รายงานวจยฉบบสมบรณ

โครงการ “พอลเมอรชวภาพไคโตซาน/เจลาตน ทมสมบตแมเหลก

สาหรบเปนเรซนแลกเปลยนไอออนและกาจดโลหะหนกในนาทง”

“Magnetic chitosan/gelatin biopolymers for the application of ion exchange resin and removal of heavy metals from waste water”

ธนดา ตระกลสจรตโชค หวหนาโครงการ

โครงการวจยประเภทงบประมาณเงนรายได จากเงนทนอดหนนรฐบาล (งบประมาณเพมเตม)

ประจาปงบประมาณ พ.ศ. 2559 มหาวทยาลยบรพา

รหสโครงการ 222882 สญญาเลขท 68/2559

รายงานวจยฉบบสมบรณ

โครงการวจย

“พอลเมอรชวภาพไคโตซาน/เจลาตน ทมสมบตแมเหลก สาหรบเปนเรซนแลกเปลยนไอออนและกาจดโลหะหนกในนาทง”

ธนดา ตระกลสจรตโชค และ ปยะพร ณ หนองคาย

ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร

มนาคม 2559

0

รหสโครงการ 222882 สญญาเลขท 68/2559

รายงานวจยฉบบสมบรณ

โครงการวจย

“พอลเมอรชวภาพไคโตซาน/เจลาตน ทมสมบตแมเหลก สาหรบเปนเรซนแลกเปลยนไอออนและกาจดโลหะหนกในนาทง”

ธนดา ตระกลสจรตโชค และ ปยะพร ณ หนองคาย

ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร

มนาคม 2559

1

กตตกรรมประกาศ ------------------------------------------------------------------------------------------

งานวจยฉบบนไดรบการสนบสนนทนวจยงบประมาณเงนรายไดจาก เงนอดหนนจากรฐบาล (งบประมาณแผนดน) พ.ศ. 2559 มหาวทยาลยบรพา ผานส านกงานคณะกรรมการการวจยแหงชาต เลขทสญญา 68/2559

2

บทสรปผบรหาร (Executive Summary)

ขาพเจา ผศ.ดร.ธนดา ตระกลสจรตโชค ไดรบทนสนบสนนโครงการวจยจากมหาวทยาลยบรพา ประเภทงบประมาณเงนรายได จากเงนอดหนนรฐบาล (งบประมาณแผนดน) มหาวทยาลยบรพา โครงการวจยเรอง “พอลเมอรชวภาพไคโตซาน/เจลาตน ทมสมบตแมเหลกส าหรบเปนเรซนแลกเปลยน ไอออนและก าจดโลหะหนกในน าทง”

“Magnetic chitosan/gelatin biopolymers for the applications of ion exchange resin and removal of heavy metals from waste water”

รหสโครงการ 222882/ สญญาเลขท 68/2559 ไดรบงบประมาณทงสน 805,000 บาท (แปดแสนหาพนบาทถวน) ระยะเวลาด าเนนงาน 1 ป (ระหวางวนท 1 ตลาคม พ.ศ.2558 - 30 กนยายน พ.ศ.2559) บทคดยอ เมดพอลเมอรชวภาพคอมโพสตถกเตรยมใหมองคประกอบของไคโตซาน, เจลาตน และอนภาคนาโนเหลก

ออกไซดขนาดอนภาคระดบนาโน (Fe3O4/CS/GE) โดยอนภาคนาโนเหลกออกไซดถกสงเคราะหขนจาก

การตกตะกอนรวมระหวาง Fe(II)/Fe(III) ไอออนในสารละลายแอมโมเนย และบรรจลงในเมดไคโตซาน

จากนนเคลอบดวยเจลาตนและเชอมโยงระหวางโมเลกลดวยกลตารลดไฮด เมอน า Fe3O4/CS/GE–GLA

คอมโพสตไปทดสอบการบวมตวและวเคราะหลกษณะเฉพาะดวย SEM-EDX FTIR และ TGA พบวาคอม

โพสตทเตรยมไดคงรปไดดในน า โทลอน และสารละลายโซเดยมคลอไรด โดยมลกษณะคอนขางกลม ไม

เกดการแยกเฟสระหวางไบโอพอลเมอรทใชเปนสารตงตน คอมโพสตมเสถยรภาพทางความรอนดกวาโฮ

โมพอลเมอร จากการศกษาประสทธภาพการดดซบพบวามหลายตวแปรทสงผลตอการดดซบคอปเปอร

(II) ไอออน เชน ความเขมขนของสารเชอมโยงโมเลกล เวลาในการดดซบ และความเขมขนเรมตนของ

สารละลายคอปเปอร (II) ไอออน ประสทธภาพการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนถกวเคราะหดวยเทคนค

FAAS ซงตวอยาง Fe3O4/CS/GE–0.75GLA แสดงคาประสทธภาพการดดซบเทากบ 2.20 mmol/g

พบวากลไกของการดดซบคอปเปอร ( II) ไอออน ของคอมโพสตสอดคลองกบไอโซเทอรมการดดซบของ

แลงเมยร Output/ Outcome ผลผลตทได คอ พอลเมอรผสมชวภาพโครงสรางรางแหระหวางไตโคซานและเจลาตนทมองคประกอบของ nano-Fe3O4 และอตราสวนของคพอลเมอรโดยน าหนกตางกนส าหรบน าไปประยกตใชเปนวสดดดซบตอไป

3

บทคดยอ -----------------------------------------------------------------------------------------

เมดพอลเมอรชวภาพคอมโพสตถกเตรยมใหมองคประกอบของไคโตซาน , เจลาตน และอนภาค

นาโนเหลกออกไซดขนาดอนภาคระดบนาโน (Fe3O4/CS/GE) โดยอนภาคนาโนเหลกออกไซดถก

สงเคราะหขนจากการตกตะกอนรวมระหวาง Fe(II)/Fe(III) ไอออนในสารละลายแอมโมเนย และบรรจลง

ในเมดไคโตซาน จากนนเคลอบดวยเจลาตนและเชอมโยงระหวางโมเลกลดวยกลตารลดไฮด เมอน า

Fe3O4/CS/GE–GLA คอมโพสตไปทดสอบการบวมตวและวเคราะหลกษณะเฉพาะดวย SEM-EDX FTIR

และ TGA พบวาคอมโพสตทเตรยมไดคงรปไดดในน า โทลอน และสารละลายโซเดยมคลอไรด โดยม

ลกษณะคอนขางกลม ไมเกดการแยกเฟสระหวางไบโอพอลเมอรทใชเปนสารตงตน คอมโพสตม

เสถยรภาพทางความรอนดกวาโฮโมพอลเมอร จากการศกษาประสทธภาพการดดซบพบวามหลายตว

แปรทสงผลตอการดดซบคอปเปอร (II) ไอออน เชน ความเขมขนของสารเชอมโยงโมเลกล เวลาในการดด

ซบ และความเขมขนเรมตนของสารละลายคอปเปอร ( II) ไอออน ประสทธภาพการดดซบคอปเปอร (II)

ไอออนถกวเคราะหดวยเทคนค FAAS ซงตวอยาง Fe3O4/CS/GE–0.75GLA แสดงคาประสทธภาพการดด

ซบเทากบ 2.20 mmol/g พบวากลไกของการดดซบคอปเปอร (II) ไอออน ของคอมโพสตสอดคลองกบไอ

โซเทอรมการดดซบของแลงเมยร

4

ABSTRACT -----------------------------------------------------------------------------------------

A biopolymer-based composite was prepared from chitosan (CS), gelatin (GE) and

Fe3O4 nanoparticles. The Fe3O4 (magnetite) nanoparticles were synthesized by chemical

co-precipitation method from the reaction mixture of Fe(II), Fe(III) ions in ammonia solution

and loaded into the chitosan beads. The beads were then encapsulated with gelatin and

crosslinked with glutaraldehyde (GLA). The obtained Fe3O4/CS/GE–GLA composite beads

were characterized by swelling test, SEM-EDX, FTIR and TGA. They exhibited good

dimensional stability in water, toluene and sodium chloride solution and possessed

spherical shape without an obvious sign of phase separation. An enhancement in thermal

stability was observed from the composites comparing to their homopolymers. Several

important parameters influencing the adsorption of Cu (II) ions such as crosslink agent

contents, adsorption time and initial concentration of Cu (II) ions were evaluated. The 2.20

mmol/g adsorption capacity of Fe3O4/CS/GE-0.75GLA in aqueous solution was measured

using flame atomic absorption spectroscopy (FAAS). The uptake of Cu (II) ions on the

polymer beads was found to follow the Langmuir isotherm

5

สารบญเรอง

หนา บทท กตตกรรมประกาศ 1

บทสรปผบรหาร 2 บทคดยอ 3 Abstract 4 สารบญเรอง 5 สารบญตาราง 7 สารบญรป 8 1 บทนา 1.1 วตถประสงคของการศกษา 12 1.2 ขอบเขตการศกษา 12 1.3 ทฤษฎ และแนวความคดของโครงการวจย 12 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 24 2 วธดาเนนการวจย 2.1 เครองมอและอปกรณ 25 2.2 สารเคม 25 2.3 วธการทดลอง 26 2.4 วเคราะหสมบตทางเคมและสมบตทางกายภาพของเมดพอลเมอร 2.4.1 การบวมบวมตวในสารละลาย (Swelling test) 28 2.4.2 วเคราะหโครงสรางทางเคม: FTIR spectroscopy 28 2.4.3 วเคราะห Scanning electron microscopy (SEM) 28 2.4.4 วเคราะห Energy-Dispersive X-ray spectroscopy 29 2.4.5 วเคราะห Transmission electron microscopy (TEM) 29 2.4.6 วเคราะห Thermogravimatric analysis (TGA) 29 3 ผลการวจยและอภปราย 3.1 การสงเคราะหอนภาคนาโนเหลกออกไซด 30 3.1.1 ปฏกรยาการสงเคราะหอนภาคนาโนเหลกออกไซด 30 3.1.2 FTIR สเปกตรมของอนภาคนาโนเหลกออกไซด 30

6

3.1.3 XRD ของอนภาคนาโนเหลกออกไซด 31 3.1.4 TEM ของอนภาคนาโนเหลกออกไซด 31 3.2 การสงเคราะหเมดพอลเมอร

3.2.1 เมดไคโตซานโฮโมพอลเมอร โดยใชกลตารลดไฮดเปน สารเชอมโยงระหวางโมเลกล (CS-GLA homopolymer)

32

3.2.2 เมดพอลเมอรไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด คอมโพสต โดยใชกลตารลดไฮดเปนสารเชอมโยง

33

ระหวางโมเลกล (Fe3O4/CS-GLA composite)

3.2.3 เมดพอลเมอรผสมไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด/ เจลาตน โดยใชกลตารลดไฮดเปนสารเชอมโยงระหวางโมเลกล

34

(Fe3O4/CS/GE-GLA polymer blend) 3.3 ทดสอบสมบตความเปนแมเหลกของเมดพอลเมอร 35 3.4 การบวมตวของเมดพอลเมอร 36 3.5 FTIR สเปกตรมของเมดพอลเมอร 37 3.6 การศกษาเสถยรภาพทางความรอน (TGA) ของเมดพอลเมอร 39 3.7 ภาพถาย SEM ของเมดพอลเมอร 40 3.8 ผลการวเคราะห EDXของเมดพอลเมอร 42 3.9 การดดซบคอปเปอร (II) ไอออนของเมดพอลเมอร 45 4 สรปผลการวจย 4.1 สรปผล 53 รายงานการเงน 54 บรรณานกรม 55 ประวตนกวจยและคณะ 59

7

สารบญตาราง

ตารางท หนา 3.1 องคประกอบของเมดพอลเมอร 32 3.2

ประสทธภาพการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนของเมดพอลเมอรผสม (ความเขมขน 7000 ppm, pH ธรรมชาตของสารละลาย, เวลาการดดซบ 90 นาท)

47

3.3 คาคงทการดดซบตามสมการการดดซบของแลงเมยร 50 3.4 คาคงทการดดซบตามสมการการดดซบของฟรนดช 51 3.5

คาคงทการดดซบตามสมการการดดซบของแลงเมยรไอโซเทอรมแบบใหม 52

8

สารบญรป

รปท หนา 1.1

ปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลของไคโตซานดวย glutaraldehyde

13

1.2

การเกดโครงสรางแบบรางแหของพอลแซคคาไรด (polysaccharide, PS) ดวย epicholro-hydrin

13

1.3

ปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลของไคโตซานดวย -glycidoxy propyltrimethoxy silane

