โครงงาน - clinictech · 2015-04-23 · โครงงาน ... 2.2 งานวิจัยที่เกี่ยวข อง 5 บทที่3วิธีการดําเนินงานวิจัย

โครงงาน

การบําบัดน้ําทิ้งจากกระบวนการผลิตสิ่งทอดวยเทคโนโลยีรวมทางชีวภาพและเคมี

อาทิตย อัศวสุขีศศิธร อินทรนอก

จิรายุสวรรัตนโภคาชนิดา กุประดิษฐ

คณะวิทยาศาสตรและศิลปศาสตรมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน

ปงบประมาณ 2557

ก

ช่ือโครงการ การบําบัดน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอดวยเทคโนโลยีรวมทางชีวภาพและเคมีช่ือนักวิจัย 1. อาทิตย อัศวสุขี

2. ศศิธร อินทรนอก3. จิรายุสวรรัตนโภคา4. ชนิดา กุประดิษฐคณะวิทยาศาสตรและศิลปศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน

ปงบประมาณ 2557

บทคัดยอ

สียอมสังเคราะหท่ีถูกปลอยออกมาจากชุมชนผูผลิตสิ่งทอเปนมหันตภัยตอความปลอดภัยดานสิ่งแวดลอม ในงานวิจัยนี้การบําบัดทางชีวภาพและเฟนตันออกซิเดชันเพ่ือกําจัดสารอินทรียและสียอมภายใตสภาวะท่ีเหมาะสมไดรับการรายงานวาเปนวิธีการบําบัดท่ีดีเนื่องจากมีราคาไมแพงเปนมิตรกับสิ่งแวดลอมและสามารถนําไปใชกับน้ําเสียจากการผลิตสิ่งทอไดอยางกวางขวางภายใตสภาวะดังกลาวนี้ใหประสิทธิภาพการลดลงของคาซีโอดี และประสิทธิภาพการกําจัดสีของน้ําเสียจากสิ่งทอมีคาเกือบ 100 เปอรเซ็นตภายในเวลา 15วัน

คําสําคัญ:น้ําท้ิงจากสิ่งทอการบําบัดทางชีวภาพ เฟนตันออกซิเดชัน

ข

Project title Treatment of wastewater from the textile production withbiological and chemical technologies.

Investigator 1. ArtitAusavasukhi2. SasidhornInnok3. JirayusWoraratphoka4. ChanidaKupraditFaculty of Sciences and Liberal ArtsRajamangala University of Technology Isan

Fiscal year 2014

Abstract

A variety of synthetic dye released by the community based textile producerpose a threat to environmental safety.In this research, biological treatment andFenton oxidation for removal of organic substance and dyes under optimizedconditions has been reported as a method of treatment, as these are inexpensive,eco-friendly and can be applied to wide range of textile wastewater.Under theseconditions, COD removal and decolorizationefficiency of textile wastewater werenearly 100 % within 15 days reaction time.

Keywords :Textile wastewater, Biological treatment, Fenton oxidation

ค

กิตติกรรมประกาศ

ขอขอบคุณทุนอุดหนุนการวิจัยภายใตการดําเนินงานคลินิกเทคโนโลยีประจําปงบประมาณพ.ศ. 2557(แผนงานวิจัยและพัฒนาตอยอดเทคโนโลยี)ของกระทรวงวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี

ง

สารบัญ

หนาบทคัดยอภาษาไทย กบทคัดยอภาษาอังกฤษ ขกิตติกรรมประกาศ คสารบัญ งสารบัญตาราง ฉสารบัญรูป ชบทท่ี 1 บทนํา 1

1.1 ท่ีมาและความสําคัญของปญหา 11.2 วัตถุประสงคของงานวิจัย 21.3 ขอบเขตการวิจัย 21.4 ประโยชนท่ีคาดวาจะไดรับ 3

บทท่ี 2 ทฤษฎี 42.1 แนวคิดและทฤษฎีท่ีเก่ียวของ 4

2.1.1 สียอม 42.1.2 กาวไหม 52.1.2 การบําบัดน้ําท้ิง 5

2.2 งานวิจัยท่ีเก่ียวของ 5บทท่ี 3 วิธีการดําเนินงานวิจยั 8

3.1 อุปกรณและเครื่องมือท่ีใชในการวิจัย 83.2 สารเคมีและวัสดุท่ีใช 93.3 วิธีการทดลอง 9

3.3.1 การคัดเลือกเชื้อท่ีสามารถบัดบัดน้ําเสียจากกลุมผูผลิตผาไหม 93.3.2 การทดสอบความสามารถในการเจริญในน้ําเสียซึ่งสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหม

13

3.3.3 การทดสอบความสามารถในการเจริญในน้ําเสียสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหมท่ีมีสีเปนองคประกอบ

13

3.3.4 การวิเคราะหตัวเรงปฏิกิริยาดินแดง 143.3.5 การทดสอบกําจัดสียอมดวยกระบวนการเฟนตันออกซิเดชัน 15

บทท่ี 4ผลการทดลองและอภิปราย 164.1 การคัดเลือกเชื้อท่ีสามารถบําบัดน้ําเสียจากผูผลิตผาไหม 164.2 การทดสอบความสามารถในการเจริญของเชื้อในน้ําเสียซึ่งสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหม

20

4.3 การทดสอบความสามารถในการเจริญในน้ําเสียซึ่งสังเคราะหจากน้ําลอกกาว 21

จ

ไหมท่ีมีสียอมเปนองคประกอบ

4.4 สมบัติทางกายภาพของดินแดง 264.5 สมบัติการเรงปฏิกิริยาเฟนตันของดินแดง 274.6 การบําบัดน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอดวยเทคโนโลยีรวมทางชีวภาพและเคมี

31

4.7 การประเมินคาใชจายในการบําบัดน้ําเสีย 32บทท่ี 5สรุปผลการทดลองและขอเสนอแนะ 33

5.1 สรุปผลการทดลอง 335.2 ขอเสนอแนะ 33

สารบัญตาราง

ฉ

ตารางท่ี หนา1 เชื้อทดสอบท่ีใชในการทดสอบความสามารถในการลดสียอม 112 ความสามารถของเชื้อแตละชนิดในการเจริญในสียอมผาแตละประเภท 163 คาการเจริญของเชื้อทดสอบในน้ําเสียท่ีเตรียมจากน้ําลอกกาวไหมเจือ

จางท่ีเวลาตางๆ21

4 คาการเจริญของเชื้อทดสอบท่ีเวลาตาง ๆ ในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหมและมีสี Direct Scarlet 4BS ความเขมขน 50 mg/L เปนองคประกอบ

22

5 คาการเจริญของเชื้อทดสอบท่ีเวลาตาง ๆ ในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหมเปนองคประกอบ

22

6 องคประกอบทางเคมีของดินแดง 26

สารบัญภาพ

ช

ภาพท่ี หนา1 ข้ันตอนการยอมและน้ําท้ิงตางๆ จากกระบวนการฟอกยอม 12 แผนผังการทดสอบเชื้อในการบําบัดสียอมชนิดตางๆ 123 ตัวอยางเชื้อ isolate มด.TS3 เชื้ออางอิง B. subtilis TISTR 1528 และ B.

amyloliquefacien 1045 ท่ีเจริญในอาหาร MSM ท่ีมีสียอมผาแตละชนิดเปนองคประกอบ

17

4 ลักษณะโคโลนีของเชื้อ isolate คช.TS1.7 มด.TS1 และ มด.TS3 ท่ีคัดแยกไดจากน้ําเสียซึ่งเจริญบนอาหาร NA

19

5 ลักษณะรูปรางเซลลและการยอมติดสีแกรมของเชื้อ isolate คช.TS1.7 มด.TS1 และ มด.TS3 ท่ีคัดแยกไดน้ําเสีย

19

6 การเจริญของเชื้อทดสอบท่ีเวลาตางๆ ซึ่งเจริญในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหมและมีสีDirect Scarlet 4BS ความเขมขน 50 mg/L เปนองคประกอบ

23

7 การเจริญของเชื้อทดสอบท่ีเวลาตางๆ ซึ่งเจริญในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหม (ไมเติมสี Direct Scarlet 4BS)

24

8 เปรียบเทียบการเจริญของเชื้อท่ีเจริญในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหมท่ีสี Direct Scarlet 4BS และ น้ําลอกกาวไหมท่ีไมมีสี Direct Scarlet 4BSเปนองคประกอบ

24

9 รูปแบบการเลี้ยวเบนรังสีเอกซของดินแดง 2610 ผลของพีเอชตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอม 2711 กลไกการเรงปฏิกิริยากําจัดสีดวยตัวเรงปฏิกิริยาเสมือนเฟนตันของดินแดง 2812 ผลของเวลาตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอม 2913 ผลของปริมาณไฮโดรเจนเปอรออกไซดตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดี

ของสียอม30

14 ผลของปริมาณตัวเรงปฏิกิริยาตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอม 31

1

บทท่ี 1บทนํา

1.1 ท่ีมาและความสําคัญของปญหาน้ําท้ิงท่ีเกิดจากกระบวนการผลิตสิ่งทอของกลุมอาชีพและวิสาหกิจชุมชนไดถูกท้ิงสูธรรมชาติ

โดยไมมีการบําบัด ทําใหเกิดผลกระทบตอสภาพแวดลอมของชุมชน นอกจากนี้สียอมผาแทบทุกชนิดมีสวนประกอบท่ีเปนพิษ ยอยสลายตามธรรมชาติไดยาก สีท่ีปนเปอนลงไปในแหลงน้ํายังมีผลบดบังการสังเคราะหแสงของแพลงกตอนและพืชน้ําซึ่งมีผลกระทบตอหวงโซอาหารในระบบนิเวศโดยตรงจึงตองมีกระบวนการบําบัดน้ําท้ิงจากการผลิตสิ่งทอกอนปลอยน้ําท้ิงลงสูแหลงน้ําสาธารณะและ/หรือสามารถนําน้ําท้ิงท่ีผานกระบวนการบําบัดกลับมาใชเพ่ือประโยชนทางธุรกิจ

การผลิตสิ่งทอเปนกระบวนการเปลี่ยนเสนดายหรือผาผืน โดยการใชสารเคมีและสียอมท่ีอาศัยน้ําเปนตัวกลางมีข้ันตอนหลัก คือ การลอกแปง การขจัดสิ่งเจือปน การฟอกขาว การชุบมัน การยอมสี และการลางและตกแตงสําเร็จใหผามีคุณสมบัติตามตองการ (ภาพท่ี 1) ซึ่งในแตละข้ันตอนการผลิตสิ่งทอไดทําใหเกิดน้ําเสียซึ่งมีสมบัติท่ีแตกตางกัน

ภาพท่ี 1ข้ันตอนการยอมและน้ําท้ิงตางๆ จากกระบวนการฟอกยอม(ท่ีมา: สํานักเทคโนโลยีสิ่งแวดลอมโรงงาน, 2542)

2

เนื่องจากน้ําเสียมีแหลงท่ีมาท่ีแตกตางกันจึงทําใหมีปริมาณและความสกปรกของน้ําเสียแตกตางกันไปดวยในการปรับปรุงคุณภาพของน้ําเสียจึงจําเปนท่ีจะตองเลือกวิธีการท่ีเหมาะสมสําหรับกรรมวิธีในการปรับปรุงคุณภาพของน้ําเสีย นอกจากนี้กลุมอาชีพและวิสาหกิจชุมชนจะดําเนินการผลิตสิ่งทอดวยข้ันตอนท่ีแตกตางกันข้ึนกับขนาด และประเภทของกลุมอาชีพและวิสาหกิจชุมชนนั้น ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงไดเสนอแนวทางการบําบัดน้ําท้ิงจากการผลิตสิ่งทอใหครอบคลุมกับน้ําเสียท่ีเกิดข้ึนกับกลุมอาชีพและวิสาหกิจชุมชนตางๆ และสามารถนําน้ําท้ิงท่ีผานกระบวนการบําบัดกลับมาใชเพ่ือประโยชนทางธุรกิจ

