การศึกษาการย่อยสลายด้วยแสงของเมทิลีนบลูโดยใช้ฟิล์มนิกเกิล/ซิงค์ออกไซด์คอมโพสิท

Abstract

น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมเป็นปัญหามลพิษทางน้ำที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก โดยน้ำเสียส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายเองตามธรรมชาติได้ยาก กระบวนการบำบัดน้ำเสียโดยใช้แสงในการย่อยสลายจึงเป็นกระบวนการหนึ่งที่มีประสิทธิภาพและควรศึกษา การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงที่เป็นการใช้พลังงานแสงอาทิตย์กระตุ้นให้เกิดอิเล็กตรอนและโฮล เพื่อให้ได้อนุมูลอิสระไฮดรอกซิล (·OH) ซึ่งจะย่อยสลายสารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำเสีย ตัวเร่งปฏิกิริยาส่วนใหญ่มีข้อจำกัดในการดูดกลืนแสงอาทิตย์ได้แค่ในช่วงยูวีและเกิดการรวมตัวกันของอิเล็กตรอนและโฮลได้ง่าย ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการย่อยสลายลดลง ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงเป็นการศึกษาการสังเคราะห์คอมโพสิทอนุภาคนาโนโลหะที่ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง เพื่อเพิ่มการดูดกลืนแสงในช่วงคลื่นสายตา และลดการเกิดการรวมตัวกันของอิเล็กตรอนและโฮล โดยการสังเคราะห์อนุภาคนิกเกิลทั้งในรูปแบบอนุภาคนาโนและแบบนาโนเชน จากนั้นนำมาผสมกับซิงค์ออกไซด์โซล-เจล และขึ้นรูปเป็นฟิล์มคอมโพสิทของอนุภาคนาโนนิกเกิลและซิงค์ออกไซด์ (NiNPs/ZnO composite film) และฟิล์มคอมโพสิทนิกเกิลนาโนเชนและซิงค์ออกไซด์ (NiNCs/ZnO composite film) จากนั้นศึกษาผลของโครงสร้าง สัณฐานวิทยา และปริมาณของนิกเกิลทั้งสองรูปแบบในฟิล์มซิงค์ออกไซด์ ต่อการย่อยสลายสารละลายเมทิลีนบลูภายใต้หลอดซีนอนและฮาโลเจน และเปรียบเทียบกับฟิล์มซิงค์ออกไซด์ จากผลทดลอง พบว่าการคอมโพสิทนิกเกิลในฟิล์มซิงค์ออกไซด์ทำให้ประสิทธิภาพการย่อยสลายกับอัตราการย่อยสลายเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับฟิล์มซิงค์ออกไซด์อย่างเดียว ทั้งภายใต้หลอดซีนอนและหลอดฮาโลเจน โดย 3% NiNPs/ZnO composite film ให้ประสิทธิภาพการย่อยสลายสูงที่สุดเท่ากับ 92.92 ± 1.08 % ภายใต้หลอดฮาโลเจน เนื่องจากสัณฐานวิทยาของ NiNPs เกิดเซอร์เฟสพลาสมอนเรโซแนนซ์ได้ดีกว่า ทำให้การดูดกลืนแสงเพิ่มขึ้น และส่งผลให้ประสิทธิภาพการย่อยสลายเมทิลีนบลูเพิ่มขึ้นเช่นกัน