การกำจัดสารพิษที่เกิดขึ้นจากสาหร่ายโดยกระบวนการโฟโตคะตะลิติก

Abstract

งานวิจัยครั้งนี้ทำการศึกษาการกำจัดสาหร่ายและสารพิษในน้ำเสียสังเคราะห์โดยทดลองกับสาหร่าย 2 ชนิด ได้แก่ M. aeruginosa และ A. lutea ซึ่งพบได้บ่อยในแหล่งน้ำดิบสำหรับผลิตน้ำประปาด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO[subscript2]) แบบฟิล์มบางที่เตรียมขึ้นโดยวิธีโซลเจล

การเตรียมและวิเคราะห์ลักษณะทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมขึ้นสามารถวิเคราะห์ด้วยอุปกรณ์ AFM/Asylum Research MFP-3DBIO ร่วมกับโปรแกรม Gwyddion V.2.22 และ UV-Vis spectrometer/ Lambda 650 Perkin ทั้งนี้การประเมินประสิทธิภาพการกำจัดสาหร่ายทั้ง 2 ชนิด ทำการทดลองในถังปฏิกรณ์แบบแบทซ์ภายใต้แสง UVA ที่มีความเข้มแสง 1,240 ไมโครวัตต์ต่อตารางเซนติเมตรและทดลองในถังปฏิกรณ์ชนิดไหลต่อเนื่องภายใต้แสงอาทิตย์เป็นเวลา 240 นาที

ผลของลักษณะทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่า มีขนาดอนุภาคอยู่ในช่วง 30-70 นาโนเมตร มีพื้นที่ผิวปรากฏขนาด 1.02 ตารางไมโครเมตร ค่าความขรุขระเฉลี่ย เท่ากับ 1.52 นาโนเมตร และขนาดช่องว่างพลังงาน เท่ากับ 3.25 อิเล็กตรอนโวลต์ ในส่วนของประสิทธิภาพในการกำจัดสาหร่าย M. aeruginosa และ A. lutea ในถังปฏิกรณ์แบบแบทซ์มีประสิทธิภาพสูงสุดเท่ากับ 83.33% และ 65.12% ตามลำดับ สำหรับประสิทธิภาพในการกำจัดสาหร่าย M. aeruginosa และ A. lutea ในถังปฏิกรณ์ชนิดไหลต่อเนื่องมีประสิทธิภาพการกำจัด เท่ากับ 49.49% และ 32.84% ตามลำดับ ปริมาณคลอโรฟิลล์ลดลงสูงสุดมีค่าเท่ากับ 57.24% และ 39.67% และค่า ATP ลดลงสูงสุดเท่ากับ 74.06% และ 65.03% ตามลำดับ สำหรับ M. aeruginosa และ A. lutea ในถังปฏิกรณ์ชนิดไหลต่อเนื่องในส่วนของการเปลี่ยนแปลงของลักษณะทางกายภาพของสาหร่าย พบว่า เซลล์สาหร่ายทั้งสองชนิดมีลักษณะเหี่ยวและเสื่อมสภาพหลังการทดลอง นอกจากนี้ปริมาณสารพิษ Microcystin จากสาหร่าย M. aeruginosa มีการลดลงอย่างชัดเจน และไม่สามารถตรวจพบปริมาณสารพิษ Anatoxin จากสาหร่าย A. lutea

This research aimed to investigate the removal of algae and toxic substances in synthetic wastewater. Two types of algae (M. aeruginosa and A. lutea) found in raw water resources for tap water production by photocatalytic process with titanium dioxide catalysts (TiO[subscript2]) thin films prepared by sol gel method were experimented. The preparation and physical characteristics of the prepared catalysts were analyzed by AFM/Asylum Research MFP-3 DBIO, Gwyddion V.2 . 2 2 software, and UV-Vis spectrometer/Lambda 650 Perkin. The evaluation of the removal efficiency of both algae was conducted in a batch reactor under the UVA light intensity of 1, 2 4 0 μW.cm[superscript2] and a continuous flow reactor under sunlight for 240 minutes. Results of physical characteristics of the catalysts showed that the particle size was in the range of 30-70 nm with the apparent surface area of 1.02 μm[superscript2]; the surface roughness of the catalysts was 1.52 nm; and the energy gap was 3.25 eV. The removal efficiency of M. aeruginosa and A. lutea in the batch reactor was 83.33% and 65.12% respectively, while that in the continuous flow reactor was 4 9 . 4 9 % and 3 2. 8 4 %, respectively. For M. aeruginosa and A. lutea in the continuous flow reactor, the highest decrease of chlorophyll was 57.24% and 39.67%, and ATP decreased by 74.06% and 65.03%, respectively. For the changes in physical characteristics of algae, both algae cells withered and deteriorated after the experiment. Moreover, the amount of Microcystin from M. aeruginosa was clearly reduced, and the amount of Anatoxin from A. lutea could not be detected.