การบําบัดน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทออาจทําไดโดยวิธีทางกายภาพเคมีและชีวภาพการใชกระบวนการเฟนตันออกซิเดชัน (Fenton oxidation) เปนทางเลือกหนึ่งท่ีมีการนํามาใชเทคโนโลยีท่ีเคยถายทอดนี้ประกอบดวยตัวเรงปฏิกิริยาท่ีไดจากวัสดุธรรมชาติภายในประเทศไทยไดแกแรดิน(Mineral clay) ซึ่งมีเคลยและแรเหล็ก (Iron mineral) เปนองคประกอบ และไฮโดรเจนเปอรออกไซดซึ่งเปนสารเคมีท่ีใชในการออกซิไดซ (Oxidizing agent) เทคโนโลยีนี้ไมเพียงแตมีประสิทธิภาพแตยังเปนกระบวนการท่ีเปนมิตรตอระบบนิเวศในธรรมชาติอีกดวยอยางไรก็ตามกระบวนการผลิตสิ่งทอเปนหนึ่งในอุตสาหกรรมท่ีมีการใชน้ําและสารเคมีหลายประเภทในปริมาณมากจากข้ันตอนตางๆ ในแตละกระบวนการผลิต เชนการลอกแปง ทําใหน้ําท้ิงจากกระบวนการมีคาบีโอดี(Biological oxygen demand;BOD) คาซีโอดี (Chemical oxygen demand; COD) คาพีเอชอุณหภูมิ สี ความขุน และความเปนพิษของสารเคมีมีปริมาณสูงการบําบัดน้ําท้ิงจากการผลิตสิ่งทอดวยกระบวนการเฟนตันออกซิเดชันแตเพียงอยางเดียวจะทําใหเกิดคาใชจายท่ีสูงเพ่ือใหคุณภาพน้ําท้ิงเปนไปตามเกณฑมาตรฐาน ดังนั้นในโครงการนี้จะไดทําการศึกษาการบําบัดน้ําท้ิงจากการผลิตสิ่งทอโดยใชกระบวนการทางชีวภาพเพ่ือลดคาบีโอดีและคาซีโอดีใหไดมากท่ีสุดภายในระยะเวลาท่ีเหมาะสม โดยจะศึกษาศักยภาพของกลุมจุลินทรียท่ีสามารถยอยสลายสารอินทรียในสภาวะท่ีมีการปนเปอนสารเคมี เชน กลุมแบคทีเรียทนเค็ม (Halotolerant bacteria) เพ่ือใชในการบําบัดน้ําเสียดวยกระบวนการทางชีวภาพ จากนั้นจะไดบําบัดน้ําท้ิงหลังจากกระบวนการบําบัดทางชีวภาพตอดวยกระบวนการเฟนตันออกซิเดชันเพ่ือกําจัดสารพิษท่ีกําจัดไดยาก เชน สียอม

1.2 วัตถุประสงคของงานวิจัยเพ่ือพัฒนากระบวนการบําบัดน้ําท้ิงจากการผลิตสิ่งทอดวยกระบวนการทางชีวภาพและทาง

เคมี

1.3 ขอบเขตการวิจัยโครงการวิจัยนี้เปนการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีเพ่ือเก้ือหนุนและปรับปรุงเทคโนโลยีเดิมท่ีมี

การถายทอดฯ ไปแลวโดยศึกษาการบําบัดน้ําท้ิงจากการผลิตสิ่งทอดวยกระบวนการทางชีวภาพหลังจากนั้นจะบําบัดน้ําท้ิงตอดวยกระบวนการทางเคมีดวยปฏิกิริยาเฟนตันออกซิเดชัน

3

1) เก็บและวิเคราะหคุณภาพน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอ- เก็บตัวอยางน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอในพ้ืนท่ีเปาหมาย- วิเคราะหคุณภาพน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอ- เลือกตัวอยางน้ําท้ิงเพ่ือใชเปนแบบจําลองในการทดสอบ

2) ศึกษาการบําบัดน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอดวยกระบวนการทางชีวภาพ- เปรียบเทียบความสามารถของจุลินทรียสายพันธุตางๆ ในการบําบัดน้ําเสีย- ศึกษาปจจัยท่ีมีผลตอกระบวนการบําบัดน้ําท้ิงทางชีวภาพ- การพัฒนาระบบท่ีเหมาะสมในการบําบัดน้ําท้ิง- วิเคราะหคุณภาพน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอ

3) ศึกษาการบําบัดน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอดวยกระบวนการทางเคมี- ศึกษาปจจัยท่ีมีผลตอกระบวนการบําบัดน้ําท้ิงทางเคมี- วิเคราะหคุณภาพน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอ

4) วิเคราะหตนทุนในการบําบัดน้ําท้ิงจากการยอมผา- วิเคราะหตนทุนจากสารเคมี และวัสดุอุปกรณท่ีใชในการบําบัดน้ําท้ิงจากการยอมผา

1.4 ประโยชนท่ีคาดวาจะไดรับ1) ไดกระบวนการบําบัดน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอท่ีเหมาะสมสําหรับชุมชนตามเกณฑ

มาตรฐานน้ําท้ิงโรงงานอุตสาหกรรมกอนปลอยท้ิงสูสิ่งแวดลอม2) คนในชุมชนมีคุณภาพชีวิตท่ีดีข้ึนจากสภาพแวดลอมท่ีดีข้ึน

4

บทท่ี 2ทฤษฎี

2.1 แนวคิดและทฤษฎีท่ีเกี่ยวของปจจุบันปญหาทางดานสิ่งแวดลอมโดยเฉพาะมลพิษทางน้ําท่ีเกิดจากการพัฒนาทาง

อุตสาหกรรมทวีความรุนแรงมากยิ่งข้ึน โดยเฉพาะอุตสาหกรรมสิ่งทอซึ่งเปนอุตสาหกรรมท่ีมีการขยายตัวสูง ทําใหมีการพัฒนาท้ังทางดานกระบวนการผลิตและการแขงขันท่ีสูงข้ึนเพ่ือเพ่ิมปริมาณสินคาหรือผลิตภัณฑ ดังนั้นจึงมีการใชน้ําในปริมาณมาก เนื่องจากเปนปจจัยสําคัญท่ีตองใชรวมกับวัตถุดิบในทุกข้ันตอนการผลิตไมวาจะเปนการผลิตเสนใย การปน การทอ การถักผา และการฟอกยอม เปนผลทําใหน้ําท้ิงจากอุตสาหกรรมสิ่งทอมีอุณหภูมิสูงข้ึน มีกลิ่น มีสี ตลอดจนอาจทําใหสิ่งมีชีวิตท่ีอยูในน้ําตายได เนื่องจากมีสารอินทรียในน้ําในปริมาณท่ีสูงข้ึน ทําใหขาดออกซิเจนและผลกระทบของน้ําเสียนี้ยังเปนตัวยับยั้งการทํางานของจุลินทรียตางๆ ในกระบวนการบําบัดทางชีวภาพจึงมีความจําเปนท่ีจะตองบําบัดน้ําท้ิงกอนปลอยลงสูแหลงน้ําสาธารณะ (ขนิษฐา, 2557)

2.1.1 สียอมสียอมเปนสารเคมีท่ีเตรียมไดจากน้ํามันปโตรเลียมหรือถานหิน เม่ือน้ํามันปโตรเลียมหรือถาน

หินผานกระบวนการแยกจะไดสารไฮโดรคารบอน เชนเบนซิน ไซลีน แอนทราซีนโทลูอีนแนพทาลีนและพาราฟน ซึ่งสารไฮโดรคารบอนเหลานี้จะถูกเปลี่ยนเปนสียอมดวยเทคนิคตางๆ ซึ่งสียอมท่ีผลิตข้ึนมามีหลายชนิดข้ึนอยูกับความเหมาะสมกับเสนใยและกระบวนการยอมท่ีมีลักษณะแตกตางกันการท่ีจะนําสียอมใดๆ มายอมใหไดผลดีนั้นข้ึนอยูกับความสามารถในการรวมตัวของสีกับเสนใย ซึ่งตองมีมากกวาน้ํา สามารถทําใหเกิดสภาวะเชนนี้ไดเม่ือโมเลกุลของสียอมมีหมูอะตอมซึ่งถูกจัดใหเรียงตัวกันในลักษณะท่ีจะทําใหเกิดการดูดติดเสนใยไดเอง (Substantivity) กับเสนใยแลวเกิดพันธะยึดกันแนนอาจกลาวไดอยางกวางๆ วาอิทธิพลเชิงเคมี 4 ชนิดท่ีทําใหสีดูดติดเสนใย คือ พันธะไฮโดรเจน(Hydrogen bond), แรงแวนเดอวาลส (Van der Waals force), แรงไอออนิก (Ionic force) และพันธะโคเวเลนท (Covalent bond) การดูดติดกันระหวางโมเลกุลของสียอมกับโมเลกุลของเสนใยอยางนอยตองประกอบดวยแรง 2 ชนิดข้ึนไปบางครั้งอาจเกิดแรงท้ัง 4 ชนิดผสมผสานกันสําหรับแรงยึดติดทางเคมีท่ีจะใหการยึดติดท่ีดีท่ีสุด ไดแก พันธะโควาเลนท

ผลกระทบของน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอตอสิ่งแวดลอมพบวาสียอมเปนสารท่ียากตอการสลายตัวทางชีวภาพและสียอมเปนสารท่ีมีสีเขม ดังนั้นแมมีสีอยูในน้ําเพียงปริมาณเล็กนอยก็สามารถทําใหน้ํามีสีเปนท่ีรังเกียจของผูพบเห็นได จึงตองมีการกําจัดสีของน้ําท้ิงกอนปลอยลงสูสิ่งแวดลอม (รัชนีย, 2555)

5

2.1.2 กาวไหม(ชุมญาณัช, 2556)โครงสรางทางเคมีของเสนไหมประกอบดวยเสนใยหรือไฟโบรอิน70 เปอรเซ็นต กาวไหมหรือ

เซริซิน20-30เปอรเซ็นตโดยเสนใยจากรังไหมนี้ 97 เปอรเซ็นตมีคุณสมบัติเปนโปรตีนบริสุทธิ์ สวนท่ีเหลืออีก 3 เปอรเซ็นตมีสวนประกอบอ่ืนๆ เชนข้ีผึ้ง คารโบไฮเดรต วัตถุมีสี และสารอนินทรีย เปนตน

การลอกกาวเสนไหมมีวัตถุประสงคเพ่ือ ขจัดกาวและสิ่งสกปรกออก โดยตองคํานึงถึงเสนไหมท่ีจะนํามาลอกกาวดวย เนื่องจากเสนไหมท่ีไดจากไหมพันธุตางๆ จะมีเปอรเซ็นตของกาวไมเทากัน ดังนั้นระยะเวลาการตมลอกกาวจะแตกตางกันไป ซึ่งจะตองพิจารณาดูจากเสนไหมท่ีลอกกาวนอกจากนี้ขนาดเข็ดหรือไจไหมท่ีจะนํามาลอกกาวหรือยอมสีควรมีขนาดพอเหมาะ หากขนาดของเข็ดหรือไจไหมมีขนาดใหญเกินไปจะกอใหเกิดปญหาในการลอกกาว คือ ทําใหการลอกกาวออกจากเสนไหมไมสมํ่าเสมอ โดยเฉพาะเสนไหมท่ีอยูดานในของไจไหมก็จะมีเปอรเซ็นตกาวติดอยูมากกวาดานนอกไจไหม เสนไหมอาจพันกันกันยุง เม่ือทําการยอมสีจะทําใหเสนไหมในแตละไจยอมติดสีไมสมํ่าเสมอและสงผลกระทบตอคุณภาพของผาไหม

การลอกกาวไหมมีหลายวิธีแตกตางกัน นอกจากข้ึนอยูกับพันธุไหม รูปแบบของไหมกอนลอกก็มีผลตอการลอกเชน ไหมเปนเข็ดหรือเปนผาผืนก็สามารถลอกกาวไดวิธีลอกกาวไหมอาจเลือกใชไดท้ังวิธีทางกายภาพหรือทางเคมี ซึ่งจะใชวิธีไดก็ตามจําเปนตองทําดวยความระมัดระวังอยางมากเพ่ือไมใหเสนไหมเสียหาย

2.1.3การบําบัดน้ําท้ิงสิ่งเจือปนในน้ําท้ิงจากกระบวนการยอมผา สวนใหญจะเปนสียอม สารอินทรีย และสารเคมี

ซึ่งเปนสวนท่ีเหลือตกคางอยูในน้ําท่ีใชในกระบวนการผลิต ดังนั้นน้ําท้ิงจากกระบวนการยอมผากอนปลอยออกจากโรงงานตองผานระบบบําบัดน้ําเสียเพ่ือทําการกําจัดสารตางๆ รวมท้ังสีท่ีตกคางการบําบัดน้ําท้ิงจากกระบวนการยอมผามีหลายวิธี เชน ทางกายภาพ ทางเคมี หรือทางชีวภาพ

2.2 งานวิจัยท่ีเกี่ยวของจากคุณสมบัติท่ีสียอมมีความคงตัวสูงและทนตอการยอยสลาย อีกท้ังยังอาจมีการปนเปอน

ของสารอินทรียจากกระบวนการลอกกาวไหมจึงทําใหปจจุบันมีการศึกษาการกําจัดน้ําท้ิงจากกระบวนการยอมผากันอยางกวางขวางท้ังในระดับประเทศไทยและในระดับนานาชาติเพ่ือเปนแนวทางในการพัฒนาวิธีการยอยสลายสารอินทรีย และสียอมท้ังวิธีการทางกายภาพ ทางเคมีและชีวภาพ

