝนแล้ง ฝนทิ้งช่วงยาวนาน หรือภาวะน้ำท่วมหนัก ส่งผลให้ปริมาณน้ำสะอาดของโลกลดลงไปทุกวัน ดังนั้นงานวิจัยเพื่อพัฒนานวัตกรรมที่จะนำน้ำเสียชุมชนกลับมาใช้ใหม่จึงจำเป็นที่เป็นอย่างมาก กลับมาใช้ใหม่โดยผ่านกระบวนการซึ่งมีหลายวิธี เช่นการกรอง การกรองเป็นวิธีที่ง่าย และสะดวก เป็นวิธีที่นิยมใช้ในการบำบัดน้ำเสียขั้นต้น โดยมักนิยมใช้วัสดุธรรมชาติ เช่น หิน ทราย ถ่าน และตัวกรองสังเคราะห์ เช่น เส้นใยพอลิเอสเทอร์ แต่การกรองดังกล่าวยังมีข้อจำกัดคือเป็นการกรองขั้นต้นไม่สามารถลดปริมาณจุลินทรีย์ก่อโรคในน้ำเสียได้ ทำให้ไม่สามารถนำน้ำมาใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงทำการศึกษาการผลิตตัวกรองชีวภาพจากเส้นใยอนุภาคนาโนเซลลูโลสด้วยเทคนิคอิเลคโตรสปินนิ่ง สำหรับการบำบัดน้ำเสียชุมชน โดยมุ่งเน้นพัฒนาเส้นใยที่มีรูพรุนต่ำกว่า 0.45 ไมครอนโดยใช้เทคนิคอิเลคโตรสปินนิ่ง เพื่อลดทั้งสารอินทรีย์และจุลินทรีย์ในน้ำเสีย สามารถนำน้ำดังกล่าวกลับมาใช้ในการอุปโภคได้อย่างปลอดภัย โดยนำการผลิตเส้นใยนาโนเซลลูโลสจากพืชในภาคใต้ที่มีคุณสมบัติเหนียว ยับยั้งแบคทีเรีย ป้องกันรังสียูวี ดูดซับน้ำและความชื้น ได้อีกด้วย เช่น ไผ่ และต้นดาหลา โดยผลิตเส้นใยนาโนเซลลูโลสจากเส้นใยพืชในท้องถิ่นนั้น มีข้อดีคือ วัสดุหาได้ง่าย วิธีการไม่ยุ่งยาก งบประมาณในการบำบัดไม่แพง มีความรวดเร็ว และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม