การกำจัดสารประกอบเพอร์ฟลูออริเนทและความขุ่นในน้ำเสียสังเคราะห์โดยอนุภาคที่มีสมบัติซูเปอร์พาราแมกเนติก

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับสารประกอบเพอร์ฟลูออริเนท (PFCs) สองชนิดคือ กรดเพอร์ฟลูออโรออคทาโนอิก (PFOA) และสารเพอร์ฟลูออโรออคเทนซัลโฟเนท (PFOS) ซึ่งเป็นสารเคมีตกค้างยาวนานในสิ่งแวดล้อม (POPs) ด้วยอนุภาคที่มีสมบัติซูเปอร์พาราแมกเนติก เปรียบเทียบกับถ่านกัมมันต์ชนิดผง (PAC) โดยทำการสังเคราะห์อนุภาคที่มีสมบัติซูเปอร์- พาราแมกเนติก และปรับปรุงพื้นผิวด้วยการเคลือบซิลิกา (SCP) และต่อติดหมู่ฟังก์ชันอินทรีย์ 3 ชนิดคือ 3-aminopropyltriethoxy-, 3-mercaptopropyl และ n-octyldimethyl บนพื้นผิวของ SCP จากการศึกษาพบว่า PFOA ถูกดูดซับได้น้อยกว่า PFOS ซึ่งมีความสามารถในการละลายน้ำต่ำ และโครงสร้างโมเลกุลที่ใหญ่กว่า ทำให้ถูกดูดซับได้ง่ายกว่า PFOA โดย PAC มีประสิทธิภาพในการดูดซับ PFCs ทั้งสองชนิดสูงสุด เนื่องจากมีพื้นที่ผิวสูงและมีหมู่ฟังก์ชันหลากหลายชนิด และจากการทดลองพบว่า PFCs ถูกดูดซับได้ดีบนพื้นผิวแบบชอบน้ำมากกว่าพื้นผิวแบบไม่ชอบน้ำ โดยพันธะไฮโดรเจนและแรงทางประจุสามารถส่งเสริมประสิทธิภาพการดูดซับ PFOA บนพื้นผิวแบบชอบน้ำได้ ส่วนการดูดซับบนพื้นผิวแบบไม่ชอบน้ำมีแรงแวนเดอร์วาลส์เป็นแรงหลัก นอกจากนี้พบว่า SCP สามารถแยกออกจากน้ำด้วยแรงแม่เหล็กได้ดีที่พีเอช 2 (99.49 %) ส่วน SCP ที่ต่อติดหมู่ 3-mercaptopropyl (M-SCP) สามารถแยกออกจากน้ำได้ดีที่ช่วงพีเอช 2-7 (>99.30 %) โดยที่สมบัติความไม่ชอบน้ำเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้สามารถแยกอนุภาคออกจากน้ำได้ง่าย และพบว่าการดูดซับ PFOS มีผลต่อประจุบนพื้นผิว และทำให้ขนาดของแรงแม่เหล็กที่เข้าไปดึงดูดแกนกลางแมกเนไทต์ของอนุภาคลดลง ทำให้ประสิทธิภาพการตกตะกอนของอนุภาคลดลง