โดยปกติกระบวนการยอมสีผาจะมีความเขมขนของสียอมอยูในชวง 10-20 มิลลิกรัมตอลิตรทําใหสีของน้ําเสียคอนขางเขม อีกท้ังยังมีสารอินทรียตางๆ ปนมากับน้ําเสีย ดังนั้นในการบําบัดน้ําเสียดวยกระบวนการทางเคมี โดยเฉพาะอยางยิ่งกระบวนการเฟนตัน (Fenton oxidation) จึงเปนวิธีท่ีสะดวกและรวดเร็วกวาวิธีอ่ืนๆแตอยางไรก็ตามการบําบัดน้ําท้ิงดวยวิธีเฟนตันออกซิเดชันตองใช

6

คาใชจายสูง เพราะตองใชสารเคมีในการบําบัดจํานวนมาก ดังนั้นวิธีบําบัดดวยกระบวนการเฟนตันออกซิเดชันเพียงอยางเดียวจึงเปนวิธีท่ีไมคุมคาตอการบําบัดน้ําเสียดังกลาว เพราะมีคาใชจายท่ีสูงจนเกินไปทําใหตนทุนการผลิตสูงข้ึนดังนั้นจึงมีการศึกษาการบําบัดน้ําท้ิงจากโรงงานสียอมดวยวิธีทางชีวภาพ ซึ่งการบําบัดน้ําท้ิงดวยวิธีทางชีวภาพนั้นเปนวิธีท่ีเปนมิตรกับสิ่งแวดลอมและสามารถนําไปสูการยอยสลายสียอมไดอยางสมบูรณและมีคาใชจายต่ํากวาวิธีทางเคมี การบําบัดดวยวิธีทางชีวภาพท่ีไดรับความนิยมคือ การบําบัดดวยระบบตะกอนเรง (Activated sludge process) ซึ่งเปนการใชจุลินทรียท่ีมีอยูตามธรรมชาติยอยสลายสารอินทรีย จุลินทรียหลายชนิดไมวาจะเปนรา แบคทีเรียยีสตและสาหรายมีความสามารถในการยอยสลายสารอินทรีย และสียอมไดอยางสมบูรณในสภาวะแวดลอมปกติ (Vandevivere et al., 1998; O’Neill et al., 1999; Stolz, 1999) การบําบัดดวยระบบตะกอนเรงจะใหผลในการบําบัดท่ีมีประสิทธิภาพสูงสามารถลดมลพิษประมาณ 40 เปอรเซ็นตของสารมลพิษท่ีมีอยูในน้ําเสียและองคประกอบของสารอินทรียในรูปซีโอดีหรือคาบีโอดีจะถูกยอยสลายเปลี่ยนไปเปนน้ําและแกสคารบอนไดออกไซดทําใหปริมาณของเสียลดลงอยางชัดเจน (นฤมล,2539) จากการศึกษาพบวาสีอะโซ(Azo dye) บางชนิดถูกยอยไดบางสวนภายใตสภาวะท่ีมีออกซิเจนดังนั้นจึงมีการศึกษาการยอยสลายสีอะโซภายใตสภาวะอ่ืนๆ เชน การยอยสลายสีอะโซภายใตสภาวะท่ีไมมีออกซิเจน ยกตัวอยางเชน Brown andLaboureur (1983) ไดทําการศึกษาความเปนไปไดของการใชจุลินทรียในการยอยสลายสียอมบางชนิดภายใตสภาวะท่ีไมมีออกซิเจน ซึ่งพบวามีความเปนไปไดสูง แตอยางไรก็ตามพบวาสียอมหลายชนิดไมสามารถบําบัดไดอยางสมบูรณดวยวิธีใดวิธีหนึ่ง

การศึกษาการใชกระบวนการเฟนตันออกซิเดชัน(Fenton oxidation) ซึ่งเปนกระบวนการท่ีใชสารละลายเหล็ก(II) ทําปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเปอรออกไซด (Hydrogenperoxide; H2O2) เพ่ือใหเกิดเปนอนุมูลอิสระไฮดรอกซิล (Hydroxyl radical; OH) ซึ่งเปนสารท่ีมีความสามารถในการออกซิไดซสูงเพ่ือลดความเปนพิษของสารเคมีไดอยางมีประสิทธิภาพ (Kong et al., 1998)อยางไรก็ตามกระบวนการเฟนตันออกซิเดชันในระบบเอกพันธุ (Homogeneous catalyst) ท่ีใชสารละลายเหล็ก(II) เพ่ือลดความเปนพิษของสารเคมีในน้ํามีขอจํากัด คือ เม่ือสิ้นสุดกระบวนการเรงปฏิกิริยา ไมสามารถแยกไอออนเหล็กออกจากระบบไดทําใหเกิดการปนเปอนไปกับน้ําท้ิง (Noorjahan et al.,2005) เพ่ือเปนการแกไขขอจํากัดดังกลาวสามารถทําไดโดยการพัฒนาตัวเรงปฏิกิริยาชนิดวิวิธพันธุ(Heterogeneous catalyst) โดยใชตัวเรงปฏิกิริยาเหล็กท่ีไดรับการเติมแตงบนวัสดุรองรับ(Supporting material) ท่ีมีสถานะเปนของแข็งเปนตัวเรงปฏิกิริยา เม่ือสิ้นสุดการเรงปฏิกิริยาก็จะสามารถแยกตัวเรงปฏิกิริยาท่ีมีสถานะเปนของแข็งออกจากระบบไดโดยงายดวยการกรอง

ตัวอยางการใชตัวเรงปฏิกิริยาเสมือนเฟนตันชนิดวิวิธพันธุในการกําจัดสารพิษ ไดแก การใชเหล็กบนอลูมินา (Al-Hayek and Dore, 1990) เหล็กบนเรซิน (Liou et al., 2005) และเหล็กบนถานกัมมันต(Zazo et al., 2006) ในการกําจัดฟนอลการใชเหล็กบนซีโอไลตชนิด ZSM-5 ในการกําจัดสียอมแอซิดบลู74 (Acid Blue 74) (Kasiri el al., 2008) การใชออกไซดผสมระหวางเหล็ก-แมงกานีสบนเคลยท่ีผานการปรับสภาพในการกําจัดสารอินทรียท่ีระเหยงาย (Mishra et al., 2008)

7

การใชโลหะเหล็กกําจัดสียอมอลิซาริน เรดเอส(Alizarin Red S)(Devi et al., 2009) หรือใชกําจัด1,4-ไดออกเซน (1,4-dioxane) (Son et al., 2009) รวมถึงการนําวัสดุจากธรรมชาติไดแกมอนตมอริลโลไนต(Montmorillonite) ท่ีมีเหล็กเปนสวนประกอบมาใชในการกําจัดเมทิลีนบลู(MethyleneBlue)และฟนอล (Ausavasukhi and Sooknoi, 2014) และน้ําท้ิงจากการยอมผา (อาทิตย อัศวสุขีและ สิรินาถร โมพันดุง, 2557)

การทําเหมืองแรลิกไนตท่ีอําเภอแมเมาะ จังหวัดลําปางนอกจากจะไดถานหินลิกไนตท่ีสามารถใ ช เ ป น เ ชื้ อ เ พ ลิ ง เ พ่ื อ ผ ลิ ต ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ า แ ล ว จ ะ มี ส ว น เ ห ลื อ ท้ิ ง ข อ ง ดิ น แ ด ง (Redclay)(SutisaPinitpaitoon, 2012) ซึ่งสวนเหลือท้ิงนี้มีปริมาณเพ่ิมมากข้ึนจนกลายเปนปญหาในการจัดการ จากการศึกษาในเบื้องตนพบวาดินแดงท่ีไดจากเหมืองแมเมาะมีเหล็กเปนสวนประกอบทําใหดินแดงจากเหมืองแมเมาะมีศักยภาพในการนํามาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาเสมือนเฟนตันชนิดวิวิธพันธุอีกท้ังดินแดงยังมีราคาถูก หาไดงาย และเปนมิตรกับสิ่งแวดลอม

ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงมีความสนใจท่ีจะศึกษาการนํากระบวนการทางชีวภาพ โดยคัดเลือกสายพันธจุลินทรีย ท่ีทนตอสียอม และสภาวะการยอม และกระบวนการทางเคมี ซึ่งในท่ีนี้ ไดแกกระบวนการเฟนตันออกซิเดชันโดยใชดินแดงจากเหมืองแมเมาะมาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาเสมือนเฟนตันเพ่ือใชในการกําจัดสารอินทรีย และสียอมผา โดยเลือกใชน้ําท้ิงท่ีมีการลอกกาวไหม และสียอมรีแอคทีฟเรด พี8บีและแอซิดบลู 5อารซึ่งเปนสียอมท่ีนิยมใชในการยอมผาไหม (ชุมญาณัช คําวงษ,2556) เปนแบบจําลองในการศึกษา และศึกษาปจจัยท่ีมีผลตอการกําจัดสียอมโดยพิจารณาประสิทธิภาพการเรงปฏิกิริยาจากการลดลงของสารอินทรีย

8

บทท่ี 3วิธีการดําเนินงานวิจัย

3.1 อุปกรณและเครื่องมือท่ีใชในการวิจัย1) กรวยกรอง(Funnel)2) ขวดรูปชมพู (Erlenmeyer flask)3) ขวดวัดปริมาตร (Volumetric flask)4) เครื่องชั่ง 4 ตําแหนง (Digital balance; 4 digits)5) เครื่องทดสอบการดูดซับดวยแกส(Gas adsorption analyzer)6) เครื่องวิเคราะหการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ หรือ (X-Ray diffractometer; XRD)7) เครื่องวิเคราะหการวาวรังสีเอ็กซ (X-Ray fluorescence spectrometer; XRF)8) เครื่องวิเคราะหการสลายตัวดวยความรอน(Thermogravimetric analyzer; TGA)9) เครื่องวิเคราะหฟูเรียรทรานสฟอรมอินฟราเรดสเปกโทรมิเตอร (Fourier

transform infrared spectrometer; FT-IR)10) เครื่องใหความรอนชนิดปนกวน (Hotplate stirrer)11) เครื่องอุลตราไวโอเลตและวิซิเบิลสเปกโทรมิเตอร(UV-VIS spectrophotometer;

UV-Vis)12) จานเพาะเชื้อ (Petri dish)13) ชอนตักสาร (Spatula)14) เทอรโมมิเตอร (Thermometer)15) แทงแกวคนสาร (Stirring rod)16) แทงแมเหล็ก (Magnetic bar)17) บีกเกอร (Beaker)18) ปเปต (Measuring pipette)19) ไมโครปเปต (Micro pipette)20) ลูกยางปเปต(Rubber bulb)21) หลอดหยด (Dropper)

3.2 สารเคมีและวัสดุ

9

1) กระดาษกรองเบอร 5 (Filter paper No.5)2) กระดาษวัดพีเอช (pH test strip)3) คองโก เรด (Congored)4) แคลเซียมคลอไรด (CaCl2)5) โซเดียมคลอไรด (NaCl)6) โซเดียมคารบอเนต (Na2CO3)7) โซเดียมไฮดรอกไซด (NaOH)8) โซเดียมไฮโดรเจนฟอสเฟต (Na2HPO4)9) ไดเรคตสการเล็ต4บีเอส (Directscarlet 4BS)10) น้ําท่ีปราศจากไอออน (Deionizedwater)11) โพแทสเซียมไฮโดรเจนฟอสเฟต (KH2PO4)12) เมทิล ออเรนจ (Methyl orange)13) แมกนีเซียมซัลเฟต(MgSO4)14) รีแอคทีฟเรด พี8บี (Reactivered P8B)15) วุน (Agar)16) สบู17) แอซิดบลู5อาร (Acidblue 5R)18) ไฮโดรคลอริก (HCl)

3.3 วิธีการทดลอง3.3.1 การคัดเลือกเช้ือท่ีสามารถบัดบัดน้ําเสียจากกลุมผูผลิตผาไหม1) การคัดเลือกเชื้อแบคทีเรีย ท่ีมีศักยภาพในการสามารถกําจัดสีท่ีปนเปอนในน้ําเสียได

ไดแก- เชื้อ Reference strains ซึ่งจากงานวิจัย (Silveira et al., 2009; Saratale et al., 2011;

Garg’ et al., 2012; Lončar et al., 2013) พบวามีศักยภาพในการกําจัดสีท่ีปนเปอนในน้ําเสียไดแก Pseudomonas aerugenosa, Bacillus subtilis และ Bacillus amyloliquefacien