14

1.4

การเชอมโยงระหวางโมเลกลของไคโตซานดวย terephthaloyl thiourea

14

1.5

การเชอมโยงระหวางโมเลกลของไคโตซานดวย terephthaloyl thiourea

15

1.6 โครงสรางเคมของเจลาตน 16 1.7 โครงสรางเจลาตนในสภาวะกรด 16 1.8 ปฏกรยาการดดแปลงโครงสรางเคมของเจลาตน 16 1.9

การเตรยมพอลเมอรโครงสรางรางแหแบบอนเทอรเพนเทรทงพอลเมอรเนทเวรคแบบ Semi- และ Full-IPNs

17

1.10 การดดซบโลหะหนกโดย poly(glycidyl methacrylate-glycine) 18 1.11

Chelation ระหวางไคโตซานและ Cu(II) ไอออน (a) “bridge model” และ (b) “pendant model”

19

1.12

การเกดแรงยดเหนยวระหวาง ion-imprinted chitosan โครงสรางรางแหและ UO2(II) ไอออน

20

1.13

การเกดแรงยดเหนยวระหวาง ion-imprinted chitosan โครงสรางรางแหและ Pb(II) ไอออน

20

1.14

การดดซบโลหะไอออนโดยวสดนาโนคอมโพสตระหวาง Fe3O4/amino propyltriethoxysilane/acrylic acid-co-crotonic acid

21

1.15 การเตรยมอนภาคนาโน Fe3O4@P(MA-L-Phe-OMe) 22 1.16

ปฏกรยาการเตรยม polyethylenimine-functionalized poly(glycidyl methacrylate) ทมสมบต superparamagnetic

22

9

รปท หนา 1.17

ขนตอนการเตรยม Fe3O4/multiwall carbon nanotube/chitosan นาโนคอมโพสต

23

3.1 อนภาคนาโนเหลกออกไซดทสงเคราะหได 30

3.2 FTIR สเปกตรมของอนภาคนาโนเหลกออกไซด 30

3.3 XRD patterns อนภาคนาโนเหลกออกไซด 31

3.4 ภาพถาย TEM ของอนภาคนาโนเหลกออกไซด 31

3.5 เมดไคโตซานโฮโมพอลเมอรทเชอมโยงระหวางโมเลกลดวยกลตารลดไฮด 32

3.6 ปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลไคโตซานดวยกลตารลดไฮด 33

3.7

เมดพอลเมอรไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด คอมโพสตทมการเชอมโยงระหวางโมเลกลดวยกลตารลดไฮด

33

3.8

เมดพอลเมอรผสมไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด /เจลาตนทมการเชอมโยงระหวาง โมเลกลดวยกลตารลดไฮด

34

3.9 ปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลของเจลาตนดวยกลตารลดไฮด 34 3.10 สมบตความเปนแมเหลกของเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA 35 3.11 รอยละการบวมตวของFe3O4/CS/GE-0.5GLA ในตวท าละลาย 3 ชนด 36 3.12 รอยละการบวมตวของ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ในตวท าละลาย 3 ชนด 36 3.13

FTIR สเปกตรมของอนภาคนาโนเหลกออกไซด (a), ไคโตซาน (b) และ เจลาตน (c)

37

3.14

ATR-FTIR สเปกตรมของเมดพอลเมอร CS-0.75GLA (e), Fe3O4/CS-0.75GLA (f)และ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA (g)

38

3.15 TGA thermogram ของพอลเมอรผสม 39 3.16 DTG Thermogram ของพอลเมอรผสม 40 3.17

ภาพถาย SEM ของ CS-0.75GLA (a) ทก าลงขยาย 50 และ (b) 10000 เทา

40

3.18

ภาพถาย SEM ของ Fe3O4/CS-0.75GLA (a) ทก าลงขยาย 50 และ (b) 10000 เทา

41

3.19

ภาพถาย SEM ของ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA (a) ทก าลงขยาย 50 และ (b) 10000 เทา

42

10

หนา 3.20 การวเคราะหองคประกอบของธาต EDX ของเมดพอลเมอรผสม 43

Fe3O4/CS-0.75GLA บรเวณผวหนา (a), บรเวณพนทหนาตด (b) และ (c)

3.21 เมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA บรเวณผวหนา (d), 44 บรเวณพนทหนาตด(e) และ (f)

3.22

ปรมาณการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนของเมดพอลเมอรผสมFe3O4/CS/GE-0.75GLA ทเวลาการดดซบตางกน

45

(ความเขมขน 1000 ppm, pH ธรรมชาตของสารละลาย) 3.23 ปรมาณการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนของเมดพอลเมอรผสม 46

Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ศกษาความเขมขนของสารละลายการดดซบ ตางกน ทเวลา 90 นาท, pH ธรรมชาต

3.24

ไอโซเทอรมการดดซบของ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ตามสมการ การดดซบของแลงเมยร

48

3.25

ไอโซเทอรมการดดซบของเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ตามสมการการดดซบของฟรนดช

49

3.26

ไอโซเทอรมการดดซบของเมดพอลเมอรผสม (CS/GE/Fe3O4)- 0.75GLA ตามสมการการดดซบของแลงเมยรไอโซเทอรมแบบใหม

50

3.27

ภาพถาย SEM หลงการดดซบคอปเปอร (II) ไอออน ทก าลงขยาย 50 (a) และ 10000 (b) เทา, ผลการวเคราะห EDX และองคประกอบธาต (c) ของ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA

51

3.28

กลไกการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนของไคโตซาน (a) “bridge model” (b) “pendant model”

52

11

บทท

บทนา

ในปจจบนพบวามการปนเปอนของโลหะหนก เชน แคดเมยม ทองแดง ตะกว ปรอท และอน ๆ ในแหลงน าทงใตดนและบนดนมากขน สาเหตใหญของการปนเปอนเกดขนจากการกระบวนการผลต ในภาคอตสาหกรรม เชน อตสาหกรรมผลตโลหะ แบตเตอร เสนใย (textile) ส ยานยนต เปนตน โลหะหนกเหลานจดเปนสารทมความเปนพษตอสงแวดลอม โดยเฉพาะอยางยงกอใหเกดอนตรายตอระบบรางกายของมนษยและสตว เนองจากไมสามารถสลายตวไดทางชวภาพ เมอไดรบเขาไปแลวมกสะสมอยในรางกาย ท าใหเกดโรคภยรวมถงความผดปกตตาง ๆ ของอวยวะซงยากตอการรกษา วธการก าจดโลหะในน าทงจากอตสาหกรรมอยางมประสทธภาพ จงมความส าคญและไดรบความสนใจศกษาคนควาอยางตอเนอง (Zhou, 2017; Li, 2013) เทคนคการก าจดโลหะเหลานออกจากน ามหลายวธดวยกน (Kumari, 2016) เชน การตกตะกอนโดยกระบวนการทางเคม (chemical precipitation) การแลกเปลยนไอออน (ion exchange) รเวอรออสโมซส (reverse osmosis) การบ าบดดวยกลไกทางชวภาพ (biological treatment) และการดดซบ (adsorption) ซงเทคนคการดดซบโลหะหนกโดยใชคเลตตงพอลเมอร (chelating polymer) เปนวธหนงทไดรบความสนใจเปนอยางมากเมอเปรยบเทยบกบเทคนคอนๆ เนองจากกระบวนการผลตไมยงยาก ราคาไมแพง สามารถเตรยมใหมหมฟงกชนเคมไดหลายชนด มประสทธภาพในการก าจดโลหะในน าทงและแลกเปลยนไอออนด ขนตอนของการน าไปใชก าจดโลหะไมซบซอน ไมตองใชอปกรณทยงยาก และสามารถน ากลบมาใชซ าไดอกหลายครง และเมอเตรยมใหมองคประกอบของสารแมเหลกขนาดอนภาคระดบนาโน (magnetic nano-particle) กจะมลกษณะเดนคอ สามารถแยกออกจากระบบน าทงทอาจประกอบดวยตะกอน หรอ ของแขงชนดอนๆ ไดงายและรวดเรวโดยใชแมเหลก ท าใหสะดวกตอการน ากลบไปใชซ า (Kumari, 2016; Odio, 2016) พอลเมอรชวภาพ (biopolymer) คอ กลมพอลเมอรทสามารถยอยสลายไดในธรรมชาต (bio-degradable) ชวยลดปญหามลพษในสงแวดลอม สวนใหญผลตจากวตถดบธรรมชาตทเปนพชและสตว เชน เซลลโลส ขาวโพด ออย บท ถวเหลอง มนเทศ มนส าปะหลง เปลอกกงและป เปนตน ไคโตซานและเจลาตนเปนพอลเมอรชวภาพทผลตจากสารตงตนราคาถกทมมากมายในธรรมชาต โครงสรางเคมของพอลเมอรประกอบดวยหมฟงกชนทสามารถดดแปลงส าหรบการใช งานไดหลากหลายขนอยกบชนดของปฏกรยาและสารเคมทใช จงเปนคพอลเมอรทไดรบความสนใจศกษาและน ามาใชงานหลายดาน เชน วสด

12

ควบคมการปลดปลอยยาและปย วสดชวการแพทย ใชในอตสาหกรรมอาหารและยา เปนตน (Zazycki, 2017; Gaihre, 2009) นาโนคอมโพสตพอลเมอรมสมบตดกวาเมอเปรยบเทยบกบ ไมโคร- และ แมคโคร-คอมโพสต (micro- and macro-composites) พอลเมอร เนองจากอนภาคขนาดระดบนาโนเมตร (nano-particles) สามารถเกดแรงยดเหนยวระหวางผวหนา (interfacial interaction) กบพอลเมอรเมตรกซไดดกวา สงผลใหเกดการปรบปรงสมบตทางกายภาพ, สมบตเชงกล และสมบตทางความรอน งานวจยนตองการเตรยมพอลเมอรผสมชวภาพโครงสรางรางแหระหวางไตโคซาน/เจลาตนทมองคประกอบของอนภาค Fe3O4 ขนาดระดบนาโนเมตร เพอน าไปใชดดซบโลหะหนกในน าทง และเปน เรซนแลกเปลยนไอออน โดยใชปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลชนดตางๆ จากนนวเคราะหสมบตทางเคม, สมบตทางความรอน, สมบตทางกายภาพ และศกษาปจจยตาง ๆ (สภาพความเปนกรด-เบส (pH), อณหภม, ความเขมขน, ชนดของการเชอมโยงระหวางโมเลกล) ทมผลตอประสทธภาพการดดซบโลหะหนกและการแลกเปลยนไอออน

1.1) วตถประสงคของโครงการวจย 1) เพอสงเคราะหเมดพอลเมอรผสมชวภาพโครงสรางรางแหระหวางไตโคซานและเจลาตน ทม องคประกอบของอนภาค Fe3O4 ขนาดระดบนาโนเมตร

2) วเคราะหสมบตและประสทธภาพในการดดซบโลหะ และการน าพอลเมอรผสมกลบมาใชซ า 1.2) ขอบเขตของโครงการวจย

1) สงเคราะหเมดพอลเมอรผสมชวภาพโครงสรางรางแหระหวางไตโคซาน (CHI) และเจลาตน (GEL) ทมองคประกอบของ Fe3O4 ในปรมาณตางๆ ทมการเชอมโยงระหวางโมเลกล

2) วเคราะหสมบตทางกายภาพ สมบตทางเคม และสมบตทางความรอนของพอลเมอรทเตรยมขน 3) ศกษาประสทธภาพการดดซบ (adsorption) โลหะของเมดโคพอลเมอร

3.1) คณภาพวเคราะห โดยทดสอบการเลอกจบโลหะเฉพาะชนด (selectivity) 3.2) ปรมาณวเคราะห โดยวเคราะหปรมาณของโลหะทสามารถก าจดไดตอน าหนกของ พอลเมอร 4) ศกษาประสทธภาพการขจดโลหะหนก (desorption) จากพอลเมอร และการน ากลบมาใชซ า

1.3) ทฤษฎ และแนวความคดของโครงการวจย

1) ไคโตซาน เปนพอลเมอรชวภาพทมปรมาณมากในธรรมชาต เนองจากเปนองคประกอบชนดหนงในเปลอกสตว

