การสลายฮาโลแอซิโตไนไตรล์ในน้ำด้วยแสงอัลตราไวโอเลตร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

Abstract

ฮาโลแอซิโตไนไตรล์ (HANs) เป็นสารผลิตภัณฑ์พลอยได้ (DBPs) ที่เกิดขึ้นจากปฎิกิริยาระหว่างคลอรีนหรือโบรมีนกับสารอินทรีย์ธรรมชาติในน้ำ มักเกิดขึ้นในกระบวนการฆ่าเชื้อโรคในน้ำ โดย HANs เป็นสารที่เป็นพิษต่อมนุษย์และธรรมชาติ องค์การอนามัยโลกระบุไว้ว่าเป็นสารก่อมะเร็งระดับซี ดังนั้นจึงควรมีการกำจัดออกจากน้ำดื่มและน้ำเสียก่อนปล่อยออกไปสู่สิ่งแวดล้อม ในงานวิจัยนี้จึงทำการศึกษาการสลายฮาโลแอซิโตไนไตรล์ 3 ชนิด ได้แก่ โมโนคลอโรแอซิโตไนไตรล์ (MCAN) ไดคลอโรแอซิโตไนไตรล์ (DCAN) และ ไตรคลอโรแอซิโตไนไตรล์ (TCAN) ที่ความเข้มข้นเริ่มต้น 100 µg/Lด้วยแสงอัลตราไวโอเลตชนิดซี (UV-C) และชนิดสุญญากาศ (VUV) กำลัง 15 watt ทำการวิเคราะห์ความเข้มข้นด้วย Modified EPA method 551.1 โดยใช้เทคนิคก๊าซโครมาโตรกราฟ (GC) พบว่า หลังจากระยะเวลา 90 min VUV สามารถสลาย MCAN DCAN และ TCAN ได้ร้อยละ 4.62, 70.21 และมากกว่า 99.90 ตามลำดับ แต่ UV-C สามารถสลายได้เพียง TCAN ร้อยละ 16.54 ทั้งนี้ในการสลาย HANs ผสมก็ให้ผลใกล้เคียงกัน เมื่อศึกษากลไกการสลายด้วยการเติมเทอร์เชียรี่ บิวทิล แอลกอฮอล์ (TBA) เป็นตัวขัดขวางการเกิดปฏิกริยาออกซิเดชันกับอนุมูลอิสระไฮดรอกซิล โดยเลือกDCAN และ HANs ผสมเป็นตัวแทนในการศึกษาการสลายของ UV-C และ VUV พบว่าเมื่อเติม TBA ก็ได้ค่าคงที่ปฎิกิริยาใกล้เคียงกันเดิม ทั้ง UV-C และ VUV ดังนั้นจึงอาจสรุปได้ว่ากลไกหลักคือการสลายด้วยแสงโดยตรง (Direct photolysis) จึงทำการศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพการสลายด้วยการเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) ที่ 5, 10 และ 20 mg/L พบว่า การสลาย DCAN ด้วย VUV/H2O2 ที่ความเข้มข้น H2O2 20 mg/L ทำให้การสลายเพิ่มขึ้นเป็นร้อยละ 96.57 และค่าคงที่ปฏิกิริยาอันดับหนึ่งเป็น 0.0452 m-1แต่ UV-C/H2O2 ไม่มีการเปลี่ยนแปลง สอดคล้องกับผลการทดลองการหาปริมาณการเกิดอนุมูลอิสระไฮดรอกซิลด้วยการทำปฏิกิริยากับกรดพาราคลอโรเบนโซอิค (pCBA) 5 µM โดย UV-C/H2O2 ให้ปริมาณอนุมูลอิสระไฮดรอกซิลที่เกิดขึ้นช่วง 3.60x10-13 ถึง 6.00x10-13 M•min/L และ VUV/H2O2 อยู่ในช่วง 6.95x10-12 ถึง 1.34x10-11 M•min/L ซึ่งเกิดอนุมูลอิสระไฮดรอกซิลที่ใช้ในการสลายมากกว่า