- เชื้อท่ีคัดแยกไดจากน้ําเสียจากผูผลิตผาไหม2 แหง (รานมัชดาไหมไทย และรานคญาบาติก)ในอาหาร TSA และ Nutrient agar (NA) (beef extract 3 g/L, pepteone 5 g/L, และ agar 15g/L) พบวา ไดเชื้อท่ีสามารถคัดแยกไดจํานวน 12 isolates โดยจําแนกตามลักษณะโคโลนี

- จากรานมัชดาไหมไทย จํานวน 4 isolates; ไดแก isolates มด.TS1, มด.TS3, มด.NA1.4,และ มด.NA2.6

- จากรานคญาบาติก จํานวน 8 isolates; ไดแก คช.NA1.1, คช.NA1.3,คช.NA1.4, คช.NA2.2,คช.TS1.6,คช.TS1.7, คช.TS1.8, และ คช.TS1.9

10

2) ทดสอบคุณสมบัติในการกําจัดสียอมผาโดยใชอาหาร MSM medium ในการทดสอบ โดยใชสียอมผาท่ีนิยมใชในอุตสาหกรรมสียอมผาไหมจํานวน 5 ชนิด เพ่ือทดสอบความสามารถของเชื้อในการใชสียอมแตละชนิดเปนแหลงอาหารในการเจริญ

- เตรียมอาหารท่ีใชทดสอบซึ่งเปน medium based คือ minimal salt medium (MSM)(Silveira et al., 2009) ประกอบดวย

NaCl 1 g/LCaCl2•2H2O 0.1 g/LMgSO4•7H2O 0.5 g/LKH2PO4 1 g/LNa2HPO4 1 g/LAgar 15 g/L

- นําอาหารท่ีเตรียมไดไปนึ่งฆาเชื้อท่ี 121 องศาเซลเซียส 15 นาที จากนั้นนําไปเติมสียอมชนิดตางๆ ท่ีผานการกรองผานแผนเมมเบรนท่ีมีเสนผานศูนยกลาง 0.2 µm แบบปลอดเชื้อ โดยใหมีความเขมขนสุดทายในอาหารเปน 0.1 g/L โดยสียอมท่ีเลือกใช ไดแก Methyl orange, ReactiveRed P8B, Direct Scarlet 4BS, Acid Blue 5R, และ Congo Red

- เตรียมหัวเชื้อโดยเลี้ยงเชื้อท่ีจะทดสอบในอาหารเหลว NB ปริมาตร 4 mLท่ีอุณหภูมิ 37องศาเซลเซียสเปนเวลา 24 ชั่วโมง โดยเชื้อทดสอบท่ีใชในข้ันตอนนี้ แสดงในตารางท่ี 1

ตารางท่ี 1เชื้อทดสอบท่ีใชในการทดสอบความสามารถในการลดสียอม

11

* isolates มด. และ คช. เปนเชื้อท่ีคัดแยกไดจากน้ําเสียจากผูผลิตผาไหม 2 แหง คือ มัชดาไหมไทยและคญาบาติก อ.ปกธงชัย จ.นครราชสีมา โดยใชอาหาร TSA (trypticase soy agar ประกอบดวยtryptone 15 g/L, proteose peptone 5 g/L, sodium chloride 15 g/L, agar 15 g/L) และ NAในการคัดแยก ซึ่งทําการคัดแยกแตละ isolate ตามลักษณะโคโลนีท่ีพบในอาหารท้ังสองชนิด

- นําเชื้อทดสอบในอาหารท่ีเตรียมไดมา streak ลงบนอาหาร MSM ท่ีมีสียอมแตละชนิดเปนองคประกอบ ดังภาพท่ี 2

เช้ือท่ีทดสอบจํานวนเช้ือท่ีใชทดสอบ

แหลงท่ีมา รหัสเช้ือ

Bacillusamyloliquefacien

1Thailand Institute of Scientificand Technological Research(TISTR)

B. amyloliquefacienTISTR 1045

Bacillus cereus 1Thailand Institute of Scientificand Technological Research(TISTR)

B. cereus TISTR 687

Bacillus subtilis 2Thailand Institute of Scientificand Technological Research(TISTR)

B. subtilis TISTR 1248 และTISTR 1528

Pseudomonasaerugenosa

3Thailand Institute of Scientificand Technological Research(TISTR)

P. aerugenosa TISTR1287 และ TISTR1101,TISTR 781

Isolate มด.* 3 น้ําท้ิงจากรานมัชดาไหมไทย อ.ปกธงชัย จ.นครราชสีมา

มด.TS1, มด.TS3 และ มด.NA4.1

Isolate คช.* 8 น้ําท้ิงจากรานคญาบาติก อ.ปกธงชัย จ.นครราชสีมา

คช.NA1.1, คช.NA1.3,คช.NA1.4, คช.NA2.2,คช.TS1.6,คช.TS1.7, คช.TS1.8,คช.TS1.9

12

BA: Bacillus amyloliquefacien; BC: Bacillus cereus; BS: Bacillus subtilis; PA:Pseudomonas aerugenosa

ภาพท่ี 2แผนผังการทดสอบเชื้อในการบําบัดสียอมชนิดตางๆ

12



12



13

- นําอาหาร MSM medium ท่ีมีสียอมแตละชนิดเปนองคประกอบ ไปบมท่ีอุณหภูมิ 37องศาเซลเซียสเปนเวลา 10 วัน และสังเกตการเจริญของเชื้อแตละชนิดบนอาหารท่ีมีสีแตละชนิดเปนองคประกอบ

3.3.2 การทดสอบความสามารถในการเจริญในน้าํเสียซ่ึงสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหม1) เตรียมน้ําเสียสังเคราะหจากการลอกกาวไหม โดยชั่งไหมดิบ 1 กิโลกรัม น้ํา 50 ลิตรสบู

250กรัม โซเดียมคารบอเนต100 กรัมจากนั้นใสน้ํา สบูและโซเดียมคารบอเนตลงไปในภาชนะ คนจนละลายนําเสนไหมแบงใส เพ่ิมอุณหภูมิจนถึง 90 องศาเซลเซียสกลับเสนไหมไปมาเปนชวงๆ รอจนครบ60 นาทีจากนั้นนําเสนไหมท้ังชุดข้ึนผึ่งใหเย็นแลวบิดใหหมาดท่ีสุด นําน้ําลอกกาวไหมมาทําการเจือจาง 10 เทาในน้ํากลั่นปลอดเชื้อท่ีแบงใส flask ปลอดเชื้อ ขนาด 250 mL (สุดทายจะไดน้ําลอกกาวไหมเจือจางปริมาตร 240 mL)

2) เตรียมเชื้อท่ีตองการทดสอบ โดยคัดเลือกจากกลุมเชื้อท่ีสามารถทนตอสียอมไดจากการทดลองในข้ันตอนแรก โดยนําเชื้อท่ีตองการทดสอบมาเจริญในอาหารเหลว NB ท่ีอุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียสเปนเวลา 24 ชั่วโมง

3) เติมเชื้อท่ีผานการคัดเลือกลงใน flask ในปริมาตร 2.4 mL (1 เปอรเซ็นต inoculums;V/V) และบมท่ีอุณหภูมิหอง เปนเวลา 7 วัน ในสภาวะท่ีไมมีการเขยา โดยเปนการจําลองใหเชื้อเจริญในสภาวะท่ีเหมือนจริงสําหรับใชในการบําบัดมากท่ีสุด

4) เก็บตัวอยางในวันท่ี 0, 3, และ 7 เพ่ือวิเคราะหคาการเจริญของเชื้อดวยวิธี spread plateลงบนอาหาร NA

5) คัดเลือกเชื้อท่ีเหมาะสมซึ่งมีการเจริญในน้ําเสียสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหมโดยการคัดเลือกจากเชื้อท่ีเจริญและเพ่ิมปริมาณไดในน้ําเสียสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหม ซึ่งแสดงถึงความสามารถในการใชโปรตีนในน้ําลอกกาวไหมเปนแหลงพลังงาน

6) นําเชื้อท่ีเหมาะสมกลุมดังกลาวไปทดสอบความสามารถในการเจริญในน้ําเสียสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหมท่ีมีสีเปนองคประกอบ

3.3.3 การทดสอบความสามารถในการเจริญในน้าํเสียสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหมท่ีมีสีเปนองคประกอบ

1) เตรียมน้ําเสียสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหมโดยแบงเปน 2 กลุม กลุมท่ีหนึ่ง น้ําเสียสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหม เตรียมโดยนําน้ําลอกกาวไหมมาทําการเจือจาง 10 เทาในน้ํากลั่นปลอดเชื้อท่ีแบงใส flask ปลอดเชื้อขนาด 500 mL (สุดทายจะไดน้ําลอกกาวไหมเจือจางปริมาตร500 mL)กลุมท่ีสอง น้ําเสียสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหมท่ีมีสียอม เตรียมโดยนําน้ําลอกกาวไหมเจือจาง 10 เทา ในน้ํากลั่นปลอดเชื้อ ท่ีแบงใส flask ปลอดเชื้อ ขนาด 500 mL และเติมสียอมผา Direct

14

Scarlet 4BS ใหไดความเขมขนสุดทาย 50 mg/L (สุดทายจะไดน้ําลอกกาวไหมท่ีเจือจางผสมสีDirect Scarlet 4BS ปริมาตร 500 mL)

2) เตรียมเชื้อท่ีตองการทดสอบ ไดแก B. subtilis TISTR 1248, B. subtilis TISTR 1528,มด.TS1, มด.TS3, และ คช.TS1.7 โดยเลี้ยงเชื้อท้ังหมดในอาหารเหลว NB ปริมาตร 5 mLเลี้ยงโดยเขยาท่ีความเร็วรอบ 180 รอบตอนาทีท่ีอุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เปนเวลา 24 ชั่วโมงจากนั้นยายเชื้อท่ีได ในปริมาตร 0.5 mL ลงใน flask ขนาด 125 mL ท่ีมีอาหารเหลว NB อยูในปริมาตร 50 mLเลี้ยงโดยเขยาท่ีความเร็วรอบ 180 รอบตอนาที ท่ีอุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เปนเวลา 24 ชั่วโมง

3) เติมเชื้อจากข้ันตอนท่ีผานมา ในปริมาตร 1 เปอรเซ็นต inoculums ลงใน flask ท่ีเตรียมไวและบมท่ีอุณหภูมิหอง เปนเวลา 21 วัน ในสภาวะท่ีไมมีการเขยา โดยเปนการจําลองใหเชื้อเจริญในสภาวะท่ีเหมือนจริงสําหรับใชในการบําบัดมากท่ีสุด

4) เก็บตัวอยางเพ่ือวิเคราะหคาการเจริญของเชื้อในวันท่ี 0, 7, 14 และ 21 ดวยวิธี spreadplate

3.3.4การวิเคราะหตัวเรงปฏิกิริยาดินแดง1) การวิเคราะหดินแดงดวยเทคนิคการวาวรังสีเอ็กซนําตัวอยางจํานวน 0.1 กรัม กับกรดบอริกจํานวน 0.4 กรัม ผสมเขาดวยกันโดยใชเครื่องบด

ตักสารท่ีบดไดใสภาชนะของเครื่องวิเคราะหการวาวรังสีเอ็กซและอัดท่ีความดันสูง นําตัวอยางท่ีไดไปวิเคราะหโดยใชตัวตรวจวัดชนิดการกระจายความยาวคลื่น (Wavelength dispersive detector)

2)การวิเคราะหดินแดงดวยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซนําตัวอยางใสภาชนะของเครื่องวัดการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ และวิเคราะหโดยใชสภาวะดังนี้

สแกนตั้งแตมุม 5 – 70 องศา กระแสไฟฟา 40 มิลลิแอมแปร ศักยไฟฟา 40 กิโลโวลต การเปลี่ยนมุมสแกน (Step angle) 0.04 องศา และเวลาในการตรวจวิเคราะห (Detection time) 1.0 วินาทีตอครั้ง โดยใช Cu-Kαเปนแหลงรังสีเอ็กซ

3)การวิเคราะหดินแดงดวยการสลายตัวดวยความรอนนําตัวอยางประมาณ 20 มิลลิกรัม มาทดสอบการสลายตัวดวยความรอนท่ีอุณหภูมิ เริ่มตน

50 องศาเซลเซียส ทําการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิท่ี 10 องศาเซลเซียสตอนาที ไปจนถึงอุณหภูมิสุดทายท่ี 900 องศาเซลเซียส โดยใชแกสไนโตรเจน (N2) ท่ีความดัน 20 ปอนดตอตารางนิ้ว

4)การวิเคราะหดินแดงดวยเทคนิคฟูเรียรทรานสฟอรมอินฟราเรดสเปกโทรสโคปนําตัวอยางปริมาณ 50 มิลลิกรัมใสภาชนะบรรจุและนํามาวิเคราะหหมูฟงกชันตั้งแตเลขคลื่น

