การพัฒนาคุณสมบัติด้านการดูดซับของไคโตซานโดยวิธีการเชื่อมขวางระหว่างโมเลกุล

Abstract

โครงงานนี้ศึกษาการพัฒนาคุณสมบัติด้านการดูดซับของไคโตซานโดยวิธีการเชื่อมขวาง เพื่อใช้เป็นวัสดุดูดซับโครเมียมในน้าเสียสังเคราะห์วัสดุดูดซับไคโตซานโดยใช้โซเดียมไตรโพลีฟอสเฟตเป็นสารเชื่อมขวาง ข้อมูลที่ได้จาก FTIR พบหมู่อะมิโนและหมู่ฟอสเฟตที่แสดงให้เห็นว่ามีการเชื่อมขวางของโมเลกุลขึ้น ทาการทดสอบความสามารถในการดูดซับโครเมียมของบีดไคโตซานที่สังเคราะห์ได้โดยการทดลองแบบกะ โดยศึกษาผลของตัวแปรที่มีต่อการดูดซับได้แก่ pH ของสารละลายโซเดียมไตรโพลีฟอสเฟต pH ของสารละลายโครเมียม ความเข้มข้นเริ่มต้น อุณหภูมิของสารละลายโครเมียม และปริมาณวัสดุดูดซับที่ใช้ จากผลการทดลองพบว่าร้อยละการกาจัดโครเมียมลดลงอย่างต่อเนื่องภายใน 60 นาทีแรก จากนั้นการลดลงของโครเมียมจะเป็นไปอย่างช้า ๆ และเข้าสู่สมดุลที่เวลาประมาณ 120 นาที ในทุกภาวะที่ทาการทดลอง pH ของสารละลายโซเดียมไตรโพลีฟอสเฟตที่เหมาะสมในการสังเคราะห์วัสดุดูดซับเท่ากับ 10 ในขณะที่ pH ของสารละลายโครเมียมมีผลต่อประสิทธิภาพการดูดซับอย่างชัดเจน โดยร้อยละการกาจัดโครเมียมมีค่าสูงสุดเมื่อ pH ของสารละลายโครเมียมเท่ากับ 2 ในขณะที่อุณหภูมิของสารละลายโครเมียมในช่วงที่ทาการทดลองไม่มีผลต่อการดูดซับ และร้อยละการกาจัดโครเมียมเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณตัวดูดซับเพิ่มขึ้น ร้อยละการกาจัดโครเมียมมีค่าสูงสุดเท่ากับร้อยละ 92.42 เมื่อใช้ปริมาณตัวดูดซับเท่ากับ 2 กรัม นอกจากนี้ยังได้ทาการศึกษาพฤติกรรมการดูดซับโครเมียมบนไคโตซานที่สังเคราะห์ได้พบว่าการดูดซับสอดคล้องกับแบบจาลองของแลงเมียร์แสดงเห็นว่าเป็นการดูดซับทางเคมีแบบชั้นเดียว จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใช้ไคโตซานแบบเชื่อมขวางในรูปเม็ดบีดมีความสามารถในการกาจัดโครเมียมให้อยู่ในระดับที่กฎหมายกาหนดมีความคงทนและแยกออกจากน้าเสียภายหลังการบาบัดได้

This work studied the improvement of adsorption properties of chitosan by crosslinking. The crosslinked chitosan was used as an adsorbent for removal of chromium from wastewater. Sodium tripolyphosphate was used as crosslinking agent. The FTIR spectrum showed the existing of amino and phosphate groups, indicated to the crosslinking between chitosan chains. The adsorption of chromium over the crosslinked chitosan bead was carried out in batch experiment. The effect of operating parameter on the adsorption efficiency such as pH of tripolyphosphate solution, initial concentration, pH and temperature of chromium solution and amount of adsorbent loading were investigated. The results showed that the removal of chromium increased continuously within the first 60 minutes, then slowly increased until reached the equilibrium in 120 min for all experimental conditions. The pH of the sodium tripolyphosphate solution suitable for the synthesis of absorbent material was 10. The pH of chromium solution had a strong effect on the removal of chromium. The maximum chromium removal was obtained at pH 2. The removal of chromium on the crosslinked chitosan was insignificantly affected by the temperature of chromium solution in the range of experimental temperature. The chromium removal increased with the adsorbent loading, the highest removal was 92.42% at 2.0 g. Additionally, the adsorption behaviour of chromium on the crosslinked chitosan corresponded with the Langmuir model, indicating the single layer adsorption. This study showed that the using of crosslinked chitosan bead has the ability to removal of chromium within the legal limit, high durability and can be separated from the wastewater after the treatment.