ประเภท กง ป และแกนในของปลาหมก พอลเมอรชวภาพชนดนไดรบความสนใจและถกศกษาอยางตอ

13

เนองเพราะมสมบตทดหลายดาน เชน ยอยสลายไดตามธรรมชาต ไมเปนพษ สามารถเขากนไดกบเนอเยอของคนและสตว มฤทธตานการเจรญของเชอจลนทรย (anti-microbial activity) แตฤทธตานการเจรญของเชอจลนทรยกขนอยกบปจจยภายนอกหลายประการ เชน ชนดของจลนทรย, ความเขมขนของไคโตซาน, ความเปนกรด-ดาง, ตวท าละลาย และน าหนกโมเลกล เปนตน (Kumar, 2017) ไคโตซานยงมขอดอยในดานสมบตความแขงแรง และสมบตเชงกลคอนขางต า ซงสามารถปรบปรงสมบตเชงกลเหลานไดดวยปฏกรยาเชอมโยงระหวางโมเลกล ท าใหไดไคโตซานทมโครงสรางรางแหซงมความแขงแรง ทนตอตวท าละลายไดดขน ตวอยางของสารเชอมโยงระหวางโมเลกลส าหรบไคโตซานทใชในงานวจย ไดแก glutaraldehyde, epichlorohydrin (Yuan, 2016) และ triphosphate ปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลดงแสดงในรปท 1.1-1.5

รปท 1.1 ปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลของไคโตซานดวย glutaraldehyde (Beppu, 2004)

รปท 1.2 การเกดโครงสรางแบบรางแหของพอลแซคคาไรด (polysaccharide, PS) ดวย epicholro-hydrin (Paynel, 2013)

14

รปท 1.3 ปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลของไคโตซานดวย -glycidoxypropyl trimethoxy silane (Lui, 2004)

รปท 1.4 ปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลของไคโตซานดวย epichlorohydrin-triphosphate (Laus, 2010)

15

2) เจลาตน (gelatin) จดอยในกลมพอลเมอรชวภาพ เปนโปรตนทไดการไฮโดรไลซคอลลาเจน (collagen) ในผวหนง

กระดก รวมทงเนอเยอเกยวพน (connective tissues) ของสตว โครงสรางเคมของเจลาตนแสดงดงรปท 1.6 ลกษณะทางกายภาพเปนของแขงโปรงแสง ไมมส เปราะ และแทบไมมรสชาต ใชเปนสวนประกอบของผลตภณฑหลายชนด เชน เครองส าอาง ยา อาหาร และฟลมถายรป โดยเฉพาะดานอตสาหกรรมอาหารซงเปนตลาดทใหญทสดของเจลาตนโดยเจลาตนสวนน เรยกวา edible gelatin ซงใชเปนสวนประกอบในอาหารชนดตางๆ เชน ขนมหวาน ไอศครม โยเกรต เปนตน ตลาดทใหญรองลงมาคออตสาหกรรมการผลตยาโดยใชเจลาตนในการเคลอบเมดยาและผลตเปนแคปซล ทงชนดแคปซลแขงและแคปซลนม pH ของระบบมผลมากตอโครงสรางของเจลาตน เชน เมออยในสารละลายกรดความเขมขนของแอมโมเนยมไอออนบนสายโซโมเลกลของเจลาตนจะเพมขนจากพนธะไฮโดรเจนระหวางโปรตอนและหมอะมโน (รปท 7) ท าใหเกด electrostatic repulsion ระหวางโมเลกลของเจลาตน แตเมอเจลาตนอยในระบบ pH ทเปนเบสจะแสดงผลในทางตรงกนขาม

รปท 1.5 การเชอมโยงระหวางโมเลกลของไคโตซานดวย terephthaloyl thiourea (Ahmed, 2013)

16

รปท 1.6 โครงสรางเคมของเจลาตน

รปท 1.7 โครงสรางเจลาตนในสภาวะกรด (Wang, 2011)

นอกจากนโครงสรางเคมของเจลาตนยงสามารถดดแปลงโดยปฏกรยาเคมไดหลายลกษณะ เชน ท าปฏกรยากบ adipic acid dihydrazide (ADH) ไดโครงสรางทเรยกวา animated gelatin (ดงรปท 1.8)

รปท 1.8 ปฏกรยาการดดแปลงโครงสรางเคมของเจลาตน (Lai, 2012)

17

3) พอลเมอรผสมแบบอนเทอรเพนเทรทงพอลเมอรเนทเวรค (interpenetrating polymer networks: IPNs)

พอลเมอรผสมนเตรยมจากโฮโมพอลเมอร (homopolymer) สองชนดหรอมากกวา โดยอยางนอยหนงในโฮโมพอลเมอรเหลานถกสงเคราะหจากมอนอเมอรตงตน หรอ เกดปฏกรยาเชอมโยง (crosslink) สายโซพอลเมอรชนดแรกในขณะทถกแวดลอมดวยโฮโมพอลเมอรทเหลอ ปฏกรยาการเตรยมพอลเมอรผสมแบบ IPNs มอยดวยกนหลายวธ วธทจะใชเตรยมไฮโดรเจลของพอลเมอรผสมในงานวจยนคอ full IPNs ซงโฮโมพอลเมอรทงสองชนด (CMC และ PEG) จะถกท าใหเกดการเชอมโยงระหวางโมเลกลโดยปฏกรยาของหมฟงกชนในโครงสรางเคมของพอลเมอรและสารเชอมโยงระหวางโมเลกล เพอใหไดไฮโดรเจลทคงรปเมอน าไปใชงาน ซงขนตอนการสงเคราะหแสดงในแผนภาพเพอใหงายตอการเขาใจดงรปท 1.9

IPNs มสมบตทแตกตางจากพอลเมอรผสม (polymer blend) ทวไป คอ สามารถเตรยมใหมโครงสรางแบบรางแห (crosslink) ท าใหการผสมเขากนระหวางเฟสของคโฮโมพอลเมอรเกดไดด ไมละลายแตสามารถบวมตว (swell) ในตวท าละลายทเหมาะสมบางชนด มความแขงแรงมากกวาพอลเมอรผสมทวไปทเตรยมโดยเทคนค melt blending (Huang, 2013)

รปท 1.9 การเตรยมพอลเมอรโครงสรางรางแหแบบอนเทอรเพนเทรทงพอลเมอรเนทเวรคแบบ Semi- และ Full-IPNs

4) การดดซบโลหะ (metal adsorption) โดยพอลเมอร

การดดซบโลหะบนผวหนาของพอลเมอรเปนกระบวนการทมประสทธภาพสง เหมาะส าหรบใชในการก าจดโลหะหลายชนดในน า ขอดของกระบวนการนเมอเปรยบกบวธอน ๆ (เชน การสกด การบ าบดดวยกระบวนการทางชวภาพ การตกตะกอนดวยสารเคม) คอ สามารถใชงานไดงายและสะดวก โดยแช

Cross-linker for A Polymer A

Cross-linkers for A, B

Semi-IPNs

Full-IPNs

18

อนภาคพอลเมอรในน าทตองการบ าบด ทงไวใหเกดการดดซบ หรอปลอยใหน าทตองการบ าบดไหลผานคอลมนยาวทบรรจอนภาคพอลเมอร เปนวธการทไมตองใชอปกรณยงยาก ราคาไมแพง วสดพอลเมอรทใชดดซบโลหะแลวสามารถน ามาขจด (desorption) โลหะออกจากผวหนาโดยการแลกเปลยนไอออนและน ากลบมาใชซ าไดอก

กลไกของการดดซบเกดขนจากโครงสรางเคมของพอลเมอรทมหมฟงกชนนล ซงสามารถเกดแรงยดเหนยว (interaction) กบไอออนของโลหะได ตวอยาง เชน poly(glycidyl methacrylate-glycine) (รปท 1.10) ไอออนของโลหะหนกทถกดดซบบนผวหนาของพอลเมอรสามารถขจดออกโดยใชสารละลายกรด และน ากลบมาใชดดซบใหมได

รปท 1.10 การดดซบโลหะหนกโดย poly(glycidyl methacrylate-glycine) (Chen, 2007). ส าหรบไคโตซานซงมหมฟงกชนทวองไวตอปฏกรยาสามารถเกดแรงยดเหนยวกบโลหะไอออนได

หลายกลไก ทงนขนอยกบชนดไอออน, pH และ องคประกอบของสารละลายทใชดดซบ ในสภาวะทวไปการดดซบโลหะไอออนเกดจากหมเอมน โดยมหมไฮดรอกซล (โดยเฉพาะทต าแหนง C-3) ชวยเสรมใหเกดแรงยดเหนยวอยางออนๆ ขน (Guibal, 2004) กลไกการดดซบท เปนได ไดแก ion exchange /electrostatic attraction, chelation และ ternary complex (Yu, 2013) กลไกทถกศกษาและน าเสนอมากทสดคอ chelation โดยไนโตรเจนอะตอมของหมเอมนเกดพนธะกบ Cu(II) ไอออน และหมไฮดรอกซลทเกดการปลอยโปรตอน (release proton) รวมเกดโคออรดเนชนดวย ในสารละลาย pH < 6.5 มกเกดการแขงขนกนระหวาง protonation และ chelation ของหมเอมน chelation ของโลหะไอออนโดยไคโตซานถกน าเสนอโดย “bridge model” หรอ “pendant model” ดงรปท 1.11 ขนอยกบลกษณะของแรงยดเหนยวทเกดขน

19

รปท 1.11 Chelation ระหวางไคโตซานและ Cu(II) ไอออน (a) “bridge model” และ (b) “pendant model” (Yu, 2013)

Huang, Kang, Wang และ Wang (2013) เตรยมเมดไฮโดรเจลทมโครงสรางแบบ semi-IPN ใน

สารละลาย โดยเทคนคการกราฟตดวยฟรแรดคลและปฏกรยาการเชอมขวางโมเลกลของไคโตซาน (CTS), กรดอะครลก (AA), เจลาตน (GE) ดวย N,N’-methylene-bis-acrylamide ผลจาก FTIR สเปกตรมและการวเคราะหธาตสามารถยนยนไดวาเกดการกราฟตของมอนอเมอรลงบนสายโซหลกของ CTS และสายโซโมเลกลของเจลาตนแทรกเขาไปในโครงสรางของ CTS-g-PAA ผลจากเทคนค SEM พบวาไฮโดรเจลมผวขรขระ ลกษณะเปนทรงกลมขนาดเลกเกาะกน ไฮโดรเจลทมองคประกอบ 2 wt.%GE ใหประสทธภาพการดดซบ Cu(II) ไอออนสงทสดเทากบ 261.08 mg/g และหลงจากผานกระบวนการดดซบและการชะไอออนเพอน ากลบมาใชซ าทงหมด 5 ครง ยงคงประสทธภาพการดดซบ 95.2% เมอเทยบกบคาเรมตน จลนศาสตรการดดซบสอดคลองกบ pseudo-second-order เนองจากเปนการดดซบทางเคมทเกดจากหมฟงกชน การวเคราะหดวยเทคนค FTIR และ X-ray photo-electron spectroscopy (XPS) พบวาเกดสารประกอบทางเคมของหมฟงกชน -COO− และ -NH2 และเกดการแลกเปลยนไอออนซงเปนกลไกหลกในการดดซบ พอลเมอรทเตรยมไดจากงานวจยนนอกจากจะชวยลดการใชพอลเมอรสงเคราะหทเตรยมจากผลตภณฑปโตรเลยมแลว ยงเปนการพฒนาวสดดดซบรปแบบใหมทผลตจากพอลเมอรชวภาพอกดวย

นอกจากนยงมงานวจยทศกษา ion-imprinted chitosan ส าหรบเปนวสดดดซบ uranium (VI) ซงไดเสนอกลไกการเกดแรงยดเหนยวระหวางไคโตซานกบ UO2(II) และ Pb(II) ไอออนดงรปท 1.12 และ 1.13 ตามล าดบ

20

รปท 1.12 การเกดแรงยดเหนยวระหวาง ion-imprinted chitosan โครงสรางรางแหและ UO2(II) ไอออน (Zhou, 2012)

รปท 1.13 การเกดแรงยดเหนยวระหวาง ion-imprinted chitosan

โครงสรางรางแหและ Pb(II) ไอออน (Li, 2013)

21

5) พอลเมอรคอมโพสตทมสมบตแมเหลกส าหรบการใชงานดานวสดดดซบ ขอดของวสดดดซบในกลมพอลเมอรคอมโพสตทมสมบตแมเหลก คอ สามารถแยกวสดดดซบหลงการใชงานออกจากระบบน าทงเพอน ากลบมาใชซ าไดงายโดยใชแมเหลก ซงปกตตองน าน าทงหลงจากบ าบดแลวไปผานการกรองเพอแยกวสดดดซบออกมา จงสามารถลดความยงยากในขนตอนการบ าบดลงไปได

มงานวจยหลายฉบบทไดศกษาเกยวกบวสดนาโนคอมโพสตทมสมบตแมเหลก เชน Ge และคณะ (2012) เตรยม Fe3O4/amino-propyltriethoxysilane/acrylic acid-co-crotonic acid และวเคราะหประสทธภาพการดดซบโลหะไอออน รวมทงเสนอกลไกการดดซบไวดงแสดงในรปท 1.14 (Ge, 2012)

รปท 1.14 การดดซบโลหะไอออนโดยวสดนาโนคอมโพสตระหวาง Fe3O4/aminopropyltriethoxy- silane/acrylic acid-co-crotonic acid (Ge, 2012).