4,000 – 400 เซนติเมตร-1

5)การวิเคราะหพ้ืนท่ีผิวดวยเครื่องทดสอบการดูดซับแกสนําตัวอยาง 200 มิลลิกรัม ใสลงไปในหลอดทดสอบ แลวนําไปกําจัดแกสออกท่ีอุณหภูมิ 150

องศาเซลเซียส เปนเวลา 15 ชั่วโมง (Outgasser) จากนั้นทดสอบการดูดซับเพ่ือหาพ้ืนท่ีผิว

15

3.3.5การทดสอบกําจัดสียอมดวยกระบวนการเฟนตันออกซิเดชันเตรียมสารละลายสียอมซึ่งใชเปนแบบจําลองของสียอม ไดแก รีแอคทีฟเรด พี8บี และแอ

ซิดบลู5อาร ความเขมขน 100 มิลลิกรัมตอลิตร จากนั้นปเปตสารละลายนี้จํานวน 200 มิลลิลิตร ถายลงในขวดวัดปริมาตรขนาด 500 มิลลิลิตร ปรับพีเอชเปน 5-9 ดวยกรดหรือเบสโดยใชไฮโดรคลอริกหรือโซเดียมไฮดรอกไซด จากนั้นเติมสารละลายไฮโดรเจนเปอรออกไซดความเขมขน 30 เปอรเซ็นตโดยน้ําหนักตอปริมาตร จํานวน 0-3 มิลลิลิตรเติมตัวเรงปฏิกิริยาดินแดงซึ่งมีเหล็กเปนสวนประกอบจํานวน 0-0.5 กรัมปนกวนท้ิงไวท่ีอุณหภูมิหอง (ประมาณ 25 องศาเซลเซียส) เปนเวลา 7-30 ชั่วโมงกรองเอาตัวเรงปฏิกิริยาออก วัดประสิทธิภาพการกําจัดสียอมดวยการหาคาความตองการออกซิเจนทางเคมีหรือคาซีโอดี

16

บทท่ี 4ผลการทดลองและอภิปราย

4.1 การคัดเลือกเช้ือท่ีสามารถบําบัดน้ําเสียจากผูผลิตผาไหมการคัดเลือกเชื้อท่ีสามารถบําบัดน้ําเสียจากผูผลิตผาไหมโดยใชสียอมผาแตละชนิดผสมใน

อาหารเพ่ือเปนสวนผสมในการคัดกรองเชื้อ สําหรับเชื้อท่ีใชในการทดสอบทําการคัดเลือกจากเชื้อเปาหมายจากรายงานการวิจัย (Silveira et al., 2009; Saratale et al., 2011; Garg’ et al., 2012;Lončar et al., 2013) และคัดแยกจากน้ําท้ิงผูผลิตผาไหมดังแสดงในตารางท่ี 1หลังจากบมเชื้อในอาหาร MSM ท่ีมีสียอมผาแตละชนิดเปนองคประกอบ เปนเวลา 10 วัน พบวาเชื้อท้ังหมด ไมสามารถกําจัดสียอมได แตอยางไรก็ตาม ความสามารถของเชื้อแตละชนิด ท่ีสามารถเจริญบนอาหาร MSM ท่ีมีสียอมผาแตละชนิดเปนองคประกอบมีความแตกตางกันซึ่งตัวอยางลักษณะโคโลนีท่ีเจริญในอาหารMSM ท่ีมีสีแตละชนิดเปนองคประกอบ แสดงในภาพท่ี 3และสรุปความสามารถของเชื้อแตละชนิดในการเจริญในสียอมแตละชนิดแสดงผลการทดลองในตารางท่ี 2 ตัวอยางลักษณะโคโลนีของ isolatesมด.TS1 มด.TS3 และ คช.TS1 บนอาหาร NA และลักษณะของการติดสีแกรมของเชื้อท่ีคัดแยกไดแสดงในภาพท่ี 4และ 5ตามลําดับ

ตารางท่ี 2 ความสามารถของเชื้อแตละชนิดในการเจริญในสียอมผาแตละประเภท

เช้ือมาตรฐาน

Isolates

MSMmediu

mcontrol

(nodye)

MSM + 1 g/L dye*MethylOrange

ReactiveRed P8B

DirectScarlet

4BS

Acidblue 5R

CongoRed

P. aerugenosaTISTR 1287

- - - - +/ND +/ND

มด.TS1 - +/ND +/ND - - -คช.NA1.1 - - +/ND - - -P. aerugenosaTISTR 1101

- +/ND - - - -

มด.TS3 + +++/ND ++/ND ++/ND +/ND ++/NDคช.NA1.3 - - - - - -P. aerugenosa - - - - - -

17

TISTR 781มด.NA4.1 + - +/ND - - +/NDคช.NA1.4 - - - - - -B. subtilisTISTR 1248

- +/ND ++/ND ++/ND - +/ND

คช.NA2.2 - - - - - -คช.TS1.6 - - - - - -B. subtilisTISTR 1528

+ +/ND +/ND +/ND - +/ND

คช.TS1.7 + - - - - -คช.TS1.8 - - - - - -B.amyloliquefacien TISTR 1045

+ - +/ND +/ND - +/ND

คช.TS1.9 - - - - - -B. cereusTISTR687

+ - +/ND +/ND - -

* + : growth; -: no growth; D: decolorization; ND: no decolorization

มด.TS3

18

Reactive Red P8B Direct Scarlet 4BS Acid Blue 5R Congo Red

B. subtilis TISTR 1528

Methyl Orange Congo Red Reactive Red P8B Direct Scarlet 4BS

B. amyloliquefacien 1045

Congo Red Direct Scarlet 4BS Reactive Red P8B

ภาพท่ี 3ตัวอยางเชื้อ isolate มด.TS3 เชื้ออางอิง B. subtilis TISTR 1528 และ B.amyloliquefacien 1045 ท่ีเจริญในอาหาร MSM ท่ีมีสียอมผาแตละชนิดเปนองคประกอบ

19

คช.TS1.7 มด.TS1 มด.TS3

ภาพท่ี 4ลักษณะโคโลนีของเชื้อ isolate คช.TS1.7 มด.TS1 และ มด.TS3 ท่ีคัดแยกไดจากน้ําเสียซึ่งเจริญบนอาหาร NA


ภาพท่ี 5ลักษณะรูปรางเซลลและการยอมติดสีแกรมของเชื้อ isolate คช.TS1.7 มด.TS1 และ มด.TS3 ท่ีคัดแยกไดน้ําเสีย

จากภาพท่ี 5แสดงใหเห็นวาจากผลการยอมแกรม เชื้อ isolate มด.TS1 มีลักษณะเปนเชื้อแกรมบวก รูปรางเปนทอนยาว สวน isolates มด.TS3 และ คช.TS1.7 มีลักษณะรูปรางเปนทอนสั้นติดสีแกรมลบ

จากผลการทดลองในภาพท่ี 3จะเห็นวา เชื้อท่ีทดสอบแตละชนิดสามารถทนและเจริญไดในอาหารท่ีมีสียอมผาเปนองคประกอบท่ีแตกตางกัน เม่ือสรุปความสามารถในการเจริญของเชื้อในสียอมแตละชนิด (ตารางท่ี 2) พบวา isolate ท่ีสามารถเจริญไดในอาหารท่ีมีสีท้ัง 5 ชนิด เปนองคประกอบไดแก isolate มด.TS3 รองลงมาคือ isolate มด.TS1 ซึ่งสามารถเจริญไดในอาหารท่ีมีสี 2 ชนิดเปนองคประกอบ คือ สี Methyl Orange และ Reactive Red P8B รวมท้ัง มด.NA4.1 เจริญไดในอาหารท่ีมีสี Reactive Red P8B และ Congo Red เปนองคประกอบ สวน isolates ท่ีแยกไดจากรานคญาบาติก(isolates คช.) พบวา ไมสามารถเจริญไดในอาหารท่ีมีสีชนิดใดๆ แสดงใหเห็นวาคุณลักษณะของเชื้อท่ีคัดแยกไดมีความแตกตางกันตามสภาวะแวดลอมท่ีพบเชื้อนั้นๆ ซึ่งเปนตัวกําหนดใหเชื้อสามารถปรับตัวใหอยูรอดไดแตกตางกัน สวนเชื้ออางอิงท่ีมีการรายงานกอนหนาวาสามารถกําจัดสียอมไดนั้น ไดแก P. aerugenosa สามารถทนตอสียอมไดตั้งแต 1 ถึง 2 ชนิด คือ สี

19







19







20

Acid Blue 5R, Congo Red, และMethyl Orange ยกเวน P. aerugenosa TISTR 781 ซึ่งไมสามารถเจริญไดในอาหารท่ีมีสีชนิดใดๆ สําหรับเชื้อในกลุม Bacillusพบวา B. subtilis TISTR 1248และ B. subtilis TISTR 1528 สามารถเจริญไดในอาหารท่ีมีสียอมท้ัง 4 ชนิด เปนองคประกอบ ไดแกMethyl Orange, Reactive Red P8B, Direct Scarlet 4BSและ Congo Red โดยเชื้อท้ังสองไมสามารถเจริญไดในอาหารท่ีมีสียอม Acid Blue 5R เปนองคประกอบ อยางไรก็ตาม B. subtilisTISTR 1248 ไมสามารถเจริญไดในอาหาร MSM ท่ีไมมีสียอมใดๆ แสดงใหเห็นวา เชื้อ B. subtilisTISTR 1248 สามารถใชสีเปนแหลงพลังงานในการเจริญไดเทานั้น แตไมสามารถใชสารใน MSM เปนแหลงพลังงานในการเจริญได สวน B. amyloliquefacien TISTR 1045 และ B. cereus TISTR 687สามารถเจริญไดในอาหารท่ีมีสียอม 2 ชนิด ไดแก Reactive Red P8B และ Direct Scarlet 4BSเปนองคประกอบไดเทานั้น

อยางไรก็ตาม เชื้อท่ีนํามาทดสอบท้ังหมดไมสามารถกําจัดสียอมได แมจะสามารถเจริญไดในอาหารท่ีมีสียอมเปนองคประกอบก็ตาม ซึ่งเปนไปไดวาเชื้อตองการสภาวะท่ีเปน anaerobe ในการเจริญ ดังนั้นจึงเลือกเชื้อท่ีเหมาะสมจากตารางท่ี 2 ท่ีสามารถเจริญไดในสภาวะท่ีมีสียอมหลากหลายชนิดเปนองคประกอบ เพ่ือนําไปทดสอบความสามารถในการเจริญในน้ําลอกกาวไหม ซึ่งเปนสภาวะเหมือนจริงในน้ําเสียจากโรงงานยอมผาไหมโดยคัดเลือกเชื้อ P. aerugenosa TISTR 1101, B.amyloliquefacien TISTR 1045, B. subtilis TISTR 1528, B. subtilis TISTR 1248, P.aerugenosa TISTR 1287, มด.TS1, มด.TS3, และ คช.TS1.7 เพ่ือนําไปทดสอบความสามารถในการเจริญของเชื้อกลุมดังกลาว ในน้ําท้ิงท่ีมีน้ําลอกกาวไหมเปนองคประกอบในข้ันตอนตอไป

4.2 การทดสอบความสามารถในการเจริญของเช้ือในน้ําเสียซ่ึงสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหมการทดสอบความสามารถของเชื้อในการเจริญในน้ําเสียซึ่งเตรียมจากการเจือจางน้ําลอกกาว

ไหมในน้ํากลั่นปลอดเชื้อในอัตราสวน 1 ตอ 10 เทา เพ่ือคัดเลือกกลุมเชื้อท่ีเหมาะสมท่ีสามารถเจริญในน้ําเสียสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหมจากผลการทดสอบความสามารถในการเจริญของเชื้อในน้ําลอกกาวไหมเจือจาง โดยไมมีการปรับสภาพใดๆ กอนทดสอบ ผลแสดงดังตารางท่ี 3 จะเห็นวาเชื้อทดสอบทุกชนิด สามารถเจริญไดในน้ําลอกกาวไหม แตอยางไรก็ตามมีเพียงเชื้อ P. aerugenosaTISTR 1287 เทานั้นท่ีมีอัตราการเจริญเพ่ิมข้ึนอยางตอเนื่อง จาก วันท่ี 0, วันท่ี 3 และ วันท่ี 7ในขณะท่ีเชื้อสวนใหญมีอัตราการเจริญเพ่ิมข้ึนจาก วันท่ี 0 ถึง วันท่ี 3 แตในวันท่ี7 อัตราการเจริญคอนขางคงท่ีเม่ือเทียบกับวันท่ี 3 โดยมีเพียงเชื้อ isolateคช.TS1.7 เทานั้นท่ีมีการเจริญลดลงอยางชัดเจนในวันท่ี 7 เม่ือเทียบกับวันท่ี 3 จึงสรุปไดวาเชื้อทดสอบท้ังหมดสามารถเจริญและใชโปรตีนในน้ําลอกกาวไหมเปนแหลงพลังงานในการเจริญได

