การเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับของวัสดุเอ็ม ซี เอ็ม 41 สำหรับงานเก็บตัวอย่างอากาศ (ระยะที่ 1-2)
Enhancement of Adsorption Capability of MCM-41 Applied for Air Sampling (Phase 1-2)


ดร.สิริลักษณ์ เจียรากร
Siliruk Chiarakorn. (Lecturer)
สายวิชาเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อม คณะพลังงานและวัสดุ
คุณนุรักษ์ กฤษดานุรักษ์
Nurak Grisdanurak
คุณธนิตา อารีรบ
Thanita Areerob

ทุนหมวดเงินอุดหนุนประจำปี 2549 งบประมาณ 289,130 บาท
ทุนหมวดเงินอุดหนุนประจำปี 2550 งบประมาณ 263,500 บาท

ความสำคัญและที่มาของการวิจัย

วัสดุนาโน MCM-41 เป็นวัสดุรูพรุนประเภท Mesoporous Molecular Sieve มีโครงสร้างหลักเป็นซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) สังเคราะห์ได้จากสารละลาย Sodium silicate (Na2SiO3) และสารละลาย Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) มีเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนประมาณ 2.5-3.0 นาโนเมตร มีพื้นที่ผิวเฉลี่ย 1,000 ตารางเมตรต่อกรัม มีโครงสร้างโมเลกุลเป็นหกเหลี่ยมสม่ำเสมอ พื้นผิวมีสมบัติมีขั้ว (Hydrophilicity) และมีสมบัติทนต่อความร้อนได้ดี ด้วยลักษณะเด่นดังกล่าวจึงสามารถนำมาใช้เป็นวัสดุซับพอร์ตสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst support) วัสดุแลกเปลี่ยนอิออน (ion exchanger) และวัสดุดูดซับ (adsorbent) ในปัจจุบันพบว่าวัสดุ MCM-41 ยังไม่ได้มีการผลิตในเชิงพาณิชย์เนื่องจากสารตั้งต้นในการสังเคราะห์มีราคาแพง จากงานวิจัยก่อนหน้านี้ทางทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์วัสดุ MCM-41 จากแกลบข้าวซึ่งสามารถช่วยลดต้นทุนการผลิต และได้ทดลองนำไปใช้เป็นตัวดูดซับ พบว่าสามารถดูดซับสารอินทรีย์ระเหยได้ (VOCs) ได้แก่ trichloroethylene, carbon tetrachloride และ perchloroethylene ซึ่งเป็นตัวทำละลายที่ใช้มากในอุตสาหกรรมสีและซักแห้ง นอกจากนี้ยังพบว่ามีการศึกษาการดูดซับสารไฮโดรคาร์บอนกลุ่มอะโรมาติก เช่น benzene, toluene และ xylene ซึ่งใช้เป็นตัวทำละลายในหมึกพิมพ์และเรซิน บนวัสดุ MCM-41 ในงานวิจัยอื่น อย่างไรก็ตามพบว่าวัสดุ MCM-41 มีประสิทธิภาพการดูดซับสารอินทรีย์ชนิดมีขั้วได้ดี เนื่องจากสภาพความมีขั้วของหมู่ Si-OH ที่ผิวของวัสดุ แต่สำหรับสารอินทรีย์ชนิดไม่มีขั้วปริมาณการดูดซับต่ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่มีความชื้น เนื่องจากเกิดการแข่งขันในการดูดซับของน้ำและสารอินทรีย์ ดังนั้นการพัฒนาวัสดุ MCM-41 มาใช้งานเป็นตัวดูดซับสำหรับงานทางด้านอุตสาหกรรมและสิ่งแวดล้อม ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ระเหยได้จึงต้องมีการปรับปรุงผิวสมบัติเพื่อให้มีความเหมาะสมในการใช้งานมากยิ่งขึ้น
ในปัจจุบันวิธีการตรวจวัดและเก็บตัวอย่างสารอินทรีย์ระเหยได้ในอากาศสามารถทำได้โดยใช้วัสดุดูดซับทางการค้าเป็นวัสดุเก็บตัวอย่าง โดยติดตั้งในบริเวณโรงงานหรือสถานที่ทำงานที่มีการระเหยของตัวทำละลายอินทรีย์ ลักษณะการเก็บตัวอย่างเป็นแบบแพสซีฟ อาศัยการดูดซับของสารอินทรีย์บนพื้นผิวของวัสดุโดยไม่ใช้ปั้มดูดอากาศ ข้อเสียของวัสดุดูดซับทางการค้า คือ ส่วนใหญ่ต้องสั่งซื้อจากต่างประเทศและมีราคาแพง
ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงต้องการศึกษาการปรับปรุงผิวสมบัติเพื่อลดความมีขั้วของวัสดุ MCM-41 ที่สังเคราะห์ขึ้นจากแกลบ ด้วยวิธีการกำจัดหมู่ Si-OH โดยอาศัยปฏิกิริยา Silylation เพื่อเป็นแนวทางในการพัฒนาเป็นวัสดุดูดซับตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีราคาถูก สำหรับการนำมาใช้เป็นตัวดูดซับสารอินทรีย์ระเหยได้ในอุตสาหกรรมและงานด้านสิ่งแวดล้อม เพื่อทดแทนการสั่งซื้อจากต่างประเทศ นอกจากนี้ยังเป็นการใช้ประโยชน์จากของเสียให้เกิดประโยชน์สูงสุด ลดผลกระทบทางสิ่งแวดล้อม และเพิ่มมูลค่าทางเศรษฐศาสตร์ให้กับขี้เถ้าแกลบ

วัตถุประสงค์ของโครงการ


ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการวิจัย


return topic

Revised: 15 December 2005/13:43:10
© 1999 by Research and Intellectual Property Promotion Center.