Ji และคณะ (2016) ไดเตรยมวสดดดซบทมสมบตแมเหลกชนดใหม หรอ Fe3O4@P(MA-L-Phe-OMe โดยการกราฟต poly(N-methacryloyl-L-phenylalaninemethyl ester (P(MA-L-Phe-OMe)), amino acid-based บนอนภาคนาโน Fe3O4 ดวยแรดคลพอลเมอไรเซชน ดงแสดงในรปท 1.15วสดดดซบนถกออกแบบมาเพอใชใน solid phase extraction (MSPE) ส าหรบ 2,4-dichlorophenoxy acetic acid และ 4-chlorophenoxyacetic acid ซงเปนสารทสามารถใชในการบงบอกการเจรญของพชได ผลจากงานวจยนแสดงใหเหนวาวสดดดซบซงมสมบตแมเหลกนมศกยภาพในการน าไปใชงานดาน MSPE ไดด โดยแรงยดเหนยวระหวางสารทตองการวเคราะหและวสดดดซบเปนแบบ hydrophobic และ เปนแรงชนด electrostatic Sun และคณะวจย (2013) ไดเตรยมเมด poly(glycidyl methacrylate) ทดดแปลงโครงสรางใหมหมฟงกชนของ polyethylenimine และมสมบต superparamagnetic โดยปฏกรยาดงแสดงในรปท 1.16 พบวาเมด superparamagnetic คอมโพสตมประสทธภาพการดดซบ Cr(VI) ไอออนสงถง 492.61 mg/g และสามารถน ากลบมาใชซ าหลงจากชะดวยสารละลาย 0.5 mol/L NaOH และ 2 mol/L NaCl

22

รปท 1.15 การเตรยมอนภาคนาโน Fe3O4@P(MA-L-Phe-OMe) (Ji, 2016)

รปท 1.16 ปฏกรยาการเตรยม polyethylenimine-functionalized poly(glycidyl methacrylate)

ทมสมบต superparamagnetic (Sun, 2013)

Marroquin, Rhee และ Park (2013) ไดเตรยมนาโนคอมโพสตระหวาง Fe3O4/multiwall carbon nanotube (MWNT)/ chitosan โดยวธการระเหยตวท าละลาย (solution evaporation) ซงไมยงยาก พบวาทง Fe3O4 และ MWNT สงผลใหเกดการปรบปรงสมบตการน าไฟฟา, สมบตเชงกล และสมบตทางความรอนของนาโนคอมโพสต แผนภาพแสดงการเตรยมนาโนคอมโพสตแสดงดงรปท 1.17

23

รปท 1.17 ขนตอนการเตรยม Fe3O4/multiwall carbon nanotube/chitosan นาโนคอมโพสต (Marroquin, 2013)

Nguyen, Tran และ Tran (2010) เตรยมเมดไคโตซาน/ Fe3O4 ขนาดอนภาคระดบนาโนทมสมบตแมเหลก ผลการศกษาอนภาคนาโนของ Fe3O4 กอนและหลงเคลอบดวยไคโตซานพบวามคาความเปนแมเหลกอมตวสงใกลเคยงกน (54 emu/g) เนองจากการเคลอบอนภาคนาโนของ Fe3O4 ดวยชนของไคโตซานนนบางมากจงไมสงผลตอสมบตความเปนแมเหลกของคอมโพสตทได ไคโตซานทอยบนพนผวของอนภาคนาโนของ Fe3O4 ท าหนาทในการดดซบไอออนโลหะหนก คอ Pb(II) และ Ni(II) โดยประสทธภาพการดดซบ Pb(II) และ Ni(II) สงสดเทากบ 63.33 และ 52.55 mg/g ตามล าดบ ท pH 6 และ

24

อณหภมหอง จากขอมลการดดซบพบวาสอดคลองกบแลงเมยรไอโซเทอรม ซงไอออนโลหะทถกดดซบบนผวของคอมโพสตสามารถตรวจสอบไดดวยเทคนค Scanning Electron Microscope (SEM) และ Energy Dispersive X-ray (EDS) งานวจยนแสดงใหเหนวาเมดไคโตซานขนาดนาโนทมสมบตแมเหลกนไมเพยงสามารถก าจด Pb(II) และ Ni(II) ไอออน แตยงสามารถน าไปใชก าจดไอออนโลหะหนกอนๆ ในน าเสยไดดวย

Huang, Shi, Yang และ Zhang (2009) ไดศกษาไคโตซานคอมโพสตทเชอมโยงระหวางโมเลกลดวย epichlorohydrin และมสมบตแมเหลก เพอน าไปใชในการดดซบ Cu(II) ไอออน เมอน าไปวเคราะหดวยเทคนค Infrared spectroscopy (IR) แสดงใหเหนวาเกดการเคลอบและการเชอมโยงระหวางโมเลกลอยางมประสทธภาพ จากนนศกษาการดดซบในสารละลาย pH ตางๆ ณ เวลาตางกน พบวาสภาวะทเหมาะสมส าหรบการดดซบ Cu(II) ไอออน คอ pH ของสารละลาย 6.0 และเวลาในการดดซบ 60 นาท การดดซบเปนไปตามแลงเมยรไอโซเทอม ซงมคา R2 เทากบ 0.9951 ทความเขมขนของสารละลาย Cu(II) 100 mg/L ไคโตซานคอมโพสตมประสทธภาพการดดซบเทากบ 78.13 mg/g และจลนศาสตรการดดซบพบวาสอดคลองกบ first-order Langergren rate equation โดยสามารถชะ ไคโตซานคอมโพสตดวยสารละลาย HCl (0.1 mol/L) เพอน ากลบใชใหมโดยสามารถดดซบ Cu(II) ไอออนซ าไดทงหมด 10 ครง

1.4) ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1) ดานวชาการ: เผยแพรความรจากงานวจยโดยตพมพในวารสารวชาการ หรอน าเสนอผลงานวจยในงานประชมเพอเปนองคความรในการวจยตอไป

2) หนวยงานทใชประโยชนจากผลการวจย : นกวจย นสตระดบปรญญาตรและบณฑตศกษาบคลากรของหนวยงานวจย และหนวยงานทรบผดชอบดแลเกยวกบสงแวดลอม

25

บทท

วธดาเนนการวจย

2.1 เครองมอและอปกรณ 1. เครอง Flame Atomic Absorption Spectrometer (AAS) รน novAA 350 บรษท

Analytikjena 2. เครอง Fourier Transform Infrared Spectrometer (FT-IR) รน System 2000 บรษท

PERKIN ELMER 3. เครอง pH meter 4. เครอง Scanning Electron Microscope (SEM) รน LEO 1450 VP 5. เครองชงทศนยม 4 ต าแหนง รน FX-2000i, เครองชง 2 ต าแหนง รน FX-2000 บรษท A&D

Company 6. เครองปนกวนแมเหลกไฟฟา (magnetic stirrer), เครองใหความรอน (hot plate) รน IKA

C-MAG HS7 7. ตอบลมรอน (hot air oven), รน OF-01E บรษท BENDER 8. ไมโครปเปต ขนาด 10-100 µL 9. ชดอปกรณส าหรบเกดปฏกรยา ประกอบดวยภาชนะส าหรบเกดปฏกรยา (reactor), เครอง

กวน (mechanical stirrer), คอนเดนเซอร, เทอรโมมเตอร และใบพดกวน (stirrer)

2.2 สารเคม 1. กรดไนตรก (nitric acid, HNO3) เกรดวเคราะห บรษท MERCK 2. กรดแอซตก (acetic acid, CH3COOH) เกรดวเคราะห บรษท MERCK 3. กลตารลดไฮด (glutaraldehyde, GLA), ความเขมขน 25% (w/w) ในน า บรษท SIGMA

ALDRICH 4. คอปเปอร(II) ไนเตรต (copper (II) nitrate trihydrate, Cu(NO3)2.3H2O) เกรดวเคราะห

บรษท QREC 5. ไคโตซาน (chitosan), medium molecular weight บรษท SIGMA ALDRICH

26

6. เจลาตน (gelatin) บรษท MERCK 7. โซเดยมคลอไรด (sodium chloride, NaCl) เกรดวเคราะห บรษท J.T. Baker 8. โซเดยมไฮดรอกไซด (sodium hydroxide, NaOH), บรษท RANKEN 9. โทลอน (toluene, C7H8) เกรดวเคราะห บรษท MERCK 10. สารละลายแอมโมเนย (ammonia solution, NH4OH) เกรดวเคราะห บรษท QREC 11. เมทานอล (methanol, CH3OH) เกรดการคา บรษท RANKEM 12. ไอรอน (II) คลอไรด เตตระไฮเดรต (iron (II) chloride Tetrahydrate, FeCl2.4H2O)

บรษท QREC 13. ไอรอน (III) คลอไรด เฮกซะไฮเดรต (iron (III) chloride hexahydrate, FeCl3.6H2O)

บรษท QREC 2.3 วธการทดลอง 2.3.1 การสงเคราะหอนภาคนาโน Fe3O4 (Fe3O4 nanoparticles)

1) ตงชดอปกรณส าหรบการเกดปฏกรยา โดยใชแทงกวนปลายพลาสตกรปครงวงกลม ในอางควบคมอณหภม (water bath)

2) เตรยมสารละลายผสมระหวางไอรอน (III) คลอไรด เฮกซะไฮเดรต และไอรอน (II) คลอไรด เตตระไฮเดรต โดยใชน าปราศจากไอออนปรมาตร 75 มลลลตรเปนตวท าละลาย จากนนน าไปปนกวน 5 นาท และโซนเคท 15 นาทหรอจนสารละลายเขากนไดด

3) สารละลายทไดเทลงขวดกนกลมแลวน าเขาชดท าปฏกรยา โดยท าการปนกวนดวยหวกวนทความเรว 800 รอบตอนาท อณหภม 50 องศาเซลเซยส ปฏกรยาด าเนนไปภายใตสภาวะไนโตรเจนเปนเวลา 30 นาท

4) เตมสารละลายแอมโมเนยลงไปอยางรวดเรว ปลอยใหปฏกรยาด าเนนไปทอณหภม 50 องศาเซลเซยสเปนเวลา 6 ชวโมง ภายใตสภาวะไนโตรเจน

5) ทงใหอนภาคขนาดนาโน Fe3O4 ทเตรยมไดตกตะกอนโดยใชแทงแมเหลกในการแยก 6) ลางตะกอนดวยน าปราศจากไออนจนสารละลายม pH เปนกลาง และลางตอดวยเมทานอล

ประมาณ 3 ครง น าไปอบในตอบสญญากาศทอณหภม 55 องศาเซลเซยสเปนเวลา 24 ชวโมง

2.3.2 การเตรยมไคโตซานโฮโมพอลเมอร โดยใชกลตารลดไฮดเปนสารเชอมโยงระหวางโมเลกล (CS/GLA homopolymer)

1) เตรยมสารละลายไคโตซาน 2% (w/v) ในกรดแอซตกเขมขน 5% (v/v) ปนกวนใหละลายเปนเนอเดยวกน

27

2) เมดไคโตซานโดยน าสารละลายไคโตซานในขนท 1 หยดลงในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขน 0.5 โมลตอลตร โดยใชไซรงคขนาด 5 มลลลตร, เขมฉดยาเบอร 18 ขนาด 1.5 นว และปนกวนอยางตอเนอง

3) น าเมดไคโตซานทเตรยมไดไปลางดวยน ากลนจนม pH เปนกลาง 4) ส าหรบไคโตซานทมการเชอมโยงระหวางโมเลกล ท าไดโดยการน าเมดไคโตซานทเตรยมไดแช

ในสารละลายกลตารลดไฮด (glutaraldehyde, GLA) 0.5%, 0.75% (w/v) และปนกวนอยางตอเนองเปนเวลา 0.5 ชวโมง

5) กรอง และลางสารละลายสวนเกนออกดวยน ากลน 1 ครง 6) น าไปอบทอณหภม 55 องศาเซลเซยส เปนเวลา 18 ชวโมง ชงน าหนก

2.3.3 การเตรยมเมดพอลเมอรไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด คอมโพสต โดยใช กลตารลดไฮดเปนสารเชอมโยงระหวางโมเลกล (CS/Fe3O4-GLA composite)

1) การเตรยมสารละลายไคโตซาน 2% (w/v) โดยชงไคโตซานละลายในกรดแอซตกเขมขน 5% (v/v) จากนนน าไปปนกวนใหละลายเปนเนอเดยวกน