21

ตารางท่ี 3คาการเจริญของเชื้อทดสอบในน้ําเสียท่ีเตรียมจากน้ําลอกกาวไหมเจือจางท่ีเวลาตางๆ

เช้ือท่ีใชทดสอบคาความเขมขนของเช้ือในตัวอยางท่ีเวลาตาง ๆ

(CFU/mL)วันท่ี 0 วันท่ี 3 วันท่ี 7

P. aerugenosa TISTR 1101 9.6 x 107 2.7x108 3.4x108

B. amyloliquefacien TISTR 1045 1.4 x 105 2.9 x 106 2.3 x 106

B. subtilis TISTR 1528 7 x 106 5.3 x 106 2.5 x 106

B. subtilis TISTR 1248 5 x 105 1.2 x 106 ContaminateP. aerugenosa TISTR 1287 3.6 x 106 8.8 x 107 2.4 x 108

มด.TS1 2.2 x 106 2.6 x 106 3 x 106

มด.TS3 2.6 x 107 7.3 x 107 4.8 x 107

คช.TS1.7 1.3 x 106 2.7 x 107 4 x 106

Control 0 0 0

อยางไรก็ตามเม่ือตั้งตัวอยางท้ิงไวท่ีอุณหภูมิหองมากกวา 2 สัปดาห พบวาน้ําลอกกาวไหมเจือจางท่ีมีการเติมเชื้อตัวอยาง ไดแก P. aerugenosa TISTR 1101, B. subtilis TISTR 1528, B.subtilis TISTR 1248, P. aerugenosa TISTR 1287, มด.TS1, มด.TS3 เริ่มตกตะกอนและมีความใสเพ่ิมข้ึนเม่ือเทียบกับชุดควบคุม (ไมแสดงขอมูล) แสดงใหเห็นวาเชื้อดังกลาวสามารถใชโปรตีนในน้ําลอกกาวไหมเปนองคประกอบได แตตองอาศัยระยะเวลาท่ีนานข้ึน จากนั้นเชื้อจึงตกตะกอนลงท่ีกนภาชนะทําใหน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหมเปนองคกระกอบใสข้ึนเม่ือเทียบกับชุดควบคุม(control) ท่ีไมไดเติมเชื้อ เนื่องจากท้ัง P. aerugenosa TISTR 1101, B. amyloliquefacienTISTR 1045, B. subtilis TISTR 1528, B. subtilis TISTR 1248, P. aerugenosa TISTR 1287,มด.TS1, มด.TS3 มีความสามารถในการใชโปรตีนในน้ําลอกกาวไหมและทําใหน้ําเสียท่ีมีน้ําลอกกาวไหมเปนองคประกอบมีความใสไมแตกตางกัน แต P. aerugenosa เปนเชื้อกอโรค อาจทําใหเกิดการแพรกระจายเม่ือนําไปใชจริง ดังนั้นเชื้อท่ีเหมาะสมในการทดสอบความสามารถในการยอยสลายสารอินทรียในน้ําลอกกาวไหมท่ีมีสียอมเปนองคประกอบในข้ันตอนตอไป จึงคัดเลือกเชื้อ B. subtilisTISTR 1528, B. subtilis TISTR 1248, มด.TS1, มด.TS3 และ คช.TS1.7 เทานั้น

4.3 การทดสอบความสามารถในการเจริญในน้ําเสียซ่ึงสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหมท่ีมีสียอมเปนองคประกอบ

การทดสอบความสามารถในการเจริญในน้ําเสียซึ่งสังเคราะหจากน้ําลอกกาวไหมท่ีมีสียอมเปนองคประกอบโดยเลือกใชสียอม Direct Scarlet 4BS เปนองคประกอบท่ีความเขมขน 50 mg/L

22

โดยระหวางการทดลองทําการเก็บผลการเจริญของเชื้อทุกๆ 7 วัน เพ่ือศึกษาการเจริญของเชื้อในลอกกาวไหมท่ีมีสียอมเปนองคประกอบ ผลการเจริญของเชื้อท่ีระยะเวลาตางๆ แสดงดังตารางท่ี 4 และ 5ตามลําดับ

ตารางท่ี 4คาการเจริญของเชื้อทดสอบท่ีเวลาตางๆ ในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหมและมีสีDirect Scarlet 4BS ความเขมขน 50 mg/L เปนองคประกอบ

เช้ือท่ีใชทดสอบคาความเขมขนของเช้ือในตัวอยางท่ีเวลาตาง ๆ (CFU/mL)วันท่ี 0 วันท่ี 7 วันท่ี 14 วันท่ี 21

B. subtilis TISTR 1528 2.5 x 103 1.6 x 106 4.3 x 106 2.85 x 106

B. subtilis TISTR 1248 3.5 x 103 4.15 x 105 2.7 x 105 1.65 x 105

มด.TS1 4.8 x 104 4.75 x 107 5.25 x 106 4.35 x 106

มด.TS3 3.5 x 105 5 x 106 5.6 x 107 8.35 x 106

คช.TS1.7 4 x 104 2.5 x 106 2.9 x 105 3.3 x 105

Control 0 0 3.2 x 106 4.1 x 105

ตารางท่ี 5คาการเจริญของเชื้อทดสอบท่ีเวลาตางๆ ในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหมเปนองคประกอบ

เช้ือท่ีใชทดสอบคาความเขมขนของเช้ือในตัวอยางท่ีเวลาตาง ๆ (CFU/mL)

วันท่ี 0 วันท่ี 7 วันท่ี 14 วันท่ี 21B. subtilis TISTR 1528 ND 3.5 x 106 3.6 x 106 1.6 x 106

B. subtilis TISTR 1248 ND 1.25 x 107 1.6 x 104 8 x 103

มด.TS1 ND 3.3 x 106 6.3 x 106 2.6 x 106

มด.TS3 ND 1.65 x 107 1.92 x 107 2.25 x 107

คช.TS1.7 ND 2.2 x 107 6.1 x 106 7 x 106

Control ND 0 0 0ND* Not determine

23

ภาพท่ี 6การเจริญของเชื้อทดสอบท่ีเวลาตาง ๆ ซึ่งเจริญในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหมและมีสีDirect Scarlet 4BS ความเขมขน 50 mg/L เปนองคประกอบ

เม่ือเปรียบเทียบการเจริญของเชื้อท่ีนํามาทดสอบแสดงดังภาพท่ี 6พบวาเชื้อท่ีนํามาทดสอบการเจริญในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหมและมีสี Direct Scarlet 4BS ความเขมขน 50 mg/Lเปนองคประกอบสามารถเจริญและทนสีได โดยมีความสามารถในการเจริญอยูในชวงท่ีใกลเคียงกันคือระหวาง 1.65 x 105 ถึง 5.6 x 107 CFU/mL (ตารางท่ี 4) ซึ่งเม่ือเปรียบเทียบความสามารถในการเจริญของเชื้อแตละชนิด พบวาเชื้อท่ีคัดแยกไดจากโรงงานยอมผาไหม ไดแก มด.TS1 และ มด.TS3 มีการเจริญของเชื้อสูงกวา B. subtilis และเชื้อท่ีคัดแยกไดจากรานคญาบาติกisolate คช.TS1.7อยางไรก็ตามเชื้อทุกชนิดท่ีนํามาทดสอบมีการเจริญเพ่ิมข้ึนตั้งแตวันท่ี 0 ถึง วันท่ี 14 และจากนั้นการเจริญของเชื้อลดลงหลังจากวันท่ี 14 ของการเจริญ (ภาพท่ี 6) ชี้ใหเห็นวาชวงท่ีเชื้อสามารถเจริญในน้ําท้ิงท่ีมีสี Direct Scarlet 4BS ความเขมขน 50 mg/L และขณะเดียวกันก็สามารถใชโปรตีนในน้ําลอกกาวไหมเปนแหลงพลังงานไดดีท่ีสุด คือ 14 วัน แตเชื้อทุกชนิดไมสามารถกําจัดสีท่ีปนเปอนในน้ําเสียได เม่ือพิจารณาตัวอยางท่ีเปนชุดควบคุมซึ่งไมมีการเติมเชื้อระหวางการทดลองพบวามีเชื้อเจริญหลังจากวันท่ี 7 ของการทดลองซึ่งอาจเกิดจากการปนเปอนเชื้อจากภายนอกระหวางทําการเก็บตัวอยางระหวางการทดลอง ซึ่งไมใชเชื้อดั้งเดิมในน้ําลอกกาวไหมเนื่องจากไมพบเชื้อลักษณะดังกลาวในตัวอยางอ่ืนๆ

1.00E+001.00E+011.00E+021.00E+031.00E+041.00E+051.00E+061.00E+071.00E+08

0 5 10 15 20 25

B. subtilis TISTR 1528 (dye)


มด.TS1 (dye)

มด.TS3 (dye)

คช.TS1.7 (dye)

control (dye)การเจ

ริญขอ

งเชื้อ(C

FU/m

l)

เวลา (วัน)

24

ภาพท่ี 7การเจริญของเชื้อทดสอบท่ีเวลาตางๆ ซึ่งเจริญในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหม (ไมเติมสี Direct Scarlet 4BS)

เม่ือพิจารณาตัวอยางน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีแตน้ําลอกกาวไหมซึ่งไมมีสียอม พบวาเชื้อ B.subtilis TISTR 1528 และ isolate มด.TS1 มีการเจริญลดลงหลังจากวันท่ี 14 ของการเจริญในขณะท่ี isolateคช.TS1.7 มีการเจริญลดลงหลังจากวันท่ี 7 และเริ่มคงท่ีหลังจากวันท่ี 14 สําหรับเชื้อ B. subtilis TISTR 1248 มีการเจริญลดลงอยางรวดเร็วและตอเนื่องหลังจากวันท่ี 7 อยางไรก็ตามเชื้อ isolate มด.TS3 มีการเจริญท่ีสูงท่ีสุดและคงท่ีจนกระท่ังวันท่ี 21 ซึ่งการเจริญของเชื้อไมลดลงหลังจากวันท่ี 7 เหมือนเชื้ออ่ืนๆ

ภาพท่ี 8เปรียบเทียบการเจริญของเชื้อท่ีเจริญในน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหมท่ีสี DirectScarlet 4BS และ น้ําลอกกาวไหมท่ีไมมีสี Direct Scarlet 4BS เปนองคประกอบ

1.00E+001.00E+011.00E+021.00E+031.00E+041.00E+051.00E+061.00E+071.00E+08

7 14 21

B. subtilis TISTR 1528B. subtilis TISTR 1248มด.TS1มด.TS3คช.TS1.7control

1.00E+001.00E+011.00E+021.00E+031.00E+041.00E+051.00E+061.00E+071.00E+08

7 14 21



มด.TS1 (dye)

มด.TS3 (dye)

คช.TS1.7 (dye)

control (dye)



มด.TS1

มด.TS3

การเจ

ริญขอ


FU/m

l)


การเจ

ริญขอ


FU/m

l)


