แอโรเจลจากดอกและใบธูปฤาษีเพื่อดูดซับน้ำมันและสีย้อมในแหล่งน้ำเสีย
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
พิมพ์ชยา ฉายเพิ่มศักดิ์, ณัชชา สูงสว่าง, สุพัฒน์พงษ์ จันทรวัฒน์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
สุรนันท์ อนันตชัยศิลป์, อดิศวร์ เกตุอุบล
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
มลภาวะทางน้ำเป็นปัญหาทางสิ่งแวดล้อมที่สำคัญและมีผลกระทบต่อสังคมไทยในปัจจุบันเป็นอย่างมาก ส่วนหนึ่งมาจากการปนเปื้อนของน้ำมันหรือสารอินทรีย์ในแหล่งน้ำ น้ำมันและสารอินทรีย์เหล่านี้ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก นอกจากนี้ปัจจัยที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการปนเปื้อนของสีย้อมจากโรงงานอุตสาหกรรม สีย้อมเหล่านี้มีพิษภัยต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมของแหล่งน้ำ ไม่ต่างจากน้ำมันหรือสารอินทรีย์ คณะผู้จัดทำจึงเล็งเห็นว่าการใช้สารดูดซับเป็นวิธีการกำจัดน้ำมัน สารอินทรีย์ และสีย้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังเห็นว่า ต้นธูปฤาษี เป็นวัชพืชตามแหล่งน้ำที่มีคุณสมบัติในการดูดซับน้ำมันได้ดี นอกจากนี้ยังพบว่า แอโรเจล (Aerogel) เป็นวัสดุที่มีรูพรุนสูง และมีคุณสมบัติในการดูดซับสารที่ต้องการได้อย่างดีเยื่ยม ดังนั้นโครงงานนี้มีวัตถุประสงค์ (1)เพื่อสังเคราะห์แอโรเจลจากดอกและใบของต้นธูปฤาษี และนำไปใช้เป็นวัสดุบำบัดน้ำเสีย (2)เพื่อศึกษาและเปรียบเทียบประสิทธิภาพการดูดซับน้ำมันและสีย้อมในน้ำเสียเมื่อใช้แอโรเจลที่แปรรูปมาจากผงใบธูปฤๅษี ผงดอกธูปฤาษีและดอกธูปฤาษีทั้งดอก (3)เพื่อศึกษาปัจจัยที่ส่งผลต่อการดูดซับสีย้อมของแอโรเจล (4)เพื่อศึกษาความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ของแอโรเจล (5)เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของแอโรเจลจากต้นธูปฤาษี
ในงานวิจัยครั้งนี้ คณะผู้จัดทำได้เริ่มวิจัยโดยการนำใบธูปฤาษี ดอกธูปฤาษีที่ผ่านการบดแล้ว (ที่มีโครงสร้างในตัวมันเองอยู่แล้ว) และดอกธูปฤาษีทั้งดอกไปผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มอล (Hydrothermal) เพื่อสังเคราะห์ไฮโดรเจล จากนั้นจึงนำไฮโดรเจลไปผ่านกระบวนการแช่เยือกแข็ง (Freeze-drying) เพื่อนำส่วนที่เป็นน้ำภายในไฮโดรเจลออกและแทนที่ด้วยอากาศเพื่อผลิตแอโรเจล จากนั้นจึงนำแอโรเจลไปวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี จากนั้นจึงนำแอโรเจลที่ได้ไปศึกษาประสิทธิภาพในการดูดซับน้ำมันและสีย้อม ในกรณีการศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับน้ำมัน จะทำโดยการนำสารอินทรีย์ จะดูจากมวลที่เพิ่มขึ้นของแอโรเจล ในขณะที่การดูดซับสีย้อมของแอโรเจล จะทดสอบโดยการนำแอโรเจลผงไปผสมกับสารละลายสีย้อม แล้วกวนอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน จากนั้นจึงกรองเอาเฉพาะส่วนของสารละลายตกค้างหลังจากการดูดซับ การวัดประสิทธิภาพจะดูจากการลดลงของความเข้มของสีในสารละลาย ซึ่งมีความสัมพันธ์กับการลดลงของความเข้มข้นของสีย้อม นอกจากนี้ยังศึกษาการนำกลับไปใช้ใหม่ของแอโรเจลจากการดูดซับน้ำมัน โดยการดูดซับสารอินทรีย์แล้วรีดสารนั้นออกจากแอโรเจล แล้วเปรียบเทียบประสิทธิภาพระหว่างการใช้แต่ละครั้ง สำหรับการดูดซับสีย้อมนั้น ทางผู้จัดทำได้ศึกษาหลายๆปัจจัยที่อาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพในการดูดซับสีย้อม เช่น อุณหภูมิ ค่า pH เป็นต้น ซึ่งทางผู้จัดทำจะนำข้อมูลไปวิเคราะห์หาสมการไอโซเทอมการดูดซับที่เหมาะสมที่สุด