2) เตมอนภาคนาโนเหลกออกไซด (รอยละโดยน าหนกของอนภาคนาโนเหลกออกไซดเทากบ 12.5%) ลงในสารละลายในขนท 1 น าไปปนกวน 5 นาท และโซนเคท 15 นาท

3) น าสารละลายไคโตซานในขนท 2 หยดลงในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขน 0.5 โมลตอลตร ปรมาตร 250 มลลลตร โดยใชไซรงคขนาด 5 มลลลตร, เขมฉดยาเบอร 18 ขนาด 1.5 นว และปนกวนอยางตอเนอง

4) น าเมดไคโตซานคอมโพสตทเตรยมไดไปลางดวยน ากลนจนม pH เปนกลาง 5) น าเมดไคโตซานคอมโพสตทเตรยมไดในขนตอนท 4 น ามาแชในสารละลายกลตารลดไฮด

(GLA) 0.5% (w/v) และปนกวนอยางตอเนองเปนเวลา 0.5 ชวโมง 6) กรอง และลางเมดคอมโพสตดวยน ากลน 1 ครง 7) น าไปอบทอณหภม 55 องศาเซลเซยส เปนเวลา 18 ชวโมง บนทกน าหนก

2.3.4 การเตรยมเมดพอลเมอรผสมไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด /เจลาตน โดยใชกลตารลดไฮดเปนสารเชอมโยงระหวางโมเลกล (CS/Fe3O4 /GE-GLA polymer blend)

1) เตรยมสารละลายไคโตซาน 2% (w/v) ในกรดแอซตกเขมขน 5% (v/v) น าไปปนกวนใหละลายเปนเนอเดยวกนเปนเวลา 18 ชวโมง

2) ใสอนภาคนาโนเหลกออกไซด (รอยละโดยน าหนกของอนภาคนาโนเหลกออกไซดเทากบ 12.5%) ลงในสารละลายในขนท 1 น าไปปนกวน 5 นาท และโซนเคท 15 นาท

28

3) การเตรยมเมดไคโตซานโดยน าสารละลายไคโตซานในขนท 2 หยดลงในสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขน 0.5 โมลตอลตร โดยใชไซรงคขนาด 5 มลลตร, เขมฉดยาเบอร 18 ขนาด 1.5 นว และปนกวนอยางตอเนอง

4) น าเมดไคโตซานคอมโพสตทเตรยมไดไปลางดวยน ากลนจนม pH เปนกลาง 5) กรองดวยตะแกรง และบนทกน าหนก (น าหนกเมดพอลเมอรขณะเปยก) 6) เตรยมสารละลายเจลาตนเขมขน 20% (w/v) น าไปปนกวนและใหความรอนทอณหภม 50

องศาเซลเซยส เปนเวลา 0.5 ชวโมง 7) เตรยมเมดผสมไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด /เจลาตน น าเมดพอลเมอรทเตรยมไดใน

ขนท 5 แชสารละลายเจลาตน 20% (w/v) เปนเวลา 2 ชวโมง จากนนน าไปกรองและลาง 8) น าเมดพอลเมอรผสมคอมโพสตทเตรยมไดมาแชในสารละลายกลตารลดไฮด (GLA) 0.75%

(w/v) และปนกวนอยางตอเนองเปนเวลา 0.5 ชวโมง 9) กรอง และลางเมดพอลเมอรดวยน ากลน 1 ครง 10) น าไปอบทอณหภม 55 องศาเซลเซยส เปนเวลา 18 ชวโมง บนทกน าหนก

2.4 วเคราะหสมบตทางเคมและสมบตทางกายภาพของเมดพอลเมอร 2.4.1 การบวมตวในสารละลาย (Swelling test)

ศกษาโดยชงตวอยางเมดพอลเมอร น ามาทดสอบการบวมตวดวยน ากลน , โทลอน และโซเดยมคลอไรด ทอณหภมหอง บนทกการเปลยนแปลงน าหนกของเมดพอลเมอรทเวลาตาง ๆ จากนนค านวณ %swelling ดงสมการท 1

%swelling = [(M2-M1)/M1] x 100 (สมการท 1) เมอ M1 คอ น าหนกเมดพอลเมอรเรมตน (g) M2 คอ น าหนกเมดพอลเมอรหลงบวมตวในสารละลาย (g)

2.4.2 วเคราะหโครงสรางทางเคม: FTIR spectroscopy วเคราะหโครงสรางทางเคมของตวอยางเมดพอลเมอรผสม โดยน าไปบดกบ KBr จากนนอดเปน

แผน KBr-disc กอนน าไปวเคราะหทชวงเลขคลน 400-4000 cm-1

2.4.3 วเคราะห Scanning electron microscopy (SEM) สณฐานวทยาของเมดพอลเมอรผสมถกวเคราะหดวยเทคนค Scanning electron microscopy

โดยน าเมดพอลเมอรตดบน stub จากนนฉาบพนผวเมดพอลเมอรดวยทอง และวเคราะหลกษณะของเมดพอลเมอรทก าลงขยายตางๆ

29

2.4.4 วเคราะห Energy-Dispersive X-ray spectroscopy (EDX) วเคราะหหาองคประกอบ และ ปรมาณธาตทอยในตวอยางเมดพอลเมอร ซงสามารถตรวจ

วเคราะหไดตงแต ธาตโบรอน (B) ถงธาตยเรเนยม (U)

2.4.5 วเคราะห Transmission electron microscopy (TEM) สณฐานวทยาของอนภาคนาโนเหลกออกไซดถกวเคราะหดวย โดยน าไปกระจายตวใน เอ

ทานอลและโซนเคทเปนเวลา 30 นาทเพอใหไดคอลลอยดทเสถยร จากนนหยดตวอยางลงบนตะแกรงเตรยมตวอยาง (Cu TEM grid) กอนน าไปวเคราะห

2.4.6 วเคราะห Thermogravimatric analysis (TGA)

การศกษาการสลายตวเนองจากความรอน (thermal decomposition) และเสถยรภาพ (stability) ของตวอยางเมดพอลเมอร โดยศกษาตงแตอณหภม 30 ถง 700 องศาเซลเซยส ในอตราการใหความรอน 10 องศาเซลเซยสตอนาท ภายใตสภาวะไนโตรเจน

30

บทท

ผลการวจยและอภปราย

3.1 การสงเคราะหอนภาคนาโนเหลกออกไซด (Fe3O4 nanoparticles) 3.1.1 ปฏกรยาการสงเคราะหอนภาคนาโนเหลกออกไซด การสงเคราะห Fe3O4 ขนาดอนภาคระดบนาโนท าโดยการตกตะกอนรวม (co-precipitation) ระหวาง Fe2+ และ Fe3+ ไอออนดงสมการตอไปน (Davaran และคณะ, 2013)

2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O + 8NH3 Fe3O4 + 8NH4Cl

อนภาคนาโนเหลกออกไซดทสงเคราะหได มลกษณะเปนผงละเอยด สน าตาลด า แสดงดงรปท 3.1

รปท 3.1 อนภาคนาโนเหลกออกไซดทสงเคราะหได

3.1.2 FTIR สเปกตรมของอนภาคนาโนเหลกออกไซด

รปท 3.2 FTIR สเปกตรมของอนภาคนาโนเหลกออกไซด

585 585

31

จากรปท 3.2 FTIR สเปกตรมของอนภาคนาโนเหลกออกไซด ปรากฏพคทประมาณ 585 cm-1

เปนการสนของพนธะ Fe-O และประมาณ 3390 cm-1 เปนการยดพนธะของ –OH ซงมาจาก ความชนบนผวหนาของอนภาคนาโนเหลกออกไซด Fe3O4 (Huang และ คณะ 2012) 3.1.3 XRD ของอนภาคนาโนเหลกออกไซด ผลการวเคราะหอนภาคนาโนเหลกออกไซดดวย XRD แสดงดงรปท 3.3 พบพค 2θ ท 30.15°, 35.58°, 43.15°, 57.00° และ 62.64° ซงสอดกบ XRD pattern ของ Fe3O4 ในงานวจยทรายงานกอนหนา (Huang และ คณะ, 2012)

รปท 3.3 XRD patterns อนภาคนาโนเหลกออกไซด

3.1.4 TEM ของอนภาคนาโนเหลกออกไซด ภาพถาย TEM ของอนภาคนาโนเหลกออกไซด แสดงดงรปท 3.4 พบวาอนภาคมลกษณะคอนขางกลมขนาดประมาณ 10-30 nm เกดการรวมกนเปนกลม (agglomeration) เนองจากแรงยดเหนยวระหวางอนภาค และพนทผวสง ซงเปนลกษณะพเศษของอนภาคนาโน

รปท 3.4 ภาพถาย TEM ของอนภาคนาโนเหลกออกไซด

25 30 35 40 45 50 55 60 65

Inte

nsity

Degrees 2- Theta

32

3.2 การสงเคราะหเมดพอลเมอร องคประกอบของเมดพอลเมอรทใชในปฏกรยาการเตรยมตวอยางพอลเมอร และ พอลเมอร

คอมโพสตแสดงดงตารางท 3.1

ตารางท 3.1 องคประกอบในการเตรยมเมดพอลเมอร

ปฏกรยาชดท ชอตวอยาง ไคโตซาน

อนภาคนาโนเหลกออกไซด(Fe3O4)

เจลาตน

(%w/w) (%w/w) (%w/w) 1 CS-0.75GLA 100 0 0 2 Fe3O4CS/ -0.5GLA 90 10 0 3 Fe3O4/CS -0.75GLA 89 11 0

4 Fe3O4 /CS/GE-0.75GLA 48 12 40

*ชดปฏกรยาท 1, 3 และ 4 มการเชอมโยงระหวางโมเลกลดวยกลตารลดไฮด 0.75 %v/v และ ชดปฏกรยาท 2 มการเชอมโยงระหวางโมเลกลดวยกลตารลดไฮด 0.5 %v/v, 50 มลลลตร, 2 ชวโมง

3.2.1 เมดไคโตซานโฮโมพอลเมอรทใชกลตารลดไฮดเปนสารเชอมโยงระหวางโมเลกล (CS-GLA homopolymer) เมดไคโตซานโฮโมพอลเมอรทเตรยมไดมลกษณะคอนขางกลม แขง เปราะ มสน าตาลแดง และโปรงแสง มขนาดประมาณ 1 มลลเมตร แสดงในรปท 3.5 เมอเชอมโยงระหวางโมเลกลดวย กลตารลดไฮด จะเกดปฏกรยาดงรปท 3.6

รปท 3.5 เมดไคโตซานโฮโมพอลเมอรทเชอมโยงระหวางโมเลกลดวยกลตารลดไฮด

33

รปท 3.6 ปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลไคโตซานดวยกลตารลดไฮด

3.2.2 เมดพอลเมอรไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซดคอมโพสต เมด CS/Fe3O4-GLA คอมโพสต ทเตรยมไดมลกษณะคอนขางกลม แขง เปราะ มสด า ไมมน

วาว ขนาดประมาณ 1 มลลเมตร แสดงในรปท 3.7

รปท 3.7 เมดพอลเมอรไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด คอมโพสต ทมการเชอมโยง ระหวางโมเลกลดวยกลตารลดไฮด

34

3.2.3 เมดพอลเมอรผสมไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด/เจลาตน (CS/Fe3O4/GE-GLA) เมดพอลเมอรผสมไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด/เจลาตน ทเตรยมไดมลกษณะคอนขาง

กลม แขง เปราะ มสน าตาล-ด า และเปนมนวาว ขนาดประมาณ 1.5 มลลเมตร แสดงในรปท 3.8 เมอเชอมโยงระหวางโมเลกลเจลาตนดวยกลตารลดไฮดจะเกดปฏกรยาดงรปท 3.9

รปท 3.8 เมดพอลเมอรผสมไคโตซาน/อนภาคนาโนเหลกออกไซด /เจลาตนทมการเชอมโยงระหวาง โมเลกลดวยกลตารลดไฮด

รปท 3.9 ปฏกรยาการเชอมโยงระหวางโมเลกลของเจลาตนดวยกลตารลดไฮด

35

3.3 ทดสอบสมบตความเปนแมเหลกของเมดพอลเมอร เนองจากการก าจดโลหะหนกในน าเสย การน าตวดดซบกลบมาใชซ าเปนเรองทส าคญ เนองจาก