25

เม่ือเปรียบเทียบการเจริญของเชื้อในตัวอยางน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีสี Direct Scarlet 4BSและไมมีสี Direct Scarlet 4BS แสดงดังภาพท่ี 8 พบวาสีมีผลตอการเจริญของเชื้อท่ีใชโปรตีนในน้ําลอกกาวไหมเปนองคประกอบเพียงเล็กนอยเทานั้น ยกเวน isolate คช.TS1.7 และ B. subtilisTISTR 1248 โดยเชื้อ isolate คช.TS1.7 มีปริมาณเซลลลดลงอยางชัดเจนในน้ําลอกกาวไหมท่ีมีสีDirect Scarlet 4BS เปนองคประกอบเม่ือเทียบกับปริมาณเซลลในตัวอยางท่ีมีองคประกอบเดียวกันแตไมเติมสีโดยเปรียบเทียบในชวงเวลาท่ีเทากันแสดงใหเห็นวา เชื้อ isolate คช.TS1.7 สามารถใชโปรตีนในน้ําลอกกาวไหมเปนองคประกอบได แตเซลลไมทนสีซึ่งสอดคลองกับผลการทดลองในตารางท่ี 2 ซึ่งแสดงความสามารถของเชื้อแตละชนิดในการเจริญในสียอมแตละประเภทโดย คช.TS1.7 ไมสามารถเจริญไดในสียอมประเภทใดๆ เลย เนื่องจาก isolate คช.TS1.7 เปนเชื้อท่ีคัดแยกไดจากบอบําบัดน้ําเสียท่ีมีการปนเปอนของสียอมในปริมาณท่ีต่ําจากกระบวนการผลิตผาไหมบาติก ท่ีมีการแยกบําบัดน้ําท่ีปนเปอนสีกอน ดังนั้นบอน้ําเสียท่ีรอการปลอยท้ิงจึงมีสีปนเปอนในปริมาณเล็กนอยซึ่งมีเพียงน้ําลอกกาวไหมเปนองคประกอบหลักเทานั้น จึงทําใหเชื้อ isolate นี้ ทนตอสียอมตางๆ ไดเพียงเล็กนอยเทานั้น ในขณะท่ี B. subtilis TISTR 1248 เซลลท่ีเจริญในตัวอยางท่ีมีสีเปนองคประกอบสามารถเจริญไดดีกวาในตัวอยางท่ีมีเพียงน้ําลอกกาวไหมเพียงอยางเดียว โดยเม่ือเปรียบเทียบผลจากตารางท่ี 2 จะเห็นวา เชื้อ B. subtilis TISTR 1248 เจริญไดดีในอาหาร minimal medium ท่ีมีสีDirect Scarlet 4BS เปนองคประกอบ แสดงใหเห็นวา B. subtilis TISTR 1248 สามารถใชท้ังสีDirect Scarlet 4BS และโปรตีนในน้ําลอกกาวไหมในการสรางพลังงานเพ่ือการเจริญและเพ่ิมปริมาณเซลล ทําใหปริมาณเซลลท่ีเจริญในตัวอยางท่ีมีท้ังสีและน้ําลอกกาวไหมมีความเขมขนมากกวาปริมาณเซลลท่ีเจริญในน้ําลอกกาวไหมเพียงอยางเดียวเม่ือเทียบระยะเวลาในชวงเดียวกัน สําหรับเชื้อisolateมด.TS1 มด.TS3 และ B. subtilis TISTR 1528 มีการเจริญแตกตางกันเพียงเล็กนอยในน้ําลอกกาวไหมท่ีมีสีและไมมีสี โดยเฉพาะเชื้อ isolate มด.TS1 และ มด.TS3 ท่ีแยกไดจากโรงงานยอมผาไหมท่ีมีการผสมน้ําเสียท่ีปนเปอนสียอมและน้ําลอกกาวไหมไวบอเดียวกัน ซึ่งเชื้อท้ังสอง isolates นี้มีการเจริญและทนสีท่ีดีกวาเชื้อ B. subtilis ท่ีใชเปนเชื้ออางอิงท้ังในสภาวะท่ีมีสีและไมมีสี แสดงใหเห็นวาเชื้อท่ีคัดแยกไดจากแหลงน้ําเสียท่ีแตกตางกัน มีการปรับสภาพเซลลใหเหมาะแกการเจริญและทนตอสียอมท่ีแตกตางกัน

ดังนั้นจะเห็นวาเชื้อท่ีคัดแยกได คือ isolates มด.TS1 และ มด.TS3 สามารถทนตอสียอมDirect Scarlet 4BS ท่ีความเขมขน 50 mg/L โดยชวงเวลาท่ีเชื้อสามารถเจริญไดสูงสุดอยูระหวาง 7-14 วัน ซึ่งเชื้อสามารถใชสารอินทรียรวมท้ังโปรตีนในน้ําลอกกาวไหมเปนแหลงพลังงานในการเจริญและเพ่ิมปริมาณเซลลโดยไมจําเปนตองปรับสภาพการเพาะเลี้ยง หรือเติมแหลงอาหารอ่ืนๆ หรือใหออกซิเจนในการเจริญ เม่ือเซลลยอยสลายสารอินทรียและใชเปนแหลงพลังงานในการเจริญ ทําใหปริมาณสารอินทรียในน้ําเสียสังเคราะหลดปริมาณลง ดังนั้นเซลลท่ีมีปริมาณเพ่ิมมากข้ึนนี้จึงคอยๆตกตะกอนและจะทําใหน้ําเสียท่ีมีการปนเปอนน้ําลอกกาวไหมนี้ใสข้ึน ดังนั้นจึงเปนไปไดวาเชื้อท้ังสองชนิดนี้สามารถยอยสลายสารอินทรียและสามารถบําบัดน้ําเสียโดยลดปริมาณคา BOD ในน้ําเสียท่ีมีสี

26

และน้ําลอกกาวไหมเปนองคประกอบได จึงเปนแนวทางในการพัฒนานําไปใชในการบําบัดน้ําเสียจากโรงงานสียอมผาในอนาคต ซึ่งเชื้อดังกลาวสามารถเจริญไดโดยไมตองปรับสภาวะหรือเติมอาหารเลี้ยงเชื้อใด ๆ ลงไป และไมตองการสภาวะเฉพาะในการเจริญ จึงงาย สะดวก และลดตนทุนในการนําไปใชในการบําบัดน้ําเสีย

4.4 สมบัติทางกายภาพของดินแดงเม่ือนําดินแดงมาวิเคราะหองคประกอบทางเคมีดวยเทคนิคการวาวรังสีเอ็กซใหผลการ

ทดลองดังตารางท่ี 6

ตารางท่ี 6องคประกอบทางเคมีของดินแดงElements Si Al Fe K Mg Ca Ti

wt.% 25.93 10.91 8.26 4.00 1.30 1.04 0.99

Elements Na Cu S Au Mn Zr O

wt.% 0.87 0.19 0.14 0.13 0.09 0.01 46.14

จากตารางท่ี 6พบวาดินแดงมีองคประกอบสวนใหญเปนธาตุซิลิกอนและอลูมิเนียมนอกจากนี้ยังมีเหล็กเปนสวนประกอบอีกดวยทําใหดินแดงมีศักยภาพในการนํามาใชเปนตัวเรงปฏิกิริยาเสมือนเฟนตันชนิดวิวิธพันธุ นอกจากนี้ยังมีธาตุโพแทสเซียม แมกนีเซียม แคลเซียมรวมถึงธาตุชนิดอ่ืนๆ ปนอยูดวย

เม่ือนําดินแดงมาวิเคราะหความเปนผลึกดวยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ ใหผลการทดลองดังภาพท่ี 9

10 20 30 400

100

200

300

400

500

600

Mag

netit

e

Qua

rtz

Qua

rtz

Inte

nsity

2-theta

Mon

tmor

illoni

te

ภาพท่ี 9รูปแบบการเลี้ยวเบนรังสีเอกซของดินแดง

27

จากภาพท่ี 9พบวาดินแดงมีแรควอตซ (Quartz) เปนสวนประกอบหลักซึ่งมีธาตุองคประกอบเปนซิลิกอน นอกจากนี้ยังมีแรมอนตมอริลโลไนต(Montmorillonite) ซึ่งมีธาตุองคประกอบเปนซิลิกอน อลูมิเนียม โลหะกลุมอัลคาไลและอัลคาไลนเอิรท และแรแมกนีไทต (Magnetite) ซึ่งมีธาตุองคประกอบเปนเหล็ก เม่ือนําดินแดงไปวิเคราะหดวยเทคนิคการดูดซับแกสพบวามีพ้ืนท่ีผิวเทากับ21.78 ตารางเมตรตอกรัม และปริมาตรรูพรุนเทากับ 7.27 ลูกบาศกเซนติเมตรตอกรัม สอดคลองกับแรท่ีพบในดินแดงซึ่งมีรูพรุนคอนขางต่ํา นอกจากนี้เม่ือพิจารณาปริมาณของเหล็ก (ตารางท่ี 6) กับความเขมของสัญญาณแรแมกนีไทต (ภาพท่ี 9) ซึ่งมีคาคอนขางต่ํา ทําใหเชื่อวาเหล็กท่ีปรากฏในดินแดงนอกจากเปนแรเหล็กท่ีเปนผลึกแลวอาจอยูในรูปของไอออน หรือเหล็กออกไซดซึ่งมีการกระจายตัวท่ีดี (Dispersion) ทําใหมีโอกาสสัมผัสกับสารท่ีเขาทําปฏิกิริยาไดมากและมีแนวโนมท่ีจะมีประสิทธิภาพในการเรงปฏิกิริยาท่ีสูง

เม่ือนําดินแดงมาวิเคราะหสมบัติทางความรอนดวยเทคนิคเทอรโมกราวิเมตริกพบวามีการสลายตัวประมาณ 15 เปอรเซ็นตเนื่องจากการสูญเสียน้ําท่ีดูดซับอยูในดินแดง ( 2 wt.%) และการสูญเสียน้ําเนื่องจากปฏิกิริยาดีไฮดรอกซิเลชัน (Dehydroxylation) ของหมูไฮดรอกซิลของซิลิกอนอลูมิเนียม หรือเหล็ก ( 13 wt.%) ซึ่งเกิดข้ึนท่ีอุณหภูมิสูง แสดงวาดนิแดงจากเหมืองแมเมาะมีองคประกอบสวนใหญเปนสารอนินทรียดังท่ีกลาวไปแลว

4.5 สมบัติการเรงปฏิกิริยาเฟนตันของดินแดงเม่ือนําดินแดงมาวิเคราะหความสามารถในการเรงปฏิกิริยาการกําจัดสียอมดวยกระบวนการ

เฟนตันโดยใชสียอมรีแอคทีฟเรด พี8บี และแอซิดบลู5อารเปนแบบจําลองในการศึกษา โดยศึกษาผลของคาพีเอชตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของรีแอคทีฟเรด พี8บี และแอซิดบลู5อารใหผลการทดลองดังภาพท่ี 10

4 5 6 7 8 9 100

20

40

60

80

100

5 9

% C

OD

rem

oval

pH

Reactive redAcid blue

7

ภาพท่ี 10ผลของพีเอชตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอม(สภาวะ: pH= 5-9,T= 25 oC, t= 21 h, V= 200 mL, H2O2 = 1.5 mL, Red clay = 0.25 g)

28

จากภาพท่ี 10พบวาตัวเรงปฏิกิริยาดินแดงใหเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมท้ังรีแอคทีฟเรด พี8บี และแอซิดบลู5อารมากกวา 50 เปอรเซ็นต แสดงวาเหล็กซึ่งเปนสวนประกอบในดินแดง (อาจเปนเหล็ก(II) หรือเหล็ก(III)) สามารถเรงปฏิกิริยาเฟนตันออกซิเดชัน ทําใหไฮโดรเจนเปอรออกไซดสลายตัวเปนอนุมูลอิสระไฮดรอกซิล(Hydroxyl radical; OH) และเปอรไฮดรอกซิล(Perhydroxyl radical; OOH) (ภาพท่ี 11) อนุมูลอิสระไฮดรอกซิล และเปอรไฮดรอกซิลนี้เปนตัวออกซิไดซสารอินทรยีท่ีมีประสิทธิภาพเปนผลใหสียอมมีคาซีโอดีลดลง (Kwan and Voelker, 2003)

ภาพท่ี 11กลไกการเรงปฏิกิริยากําจัดสีดวยตัวเรงปฏิกิริยาเสมือนเฟนตันของดินแดง

เม่ือเปรียบเทียบชนิดของสียอมตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีพบวารีแอคทีฟเรด พี8บีถูกกําจัดโดยการเรงปฏิกิริยาเฟนตันออกซิเดชันไดมากกวาแอซิดบลู5อารเล็กนอย สอดคลองกับงานวิจัยของTantak and Chaudhari (2006) ซึ่งพบวาสีกลุมรีแอคทีฟถูกกําจัดโดยการเรงปฏิกิริยาเฟนตันออกซิเดชันไดมากกวากลุมแอซิด ดังนี้สีรีแอคทีฟแบล็ค5 (Reactive Black 5; RB5) สีรีแอคทีฟบลู13 (Reactive Blue 13; RB13) และสีแอซิด ออเรนจ7 (Acid Orange 7; AO7) ใหเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีเทากับ 81.95, 85.57 และ 77.83 เปอรเซ็นตตามลําดับ โดยสียอมดังกลาวมีโครงสรางใกลเคียงกับโครงสรางสียอมท่ีสนใจศึกษา เม่ือพิจารณาโครงสรางของสียอมพบวารีแอคทีฟเรด พี8บีเปนสียอมท่ีหมูอะโซ (Azo; -N=N-) จํานวน 1 หมูในขณะท่ีแอซิดบลู5อารเปนสียอมท่ีหมูเอโซจํานวน 2 หมู จากงานวิจัยของ Chen and Zhu (2006) ไดเสนอวาพันธะอะโซสามารถเกิดการเรงปฏิกิริยาออกซิเดชันทําใหพันธะเอโซแตกออกโดยงาย แตการแตกออกของพันธะเอโซนั้นทําใหเกิดการลดลงของสี (Decolorization) เทานั้น การลดลงของปริมาณสารอินทรียสามารถพิจารณาไดจากคาการลดลงของคาซีโอดี

เม่ือพิจารณาผลของคาพีเอชตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีพบวาเม่ือทําการปรับคาพีเอชเริ่มตนของสารละลายสียอมใหอยูในสภาวะท่ีมีคาพีเอชสูงข้ึน (เปนเบส) จะสงผลใหเปอรเซ็นตการ

