การประยุกต์ใช้แผ่นบางนาโนจากแร่อิลเมไนท์ของไทยสำหรับการลดสีย้อมจากสิ่งทอภายใต้แสงที่สายตามองเห็น

Abstract

การขยายตัวของอุตสาหกรรมสิ่งทอ ส่งผลให้เกิดปัญหามลพิษทางน้ำ ในการบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมสิ่งทอสามารถใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO[subscript 2]) ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาด้วแสง(Photocatalyst) เนื่องจากสามารถสลายสารอินทรีย์ได้ งานวิจัยนี้แผ่นบางนาโนถูกเตรียมจาก แร่อิลเมไนท์ของไทย (TiO[subscript 2] ประมาณร้อยละ 60.8 โดยน้าหนัก) ด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลที่ไม่ซับซ้อนยุ่งยากโดยใช้ชุดถังปฏิกรณ์ที่ทำการผลิตเองภายในประเทศสำหรับการลดความเข้มสีย้อมจากอุตสาหกรรมสิ่งทอภายใต้แสงที่ตามองเห็น แผ่นบางนาโนเตรียมได้จากแร่อิลเมไนท์ของไทยด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลที่ไม่ซับซ้อนยุ่งยาก ที่อุณหภูมิในการเตรียม 105 ºC เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ทำการทดสอบและวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี รูปร่าง ขนาด โครงสร้างผลึกและพื้นที่ผิวจำเพาะของวัสดุนาโนที่เตรียมได้ด้วยเครื่องเอ็กซ์เรย์ฟลูออเรสเซนซ์ (XRF) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) เครื่องเอ็กซ์เรย์ดิฟแฟรกชัน (XRD) และ เครื่องวัดพื้นที่ผิวจาเพาะด้วยวิธี The Brunauer-Emmett-Teller (BET) รวมถึงการทดลองนำ แผ่นบางนาโนที่เตรียมได้ไปใช้ลดสีย้อมจากอุตสาหกรรมสิ่งทอภายใต้แสงที่ตามองเห็น ผลการศึกษาพบว่าปริมาณของ TiO[subscript 2] ในตัวอย่าง เพิ่มขึ้นจากร้อยละ 60.8 โดยน้ำหนัก เป็นร้อยละ 65.7 โดยน้ำหนัก โดยแผ่นนาโนที่สังเคราะห์ได้มีโครงสร้างผลึกแบบไททาเนต (H[subscript 2]Ti[subscript 3]O[subscript 7])มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางในช่วงประมาณ 2-5 μm มีค่าพื้นที่ผิวจำเพาะประมาณ 72 m[superscript 2]/g แผ่นบาง นาโนที่เตรียมได้สามารถนำไปใช้ลดความเข้มของสีย้อมชนิดไดเร็กซ์สีน้าเงิน (λ[subscript max]) ~ 608 nm) พบว่าการเร่งปฏิกิริยาภาย ใต้แสงที่สายตามองเห็นของแผ่นบางนาโนสามารถลดความเข้มของสีย้อมได้ ร้อยละ 98.67 ในเวลา 120 นาที ซึ่งดีกว่า P-25 ซึ่งเป็นวัสดุนาโน TiO[subscript 2] เชิงพาณิชย์

The expansion of textile industry causes of water pollution. Waste-water treatment in textile industry use titanium dioxide (TiO[subscript 2]) as a photocatalyst because TiO[subscript 2] can decompose organic compounds. In this study, nanosheets were prepared from low-cost Thai ilmenite mineral (TiO[subscript 2]~60.8 wt%) via simple hydrothermal method with a teflon-lined stainless steel autoclave (Thai made) for decolorization of dye waste water from textile dying. Nanosheets were synthesized by hydrothermal method using Thai ilmenite mineral at 105ºC for 24 hours. The composition, shape, size, crystalline structures and specific surface area of the prepared samples were characterized by X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) specific surface area. The prepared nanosheets were decolorization of dye waste water from textile dying under visible light. The amount of TiO[subscript 2] in the prepared sample increased from 60.8 wt% to 65.7 wt%. Nanosheets presented titanate structure (H[subscript 2]Ti[subscript 3]O[subscript 7]) with diameter range of 2-5 μm. The BET specific surface area of the prepared titanate nanosheets was about 72 m[superscript 2] /g. The decolorization of direct blue dye (λ[subscript max]) ~608 nm) was monitored. The results from the test under visible light showed that the prepared nanosheets decolorized the waste-water to 98.68 % within 120 min which was higher than those of commercial TiO[subscript 2] nanoparticles (P-25).