ชวยลดตนทนของกระบวนการบ าบดน าทง จงมการผสมอนภาคนาโนเหลกออกไซดเพอความสะดวกในการแยกวสดดดซบออกจากสงเจอปนอนๆ ทมกปนเปอนในน าทง จงไดทดสอบสมบตความเปนแมเหลกของเมดพอลเมอรทกระจายตวอยในน า พบวาแรงกระท าจากสนามแมเหลกภายนอกของแมเหลกสามารถดดเมดพอลเมอรได (รปท 3.10 a) และเมอระยะหางระหวางแมเหลกกบเมดพอลเมอรหางขน แรงดงดดกลดลง (รปท 3.10 (b, c))

รปท 3.10 สมบตความเปนแมเหลกของเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA

a

b

c

Magnetic field

Magnetic field

Magnetic field

36

3.4 การบวมตวของเมดพอลเมอร การศกษาอทธพลความหนาแนนของการเชอมโยงระหวางโมเลกล ทมผลตอการบวมตวในตวท า

ละลาย 3 ชนด ไดแก น ากลน,โทลอน และ โซเดยมคลอไรด ของเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA, Fe3O4/CS/GE-0.5GLA แสดงในรปท 3.11 และ 3.12 พบวาตวอยางสามารถบวมตวในน า และ โซเดยมคลอไรด ไดดกวาในโทลอน เนองจากหมไฮดรอกซล และหมเอมนซงมสภาพขวสงในโครงสรางของไคโตซานและเจลาตนสามารถเกดแรงระหวางโมเลกลกบน า และ โซเดยมคลอไรด แตเมออยในตวท าละลายอนทรย เชน โทลอนท าใหแรงระหวางโมเลกลดงกลาวลดลงท าใหเกดการบวมตวไดนอยลง

รปท 3.11 รอยละการบวมตวของFe3O4/CS/GE-0.5GLA ในตวท าละลาย 3 ชนด

รปท 3.12 รอยละการบวมตวของ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ในตวท าละลาย 3 ชนด

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20 25 30

% sw

ellin

g

time (h)

Fe3O4/CS/GE-0.5GLA ในน าFe3O4/CS/GE-0.5GLA ในโทลอนFe3O4/CS/GE-0.5GLA ในโซเดยมคลอไรด

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20 25 30

% sw

ellin

g

time (h)

Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ในน า

Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ในโทลอน

Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ในโซเดยมคลอไรด

37

พอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.5GLA มความสามารถในการบวมตวในตวท าละลายไดดกวา พอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA เนองจากการเพมความเขมขนของสารละลาย กลตารลดไฮด ทใชในปฏกรยาการเตรยมพอลเมอร ท าใหความหนาแนนของการเชอมโยงระหวางโมเลกลเพมขน สงผลใหการบวมตวในตวท าละลายของตวอยางนอยลง หลงการทดสอบพบวาเมดพอลเมอรทเตรยมไดทง 2 ตวอยางคงรปในตวท าละลายทง 3 ชนด ซงสามารถน าเมดพอลเมอรไปใชจบโลหะในน าเสยทมการปนเปอนของตวท าละลายอนทรยได

3.5 FTIR สเปกตรมของเมดพอลเมอร

รปท 3.13 FTIR สเปกตรมของอนภาคนาโนเหลกออกไซด (a), ไคโตซาน (b) และ เจลาตน (c)

จาก FTIR สเปกตรมของอนภาคนาโนเหลกออกไซด (รปท 3.13a) พบวาทเลขคลน 3390 cm-1 ปรากฏพก O-H stretching, ทเลขคลน 585 cm-1 ปรากฏพก Fe-O bond ส าหรบ FTIR สเปกตรมของไคโตซาน (รปท 3.13b) พบวาทเลขคลนประมาณ 3400 cm-1 ปรากฏพกกวางจากการซอนทบกนของ N-H และ O-H stretching ในโครงสรางของไคโตรซาน เลขคลน 1548 cm-1 ปรากฏพก N-H bending ของเอมน, เลขคลน 1406 cm-1ปรากฎพก CH2 bending และ ทเลขคลน 1090 cm-1 ปรากฎพก C-O stretching ซงสอดคลองกบโครงสรางเคมของหนวยซ าๆกน (repeating unit) ในโมเลกลของไคโตซาน

38

และ FTIR สเปคตรมของเจลาตน (รปท 3.13c) พบวาทเลขคลน 3400 cm-1 ปรากฎพกกวางของ O-H stretching ซอนทบกบ N-H stretching, เลขคลน 2935 cm-1 ปรากฎพก C-H stretching, เลขคลน 1654 cm-1 ปรากฎพก amide (I) ของ C=O และ เลขคลน 1586 cm-1 ปรากฎพก amide (II) ของ C-N และ N-H

รปท 3.14 ATR-FTIR สเปกตรมของเมดพอลเมอร CS-0.75GLA (e), Fe3O4/CS-0.75GLA (f)

และ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA (g)

ATR-FTIR สเปคตรมของเมดพอลเมอร CS-0.75GLA (รปท 3.14e) พบวาปรากฎพกของหมฟงกชนคลายกบทพบในไคโตซาน และพบพก C=N stretching (1652 cm-1) ทเกดจากปฏกรยาระหวางหมอะมโนของไคโตซาน และหมอลดไฮดของกลตารลดไฮด ซงสอดคลองกบปฏกรยาดงแสดงในรปท 3.6 ส าหรบ ATR-FTIR สเปคตรมของเมดพอลเมอร Fe3O4/CS-0.75GLA (รปท 3.14f) ปรากฎพกของหมฟงกชนคลายกบทพบในเมดพอลเมอร CS-0.75GLA และสเปคตรมของ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA (รปท 3.14g) พบวาปรากฎพกของหมฟงกชนคลายกบทพบในเมดพอลเมอร Fe3O4/CS-0.75GLA และปรากฎพก amide (I) ของ C=O และ เลขคลน 1638 cm-1 ปรากฎพก amide (II) ของ C-N และ N-H เนองจากมการเคลอบเมดพอลเมอรดวยเจลาตน

39

3.6 การศกษาเสถยรภาพทางความรอน (TGA) ของเมดพอลเมอร ศกษาเสถยรภาพทางความรอนของตวอยางพอลเมอรดวยเทคนค TGA ระหวางอณหภมหองถง 700 ๐C เมอพจารณา TGA และ DTG thermogram (รปท 3.15 และ 3.16 ตามล าดบ) ของ Fe3O4/CS-0.75GLA พบการสลายตวทางความรอนของตวอยางทระยะเรมตนของการวเคราะห (40-200๐C) คดเปนรอยละ 7 ของน าหนกทงหมด ซงเกดจาการระเหยของความชนในตวอยางพอลเมอร ทอณหภมสงขนพบการสลายตวของสายโซโมเลกลเกดขนสองขน คอ ทประมาณ 200-400๐C มการลดลงของน าหนกคดเปนรอยละ 46 ของน าหนกทงหมด ซงนาจะเกดจากการสลายตวของสายโซพอลแซคคาไรดแบบ random split ของ glycosidic bond รวมกบเกด depolymerization และdeacetylation ของไคโตซาน สวนขนทสองทชวงอณหภม 400-670๐C มการลดลงของน าหนกคดเปนรอยละ 47 ของน าหนกทงหมด นาจะเกดจาก cross-linked degradation ของโครงสรางแบบรางแห (Lopez และคณะ, 2008)

รปท 3.15 TGA thermogram ของพอลเมอรผสม

ส าหร บ TGA และ DTG thermogram ของ Fe3O4/CS/GE-0.5GLA และ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA แสดงลกษณะการสลายตวคลายกบ Fe3O4/CS-0.75GLA แตพบวา Fe3O4/CS-0.75GLA มคา รอยละการเปลยนแปลงน าหนกของตวอยางสงกวาทชวงอณหภมเดยวกน แสดงใหเหนถงเสถยรภาพทางความรอนทเพมขนของ Fe3O4/CS/GE-0.5GLA และ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA เนองจากมการเคลอบเจลาตนบนผวหนาของไคโตซานคอมโพสต

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 100 200 300 400 500 600 700

% W

eigh

t

Temperature (◦C)

Fe3O4/CS/GE-0.5GLA

Fe3O4/CS/GE-0.75GLA

Fe3O4/CS-0.75GLA

40

รปท 3.16 DTG Thermogram ของพอลเมอรผสม

3.7 ภาพถาย SEM ของเมดพอลเมอร

รปท 3.17 ภาพถาย SEM ของ CS-0.75GLA ทก าลงขยาย 50 (a) และ 10000 (b) เทา,

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 100 200 300 400 500 600 700

deriv

ativ

weigh

t (%

/°C)

Temperature (°C)

Fe3O4/CS/GE-0.5GLA

Fe3O4/CS/GE-0.75GLA

Fe3O4/CS-0.75GLA

a b

41

รปท 3.18 ภาพถาย SEM ของ Fe3O4/CS-0.75GLA ทก าลงขยาย 50 (a) และ 10000 (b) เทา, ภาพถายพนทหนาตดภายในเมดทก าลงขยาย 1000 (c) และ 10000 (d) เทา,

ภาพถาย SEM ของเมดพอลเมอร CS-0.75GLA รปท 3.17 (a) ก าลงขยาย 50 เทาพบวาเมดพอลเมอรมลกษณะเปนทรงกลม เมอศกษาก าลงขยายสงขน (รปท 3.17 b) มลกษณะพนผวขรขระ ส าหรบภาพถาย SEM ของเมดพอลเมอร Fe3O4/CS-0.75GLA ศกษาทก าลงขยายตางกนในรปท 4.18 (a) และ 3.18 (b) พบวามลกษณะคลายกบเมดพอลเมอรผสม CS-0.75GLA แตจะพบรอยบรเวณพนผว และขรขระเพมขน อาจเกดจากอทธพลของอนภาคนาโนเหลกออกไซดทน ามาผสมเตรยมเปนคอมโพสต เมอศกษาภาพถายพนทหนาตดภายในเมด พบวาอนภาคนาโนเหลกออกไซดแยกเฟสจากไคโตซานอยางชดเจนดงรปท 3.18 (c) และ 3.18 (d) ภาพถาย SEM ของเมดพอลเมอร Fe3O4/CS-0.75GLA พบวาเมดพอลเมอรมลกษณะเปนทรงกลม พนผวมลกษณะเรยบ เนองจากน าเจลาตนไปเคลอบบรเวณพนผวของเมดพอลเมอรดงรปท 3.19 (a) และ 3.19 (b) เมอศกษาภาพถายพนทหนาตดภายในเมดไมพบการแยกเฟสอยางชดเจนของคพอล เมอรไคโตซานและเจลาตน (รปท 3 .19 (a), (b)) แตสามารถยนยนองคประกอบของอนภาคนาโนเหลกออกไซดจากการวเคราะหดวย EDX ตอไป

a b

c d

42

รปท 3.19 ภาพถาย SEM ของ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ทก าลงขยาย 50 (g) และ 10000 (h) เทา,

ภาพถายพนทหนาตดภายในเมดทก าลงขยาย 50 (i) และ 300 (j) เทา

3.8 ผลการวเคราะห EDXของเมดพอลเมอร จากภาพท 3.20 แสดงผลการวเคราะหองคประกอบธาตของเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS-

0.75GLA บรเวณผวหนา (ภาพ a) และบรเวณพนทหนาตด (ภาพ c) พบวามองคประกอบของ Fe

ใกลเคยงกน (ประมาณ 13 At%) ซงเกดจากการผสมอนภาคนาโนเหลกออกไซดของเมดพอลเมอร

ส าหรบรปท 3.20 (b) พบองคประกอบของ Fe ในปรมาณทสงกวา ทงนเนองจากท าการวเคราะหเฉพาะท

พบการเกาะกนเปนกลม (agglomerate) ของอนภาคนาโนเหลกออกไซด (55.31 At%) การวเคราะห

องคประกอบธาตของเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA บรเวณผวหนา

a b

c d

43

รปท 3.20 การวเคราะหองคประกอบของธาต EDX ของเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS-0.75GLA บรเวณผวหนา (a), บรเวณพนทหนาตด (b) และ (c).

(a)

(b)

(c)

44

รปท 3.21 เมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA บรเวณผวหนา (a), บรเวณพนทหนาตด (b) และ (c).

(a)

(b)

(c)

45

รปท 3.21 (a) พบวามองคประกอบของ Fe (2.84 At%) เนองจากเมดพอลเมอรมการเคลอบดวย

เจลาตนบรเวณพนผวจงมปรมาณของอนภาคนาโนเหลกออกไซดนอยกวา รปท 3 .21 (b) และ (c) แสดง

องคประกอบจากการวเคราะหธาตทขอบบรเวณพนทหนาตดเปรยบเทยบกบบรเวณกลางพนทหนาตด

ของตวอยาง พบปรมาณองคประกอบของ Fe เทากบ 3.90 และ 10.78 At% ตามล าดบ แสดงใหเหนวา

อนภาคนาโนเหลกออกไซดอาจจะกระจายอยในเมดมากกวาทบรเวณผวหนา

3.9 การดดซบคอปเปอร (II) ไอออนของเมดพอลเมอร 3.9.1 การศกษาสภาวะการดดซบทเหมาะสม

น าเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ไปศกษาประสทธภาพการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนในสารละลายคอปเปอร (II) ไนเตรต ทสภาวะการดดซบตางๆ โดยศกษาเวลาในการดดซบและความเขมขนของสารละลายไดผลการวเคราะห แสดงดงรปท 3.22 และ 3.23 ตามล าดบ

ผลการศกษา อทธพลของ เวลา (15, 30, 60, 90, 120, 240 และ 300 นาท ) ท ม ผลต อประสทธภาพการดดซบดงรปท 3.22 โดยศกษาทความเขมขนของสารละลาย 1000 ppm, pH ธรรมชาตของสารละลาย พบวาประสทธภาพการดดซบเขาสสมดลหลงจากเวลาผานไป 90 นาท โดยมปรมาณการดดซบสงสด 0.4306 mg/g

รปท 3.22 ปรมาณการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนของเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA

ทเวลาการดดซบตางกน (ความเขมขน 1000 ppm, pH ธรรมชาตของสารละลาย)

0.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0 50 100 150 200 250 300 350

q (m

mol

/g)

time (min)

46

รปท 3.23 ปรมาณการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนของเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA

ทความเขมขนของสารละลายตางกน (เวลา 90 นาท, pH ธรรมชาต) ผลการศกษาอทธพลของความเขมขนของสารละลายทมตอปรมาณการดดซบ (รปท 3.23) ศกษา

โดยใชเวลาในการดดซบ 90 นาท และ pH ธรรมชาตของสารละลาย พบวาประสทธภาพการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนเพมขน เมอความเขมขนของสารละลายเพมขน และเขาใกลสมดลทความเขมขน 7000 ppm

เมอเปรยบเทยบระหวาง CS-0.75GLA และ Fe3O4/CS-0.75GLA พบวาการผสมอนภาคนาโนเหลกออกไซดลงในเมดไคโตซานทมการเชอมโยงระหวางโมเลกลมผลท าใหประสทธภาพในการดดซบเพมขนจาก 1.48 เปน 1.90 mmol/g ซงสอดคลองกบงานวจยของ Wang และ คณะ (2011) ซงไดรายงานวาวาอนภาคนาโนเหลกออกไซดสามารถน ามาประยกตใชในการก าจดคอปเปอร (II) ไอออน ในสารละลายทมน าเปนตวกลาง มคาประสทธภาพในการดดซบ 0.140 mmol/g

เมอเปรยบเทยบระหวาง Fe3O4/CS-0.75GLA และ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA พบวาตวอยางทมเจลาตนเปนองคประกอบมผลท าใหประสทธภาพการดดซบดขนเลกนอย ทงนอาจเกดความหนาแนนของหมฟงกชนทสามารถเกดแรงยดเหนยวกบไอออนโลหะหนกในเจลาตน และ เจลาตนสามารถบวมตวในสารละลายทมน าเปนตวกลางไดด จงท าใหไอออนของโลหะหนกแทรกเขาไปในโครงสรางไดมากขน ส าหรบงานวจยนตวอยางทมประสทธภาพการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนสงทสดคอ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA เทากบ 2.20 mmol/g (ตารางท 3.2)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

0 2000 4000 6000 8000

q (m

mol

/g)

concentration (ppm)

47

ตารางท 3.2 ประสทธภาพการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนของเมดพอลเมอรผสม (ความเขมขน 7000 ppm, pH ธรรมชาตของสารละลาย, เวลาการดดซบ 90 นาท)

ตวอยาง ประสทธภาพการดดซบ (q)

(mmol/g)

CS-0.75GLA 1.48

Fe3O4/CS-0.5GLA 1.90

Fe3O4/CS-0.75GLA 2.01

Fe3O4/CS/GE-0.75GLA 2.20

4.9.2 ไอโซเทอรมของการดดซบ การศกษาไอโซเทอรมของการดดซบคอปเปอร (II) ไอออน ท านายประสทธภาพการดดซบของเมดพอลเมอรผสม และน าไปประยกตใชในอตสาหกรรม จากการศกษาพบวาเมดพอลเมอรผสมมไอโซเทอรมการดดซบสอดคลองกบสมการของแลงเมยร (Langmuir adsorption isotherm) มากกวาสมการของฟรนดช (Freundlich adsorption isotherm) ซงแสดงไดดงน

แลงเมยรไอโซเทอรม (Langmuir isotherm) จากสมการการดดซบของแลงเมยร (Levan และ คณะ, 1981)

qe = (KL*Ce) / [1+(bL*Ce)] เมอ qe คอ ประสทธภาพการดดซบ (mmol/g)

Ce คอ ความเขมขนของการดดซบ (mmol/L)

KL และ bL คอ คาคงทของแลงเมยร เมอจดรปเปนสมการเสนตรงได

1/ qe = [1/(KL*Ce)] + bL/ KL คาคงทของแลงเมยรหาไดจากคาความชนและคาจดตดแกนของกราฟเสนตรงทพลอตระหวาง 1/ qe และ 1/ Ce ไดไอโซเทอรมดงรปท รปท 3.24 และคาคงทของแลงเมยรแสดงในตารางท 4.3

48

รปท 3.24 ไอโซเทอรมการดดซบของ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ตามสมการ การดดซบของแลงเมยร

แลงเมยรไอโซเทอรมอธบายกลไกการดดซบแบบโมโนเลเยอร ซงเกดบรเวณผวหนาของวสดม

ลกษณะเปนเนอเดยว (homogeneous surface) โดยแตละต าแหนงทเกดการดดซบ (binding sites) ม

ประสทธภาพและพลงงานการดดซบใกลเคยงกน (Xiaoli และ คณะ, 2011)

ฟรนดชไอโซเทอรม (Freundlich isotherm)

จากสมการการดดซบของฟรนดช

qe = KF * Ce1/n

เมอ qe คอ ปรมาณการดดซบ (mmol/g)

Ce คอ ความเขมขนของการดดซบ (mmol/L) KF และ n คอ คาคงทของฟรนดช เมอจดรปเปนสมการเสนตรงได

ln qe = (1/n) ln Ce + ln KF

y = 38.257x + 0.0616R² = 0.9902

05

1015202530

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

1/q e

1/ce

49

คาคงทของฟรนดชหาไดจากคาความชนและคาจดตดแกนของกราฟเสนตรงทพลอตระหวาง ln

qe และ ln Ce ไดผลดงรปท 3.25 และคาคงทแสดงดงตารางท 3.4 ฟรนดชไอโซเทอรมอธบายการดดซบ

ทตอเนองจากการเรยงตวโมเลกลเพยงชนเดยว จนถงโมเลกลหลายชน

รปท 3.25 ไอโซเทอรมการดดซบของเมดพอลเมอรผสม Fe3O4/CS/GE-0.75GLA ตามสมการการ ดดซบของฟรนดช

แลงเมยรไอโซเทอรมแบบใหม (New langmuir isotherm) จากสมการการดดซบของแลงเมยรไอโซเทอมแบบใหม

Ce/qe = (1/Qmax*b) + (Ce/Qmax)

เมอ Ce คอ ความเขมขนของการดดซบ (mg/L) qe คอ ปรมาณการดดซบ (mg/g) Qmax คอ ประสทธภาพการดดซบสงสด (mg/g) b คอ คาคงทของแลงเมยร

เมอจดรปเปนสมการเสนตรงได Ce/qe = (1/Qmax) Ce +(1/b Qmax)

y = 0.8049x - 3.2293R² = 0.948

-4

-3

-2

-1

0

1

0 1 2 3 4 5

ln q

e

ln ce

50

คาคงทของแลงเมยรไดจากคาความชนและคาจดตดแกนของกราฟเสนตรงทพลอตระหวาง Ce/qe และ

Ce ไดผลดงรปท 4.26 และคาคงทแสดงดงตารางท 3.5

รปท 3.26 ไอโซเทอรมการดดซบของเมดพอลเมอรผสม (CS/GE/Fe3O4)- 0.75GLA ตามสมการการ ดดซบของแลงเมยรไอโซเทอมแบบใหม

แลงเมยรไอโซเทอรมแบบใหมสามารถน ามาท านายประสทธภาพการดดซบสงสดของตวดดซบ

โดยการดดซบเกดขนทบรเวณพนผวของตวดดซบหรอโมโนเลเยอร แตพบวากลไกการดดซบของเมดพอล

เมอรในงานวจยนไมเปนไปตามไอโซเทอรมน

ตารางท 3.3 คาคงทการดดซบตามสมการการดดซบของแลงเมยร

ไอโซเทอรมของแลงเมยร

KL (L/g) bL (L/mmol) R2

0.02613 0.001611 0.9902

y = 0.0132x + 24.986R² = 0.9794

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

c e/q

e

Ce (mg/g)

51

ตารางท 3.4 คาคงทการดดซบตามสมการการดดซบของฟรนดช

ไอโซเทอรมของฟรนดช

KF (L/g) n R2

32.45 1.514 0.948

ตารางท 3.5 คาคงทการดดซบตามสมการการดดซบของแลงเมยรไอโซเทอรมแบบใหม

ไอโซเทอรมของแลงเมยรแบบใหม

Qmax (mg/g) b (l/mg) R2 75.61 0.0005294 0.9794

3.10 ลกษณะผวหนาของเมดพอลเมอรหลงการดดซบ 3.10.1 ภาพถาย SEM ของเมดพอลเมอรหลงการดดซบ

รปท 3.27 ภาพถาย SEM หลงการดดซบคอปเปอร (II) ไอออน ทก าลงขยาย 50 (a) และ 10000 (b) เทา, ผลการวเคราะห EDX และองคประกอบธาต (c) ของ Fe3O4/CS/GE-0.75GLA

a b

c

52

เมอเปรยบเทยบภาพถาย SEM ของเมดพอลเมอรหลงดดซบคอปเปอรทก าลงขยาย 50 และ 1000 เทา (รปท 3.27 (a และ b)) และลกษณะตวอยางมการคงรปด ไมพบการเปลยนแปลงทพนผว ผลวเคราะห EDX (รปท 3.27 c) ยนยนองคประกอบของธาตของอนภาคนาโนในโครงสรางของคอมโพสต (6.05%) และคอปเปอรทถกดดซบบนผวหนา (11.59%)

ดวยกลไกการดดซบดงรปท 3.28 ซงการเกดแรงยดเหนยวระหวางไอออนบวกของโลหะกบหม

ฟงกชนทท าหนาทใหอเลคตรอนบนสายโซพอลเมอร ซงกลไกการดดซบพอลเมอร ของไคโตซานและเจ

ลาตนมลกษณะคลายกน เกดไดในลกษณะ bridge model และ pendant model

รปท 3.28 กลไกการดดซบคอปเปอร (II) ไอออนของไคโตซาน (a) “bridge model” (b) “pendant model” (Yu และ คณะ, 2013)

53

บทท

สรปผลการวจย

4.1 สรปผล อนภาคนาโนเหลกออกไซดทเตรยมไดมลกษณะเปนผงละเอยด มขนาดอนภาคระดบนาโนเมตร

สน าตาล-ด า สงเคราะหไดจากสารตงตนไอรอน (II) คลอไรด เตตระไฮเดรต, ไอรอน (III) คลอไรด เฮกซะไฮเดรต และสารละลายแอมโมเนย เมอศกษาภาพถาย TEM พบวาอนภาคนาโนเหลกออกไซดมขนาดประมาณ 10-30 nm

เมดพอลเมอร CS-0.75GLA มลกษณะแขง เปราะ สน าตาล โปรงแสง, เมดพอลเมอร Fe3O4/CS-0.5, 0.75GLA มสมบตทางแมเหลก ลกษณะแขง เปราะ สด า มนวาว เนองจากมการผสมอนภาคนาโนเหลกออกไซดในองคประกอบ มขนาดประมาณ 1 mm และเมดพอลเมอร Fe3O4/CS/GE-0.75GLA มสมบตทางแมเหลก ลกษณะแขง เหนยว สด า ผวหนามนวาวจากการผสมอนภาคนาโนเหลกออกไซด และเคลอบดวยเจลาตน มขนาดประมาณ 1.5 mm

เมอศกษาความสามารถในการบวมตวของเมดพอลเมอรในน า โทลอน และโซเดยมคลอไรด พบวาเมดพอลเมอรทเตรยมโดยเชอมโยงระหวางโมเลกลดวยกลตารลดไฮด 0.75% สามารถบวมตวไดนอยกวาตวอยางทการเชอมโยงระหวางโมเลกลดวยกลตารลดไฮด 0.5% และบวมตวในสารละลายทมน าเปนตวกลางไดมากกวาในตวท าละลายอนทรย และหลงทดสอบการบวมตวทกตวอยางคงรปไดดในตวท าละลายทง 3 ชนด จงมความเปนไปไดในการน าไปใชจบโลหะในน าเสยทมการปนเปอนของตวท าละลายอนทรยได

ผลจากการวเคราะหดวยเทคนค FTIR, SEM รวมกบ TGA สามารถยนยนโครงสรางเคม ลกษณะสณฐานวทยา และเสถยรภาพทางความรอนของพอลเมอรผสมคอมโพสตได

ศกษาสภาวะทเหมาะสมในการดดซบคอปเปอร (II) ไอออน โดยใชเมดพอลเมอร Fe3O4/CS/GE-0.75GLA พบวาสภาวะทเหมาะสมในการดดซบคอปเปอร (II) ไอออน ของเมดพอลเมอรคอ เวลาในการดดซบ 90 นาท และความเขมขนของสารละลาย 7000 ppm

จากการศกษาประสทธภาพการดดซบคอปเปอร (II) ไอออน ของเมดพอลเมอรFe3O4/CS/GE-0.75GLA พบวาความสามารถในการดดซบสงสดคอ 2.20 mmol/g โดยกลไกการดดซบไอออนโลหะเกดผานอนตรกรยาระหวางหม NH2 ของไคโตซานและเจลาตน

54

รายงานสรปการเงน เลขทโครงการระบบบรหารงานวจย 2559A10802146 สญญาเลขท 68/2559

โครงการวจยประเภทงบประมาณเงนรายไดจากเงนอดหนนรฐบาล (งบประมาณแผนดน) ประจาปงบประมาณ พ.ศ. 2559

มหาวทยาลยบรพา ชอโครงการ “พอลเมอรชวภาพไคโตซาน/เจลาตน ทมสมบตแมเหลกสาหรบเปนเรซนแลกเปลยน ไอออนและกาจดโลหะหนกในนาทง”

ชอหวหนาโครงการวจย ผศ.ดร.ธนดา ตระกลสจรตโชค รายงานชวงวนท 1 ต.ค. 2558 ถงวนท 30 ก.ย. 2559 ระยะเวลาด าเนนการ 1 ป

รายรบ จ านวนเงนทไดรบ งวดท 1 (50%) 362,250 บาท เมอวนท 20 ม.ค.2559 งวดท 2 (40%) 289,800 บาท เมอวนท 2 พ.ย.2559 งวดท 3 (10%) 72,450 บาท - รวม 724,500 บาท

รายจาย รายการ งบประมาณทตงไว งบประมาณทใชจรง จ านวนเงน

คงเหลอ/เกน 1. งบบคลากร 96,000 96,000 - 2. งบด าเนนงาน 2.1 คาใชสอย 155,000 155,000 - 2.2 คาวสด 401,050 401,050 - 2.3 คาตอบแทน 72,450 72,450 - 3. คาธรรมเนยมอดหนนสถาบน 80,500 80,500 -

รวม 805,000 805,000 -

(...................................................................) ผศ.ดร.ธนดา ตระกลสจรตโชค หวหนาโครงการวจยผรบทน

55

บรรณานกรม

Anantha, R.K., Kota, S., (2016) “Removal of lead by adsorption with the renewable

biopolymer composite of feather (Dromaius novaehollandiae) and chitosan

(Agaricus bisporus)”, Environmental Technology & Innovation, 6, 11-26.

Ahmed, N., Noura, M., Al-mehbad, Y. (2013), “Novel terephthaloyl thiourea cross-

linked chitosan hydrogels as antibacterial and antifungal agents”, International

Journal of Biological Macromolecules, 57, 111–117.

Beppu, M.M., Arruda E.J., Vieira, R.S., Santos, N.N. (2004) “Adsorption of Cu(II) on porous

chitosan membranes functionalized with histidine”, Journal of Membrane

Science, 240, 227–235.

Chen, C.Y., Chiang, C.L., Chen, C.R. (2007), “Removal of heavy metal ions by a chelating

resin containing glycine as chelating groups”, Separation and Purification

Technology, 54, 396-403.

Davaran, S., Akbarzadeh, A., Nejati-Koshki, K., Alimohammadi, S., Ghamari, M.F.,

Soghrati, M.M., Rezaei, A., Khandaghi, A.A. (2013), “In vitro studies of nipaam-

maa-vp copolymer-coated magnetic nanoparticles for controlled anticancer

drug release”, Journal of Encapsulation and Adsorption Sciences, 3, 108-115.

Gaihre, B., Khil, M.S., Kim, H.Y., Lee, D.R. (2009), “Gelatin-coated magnetic iron oxide

nanoparticles as carrier system: Drug loading and in vitro drug release study”,

International Journal of Pharmaceutics, 365, 180–189.

Ge, F., Li. M.M., Ye, H., Zhao, B.X. (2012) “Effective removal of heavy metal ions Cd2+,

Zn2+, Pb2+, Cu2+ from aqueous solution by polymer-modified magnetic

nanoparticles”, Journal of Hazardous Materials, 211-212, 366– 372.

Guibal, E. (2004) “Interactions of metal ions with chitosam-based sorbents: a review”,

Separation and Purification Technology, 38, 43-74.

56

Huang, D.J., Kang, Y.R., Wang, A.Q., Wang, W.B. (2013), “One-step in situ fabrication of

a granular semi-IPN hydrogel based on chitosan and gelatin for fast and efficient

adsorption of Cu2+ ion”, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 106, 51–59.

Huang, G., Shi, J., Yang, C., Zhang, K. (2009) “Adsorptive Removal of Copper Ions from

Aqueous Solution Using Cross-linked Magnetic Chitosan Beads”. Chinese Journal

of Chemical Engineering, 17(6): 960-966.

Huang, Y., Liu, M., Chen, J., Gao, C., Gong, Q. (2012) “A novel magnetic triple-

responsive composite semi-IPN hydrogels for targeted and controlled drug

delivery”, European Polymer Journal, 48, 1734-1744.

Ji, S., Qi, L., Li, N., Wang, M. (2016) “Preparation of amino acid-based polymer

functionalized magnetic nanoparticles as adsorbents for analysis of plant growth

regulators in bean sprouts”, Talanta, 158, 229-234.

Kumar, R., Oves, M., Almeelbi, T., Al-Makishah, N.H., Barakat, M.A. (2017), “Hybrid

chitosan/polyaniline-polypyrrole biomaterial for enhanced adsorption and

antimicrobial activity”, Journal of Colloid and Interface Science, 490, 488-496.

Lai, J.Y., Hsieh, A.C. (2012) “A gelatin-g-poly(N-isopropylacrylamide) biodegradable in

situ gelling delivery system for the intracameral administration of pilocarpine”,

Biomaterials, 33, 2372-2387.

Laus, R., Costa, T.G., Szpoganicz, B., Fávere, V.T. (2010) “Adsorption and desorption of

Cu(II), Cd(II) and Pb(II) ions using chitosan crosslinked with epichlorohydrin-

triphosphate as the adsorbent”, Journal of Hazardous Materials, 183(1–3), 233–

241.

Li, Y., Qiu, T., Xu, X. (2013) “Preparation of lead-ion imprinted crosslinked electro-spun

chitosan nanofiber mats and application in lead ions removal from aqueous

solutions, European Polymer Journal, 49, 1487–1494.

57

Liu, Y.L, Su,Y.H., La, L.Y. (2004) “In situ crosslinking of chitosan and formation of

chitosan–silica hybrid membranes with using -glycidoxypropyltrimethoxy-

silane as a crosslinking agent”, Polymer, 45(20), 6831–6837.

Lopez, F.A., Merce, A.L.R., Alguacil, F.J., Lopez, D. (2008) “A kinetic study on the

thermal behavior of chitosan”, Journal of Thermal Analasis and Calorimetry,

91(2), 633-639.

Marroquin, J.B., Rhee, K.Y., Park, S.J. (2013) “Chitosan nanocomposite films: Enhanced

electrical conductivity, thermal stability, and mechanical properties”,

Carbohydrate Polymers, 92, 1783-1791.

Nguyen, T.N., Tran, H.V., Tran, L.D. (2010), “Preparation of chitosan/magnetite

composite beads and their application for removal of Pb(II) and Ni(II) from

aqueous solution”, Materials Science and Engineering C, 30, 304–310.

Odio, O.F., Lartundo-Rojas, L., Palacios, E.G., Martínez, R., Reguera, E. (2016), “Synthesis

of a novel poly-thiolated magnetic nano-platform for heavy metal adsorption.

Role of thiol and carboxyl functions”, Applied Surface Science, 386, 160-117.

Paynel, F., Morvan, C., Marais, S., Lebrun, L. (2013) “Improvement of the hydrolytic

stability of new flax-based biocomposite materials”, Polymer Degradation and

Stability, 98, 190-197.

Zun, X, Yanga, L, Xinga, H, Zhaoa, J, Li, X., Huang, Y, Liua, H. (2013), “High capacity

adsorption of Cr(VI) from aqueous solution using polyethylenimine functiona-

lized poly(glycidyl methacrylate) microspheres”, Colloids and Surfaces A:

Physicochemistry Engineering Aspects, 457, 160–168.

Wang, X., Zhou, G., Zhang, H., Du, S., Xu, Y., Wang, C. (2011), “Immobilization and

catalytic activity of lipase on mesoporous silica prepared from biocompatible

gelatin organic template, Journal of Non-Crystalline Solids, 357, 3027–3032

Yu, K., Ho, J., McCandlish, E., Buckley, B., Patel, R., Li, Z., Shapley, N.C. (2013) “Copper

ion adsorption by chitosan nanoparticles and alginate microparticles for water

58

purification applications”, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects,

425, 31– 41.

Yuan, G., Chen, X., Li, D. (2016) “Chitosan films and coatings containing essential oils:

The antioxidant and antimicrobial activity, and application in food systems”,

Food Research International, 89(1), 117-128.

Zazycki, M.A., Tanabe, E.H., Guilherme, D.A., Dotto, G.L. (2017) “Adsorption of valuable

metals from leachates of mobile phone wastes using biopolymers and activated

carbon”, Journal of Environmental Management, 188, 18-25.

Zhang, Y., Kohler, N., Zhang, M. (2002) “Surface modification of superparamagnetic

magnetite”, Biomaterials, 23, 1553-1561.

Zhou, L., Shang, C., Liu, Z, Huang, G., Adesina, A.A. (2012), “Selective adsorption of

uranium(VI) from aqueous solutions using the ion-imprinted magnetic chitosan

resins”, Journal of Colloid and Interface Science, 366, 165–172.

Zhou, Y., Xia, S., Zhang, J., Nguyen, B.T., Zhang, Z., (2017), “Insight into the influences

of pH value on Pb(II) removal by the biopolymer extracted from activated

sludge”, Chemical Engineering Journal, 308, 1098–1104.

59

ประวตคณะผวจย 1) หวหนาโครงงาน

1.1) ชอ-สกล นาง ธนดา ตระกลสจรตโชค (Mrs. Thanida Trakulsujaritchok) 1.2) หนวยงานทสงกด ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร

ทอย ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยบรพา ถนนลงหาด ต. แสนสข อ.เมอง ชลบร 20131 E-mail thanida@buu.ac.th

1.3) ประวตการศกษา Institute Major Degree Year

Attended สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง

เคมอตสาหกรรม วท.บ. 2531-2534

จฬาลงกรณ มหาวทยาลย วทยาศาสตรพอลเมอร วท.ม. 2535-2538 Loughborough University, UK Polymer Science Ph.D. 2540-2543

2) ผรวมงานวจย 2.1) ชอ-สกล นางปยะพร ณ หนองคาย (Mrs Piyaporn Nanongkai) 2.2) หนวยงานทสงกด ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร

ทอย ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยบรพา ถนนลงหาดบางแสน ต.แสนสข อ.เมอง จ.ชลบร 20131 E-mail piyaporn@buu.ac.th

2.3) ประวตการศกษา สถาบน สาขา ปรญญา ปทสาเรจการศกษา

มหาวทยาลยบรพา วทยาศาสตร (เคม) วท.บ. 2546 จฬาลงกรณมหาวทยาลย ปโตรเคมและ

วทยาศาสตรพอลเมอร วท.ม. 2549

จฬาลงกรณมหาวทยาลย ปโตรเคม ปร.ด. 2555