29

ลดลงของคาซีโอดีมีคาต่ําลง แตเม่ือทําการปรับคาพีเอชของสารใหมีคาต่ําลงและอยูในสภาวะท่ีเปนกรดจะพบวาเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมจะมีคาเพ่ิมข้ึน ซึ่งคาพีเอชท่ีใหเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีมีคาสูงสุดคือคาพีเอชเทากับ 5 ท้ังนี้สามารถอธิบายไดวาในสภาวะท่ีเปนเบสไฮโดรเจนเปอรออกไซดสามารถสลายตัวใหโมเลกุลของออกซิเจน (O2) และน้ําซึ่งมีประสิทธิภาพในการออกซิไดซไดต่ํากวาอนุมูลอิสระ มากไปกวานั้นท่ีสภาวะเปนกรดพันธะเอโซจะถูกโปรโตเนต(Protonate) โดยโปรตอนเกิดเปนพันธะเดี่ยวของไนโตรเจน-ไนโตรเจน (-(H)N-N=) (Panda et al,2001) ทําใหเกิดการแตกพันธะไดงายกวา

เม่ือศึกษาผลของเวลาตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมรีแอคทีฟเรด พี8บี และแอซิดบลู5อารใหผลการทดลองดังภาพท่ี 12

0 5 10 15 20 25 300

20

40

60

80

100

AB (pH = 7)

AB (pH = 5)RR (pH = 7)

% C

OD

rem

oval

Reaction time (h)

RR = Reactive Red P8BAB = Acid Blue 5R

RR (pH = 5)

ภาพท่ี 12ผลของเวลาตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอม(สภาวะ: pH= 5-7,T= 25 oC, t= 7-30 h, V= 200 mL, H2O2 = 1.5 mL, Red clay = 0.25 g)

จากภาพท่ี 12ท่ีเวลา 7 ชั่วโมง ดินแดงสามารถเรงปฏิกิริยาการกําจัดสีไดอยางมีประสิทธิภาพโดยใหเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีเพ่ิมข้ึนอยางรวดเร็ว เนื่องจากปริมาณของไฮโดรเจนเปอรออกไซดและสีในน้ําซึ่งเปนสารตั้งตนนั้นมีอยูในปริมาณมากในชวงเริ่มตนทําใหปฏิกิริยาเฟนตันออกซิเดชันเกิดข้ึนไดอยางรวดเร็ว หลังจากนั้นเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีจะเพ่ิมข้ึนอยางชาๆ โดยท่ีเวลา 30 ชั่วโมงสามารถใหเปอรเซ็นตการกําจัดคาซีโอดีของสียอมของรีแอคทีฟเรด พี8บี และแอซิดบลู5อารท่ีพีเอช5 เกือบ 100 เปอรเซ็นต

เม่ือศึกษาผลของปริมาณไฮโดรเจนเปอรออกไซดตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมรีแอคทีฟเรด พี8บี และแอซิดบลู5อารใหผลการทดลองดังภาพท่ี 13

30

-1 0 1 2 3 40

10

20

30

40

50

60

70

3.01.5

% C

OD

rem

oval

Volume of H2O2 (mL)


0.0

ภาพท่ี 13ผลของปริมาณไฮโดรเจนเปอรออกไซดตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอม(สภาวะ: pH= 5,T= 25 oC, t= 7 h, V= 200 mL, H2O2 = 1.5-3.0 mL, Red clay = 0.25 g)

จากภาพท่ี 13แสดงเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมเม่ือใชดินแดงเปนตัวเรงปฏิกิริยา เม่ือเปรียบเทียบผลของการเติมและไมเติมไฮโดรเจนเปอรออกไซด พบวาเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมเม่ือเติมไฮโดรเจนเปอรออกไซดมีคาสูงกวาเม่ือไมเติมไฮโดรเจนเปอรออกไซดทุกๆ ชนิดของสียอม ท้ังนี้สามารถอธิบายไดวาเม่ือไมเติมไฮโดรเจนเปอรออกไซด ดินแดงท่ีมีเหล็กเปนสวนประกอบสามารถกําจัดสีของน้ําท้ิงจากการยอมผาไดเนื่องจากเกิดกระบวนการดูดซับ(Adsorption) ซึ่งพบวาดินแดงจะใหเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมต่ํากวา 10 เปอรเซ็นตสันนิษฐานวาดินแดงท่ีมีเหล็กเปนสวนประกอบจะมีอันตรกิริยากับสียอมทําใหเกิดการดูดซับ

เม่ือทดลองกําจัดสารละลายสียอมโดยเติมไฮโดรเจนเปอรออกไซดพบวาเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีมีคาเพ่ิมข้ึนอยางมากเนื่องจากดินแดงท่ีมีเหล็กเปนสวนประกอบสามารถเรงปฏิกิริยาเฟนตันออกซิเดชันดังไดอธิบายในขางตน (ภาพท่ี 11) และเม่ือศึกษาอิทธิพลของการเพ่ิมความเขมขนเริ่มตนของไฮโดรเจนเปอรออกไซดตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดี พบวาเม่ือเติมไฮโดรเจนเปอรออกไซดเพ่ิมมากข้ึนเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีเพ่ิมข้ึนเพียงเล็กนอยท้ังๆ ท่ีเพ่ิมปริมาณของไฮโดรเจนเปอรออกไซดเปน 2 เทา ท้ังนี้สามารถอธิบายไดวาเม่ือไฮโดรเจนเปอรออกไซดมีปริมาณท่ีมากเกินพอ ไฮโดรเจนเปอรออกไซดสามารถทําปฏิกิริยากับอนุมูลอิสระไฮดรอกซิลท่ีเกิดข้ึน เกิดไปเปนอนุมูลอิสระเปอรไฮดรอกซิล (OOH•) ซึ่งเปนสารท่ีมีความสามารถในการออกซิไดซท่ีต่ํากวาอนุมูลอิสระไฮดรอกซิล จึงทําใหเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีมีคาเพ่ิมข้ึนไมมากนักเม่ือมีการเพ่ิมไฮโดรเจนเปอรออกไซดท่ีมากเกินพอ (Neamtu et al, 2003)

เม่ือศึกษาผลของปริมาณตัวเรงปฏิกิริยาตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมรีแอคทีฟเรด พี8บี และแอซิดบลู5อารใหผลการทดลองดังภาพท่ี 14

31

-1 0 1 2 3 40

102030405060708090

0.500.25

% C

OD

rem

oval

Catalyst loading (g)


0.00

ภาพท่ี 14ผลของปริมาณตัวเรงปฏิกิริยาตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอม(สภาวะ: pH= 5,T= 25 oC, t= 7 h, V= 200 mL, H2O2 = 3.0 mL, Red clay = 0.25-0.50 g)

จากภาพท่ี 14แสดงเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมเม่ือใชดินแดงเปนตัวเรงปฏิกิริยา เม่ือเปรียบเทียบผลของการเติมและไมเติมตัวเรงปฏิกิริยา พบวาเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมเม่ือเติมตัวเรงปฏิกิริยาดินแดงมีคาสูงกวาเม่ือไมเติมตัวเรงปฏิกิริยาทุกๆ ชนิดของสียอม ท้ังนี้สามารถอธิบายไดวาเม่ือไมเติมตัวเรงปฏิกิริยาแตเติมไฮโดรเจนเปอรออกไซดเพียงอยางเดียวใหเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีของสียอมต่ํากวา 10 เปอรเซ็นตเนื่องจากไฮโดรเจนเปอรออกไซดมีความสามารถในการออกซิไดซต่ํากวาอนุมูลอิสระไฮดรอกซิลซึ่งเกิดจากการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอรออกไซดเม่ือเกิดการเรงปฏิกิริยาดวยเหล็กในดินแดง

เม่ือทดลองกําจัดสารละลายสียอมโดยเติมตัวเรงปฏิกิริยาใหมากข้ึนพบวาเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดีมีคาเพ่ิมข้ึนอยางมาก เนื่องจากดินแดงท่ีมีเหล็กเปนสวนประกอบสามารถเรงปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอรออกไซดท่ีมากเกินพอใหกลายเปนอนุมูลอิสระไฮดรอกซิลไดมาก และอนุมูลอิสระไฮดรอกซิลนี้สามารถไปกําจัดสียอมทําใหคาซีโอดีมีคาลดลง

4.6 การบําบัดน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตสิ่งทอดวยเทคโนโลยีรวมทางชีวภาพและเคมีเม่ือนําน้ําเสียสังเคราะหท่ีมีน้ําลอกกาวไหม และสียอมไดเร็คสการเล็ต4บีเอส ท่ีมีคาซีโอดี

เริ่มตนเปน15,200 มิลลิกรัมตอลิตร ความเขมขนของสียอม 50 มิลลิกรัมตอลิตรมาบําบัดดวยเทคโนโลยีทางชีวภาพโดยใชisolates มด.TS1เปนเวลา 14 วัน พบวาน้ําเสียสังเคราะหมีคาซีโอดีลดเหลือ 1,450 มิลลิกรัมตอลิตร ความเขมขนของสียอม 46 มิลลิกรัมตอลิตร และเม่ือนําน้ําเสียท่ีผานการบําบัดน้ําท้ิงโดยเทคโนโลยีทางชีวภาพมาทําการบําบัดอยางตอเนื่องดวยเทคโนโลยีทางเคมี โดยใชพีเอชเริ่มตนเปน 5 ความเขมขนเริ่มตนของไฮโดรเจนเปอรออกไซดเปน 8.25 กรัมตอลิตร และ

32

ปริมาณของตัวเรงปฏิกิริยา 1.25 กรัมตอลิตรท่ีอุณหภูมิหองพบวาน้ําเสียสังเคราะหมีคาซีโอดีลดเหลือ50 มิลลิกรัมตอลิตร ความเขมขนของสียอม 2มิลลิกรัมตอลิตร ภายในเวลา 1 วัน

4.7การประเมินคาใชจายในการบําบัดน้ําเสียจากการประเมินเบื้องตนพบวาการบําบัดน้ําเสียดวยเทคโนโลยีทางชีวภาพมีคาใชจายในการ

บําบัดน้ําเสียประมาณ 10 บาทตอลิตร และการบําบัดน้ําเสียดวยเทคโนโลยีทางเคมีมีคาใชจายในการบําบัดน้ําเสียประมาณ 5 บาทตอลิตร

33

บทท่ี 5สรุปผลการทดลองและขอเสนอแนะ

5.1 สรุปผลการทดลอง1) เชื้อท่ีคัดแยกได คือ isolates มด.TS1 และ มด.TS3 สามารถทนตอสียอมไดเร็คสการเล็ต

4บีเอสท่ีความเขมขน 50 mg/L โดยชวงเวลาท่ีเชื้อสามารถเจริญไดสูงสุดอยูระหวาง 7-14 วัน ซึ่งเชื้อสามารถใชสารอินทรียรวมท้ังโปรตีนในน้ําลอกกาวไหมเปนแหลงพลังงานในการเจริญและเพ่ิมปริมาณเซลลโดยไมจําเปนตองปรับสภาพการเพาะเลี้ยง หรือเติมแหลงอาหารอ่ืนๆ หรือใหออกซิเจนในการเจริญ

2) เชื้อท่ีคัดแยกได คือ isolates มด.TS1 และ มด.TS3 สามารถยอยสลายสารอินทรียและใชเปนแหลงพลังงานในการเจริญ ทําใหปริมาณสารอินทรียในน้ําเสียสังเคราะหลดปริมาณลง และตกตะกอนทําใหน้ําเสียท่ีมีการปนเปอนน้ําลอกกาวไหมนี้ใสข้ึน

3) เม่ือใชดินแดงจากเหมืองแมเมาะ จังหวัดลําปางซึ่งมีเหล็กเปนสวนประกอบเปนตัวเรงปฏิกิริยาเสมือนเฟนตันเพ่ือใชในการกําจัดสียอมรีแอคทีฟเรด พี8บี และแอซิดบลู5อารโดยพิจารณาประสิทธิภาพในการกําจัดจากการลดลงของคาซีโอดี จากการทดลองพบวาคาพีเอช ความเขมขนเริ่มตนของไฮโดรเจนเปอรออกไซด ปริมาณของตัวเรงปฏิกิริยา มีผลตอเปอรเซ็นตการลดลงของคาซีโอดี

4) สภาวะท่ีเหมาะสมสําหรับการทําปฏิกิริยาเฟนตันออกซิเดชัน คือคาพีเอชเริ่มตนเปน 5ความเขมขนเริ่มตนของสียอมเปน100 มิลลิกรัมตอลิตรความเขมขนเริ่มตนของไฮโดรเจนเปอรออกไซดเปน 8.25 กรัมตอลิตร ปริมาตรของสียอม 200 มิลลิลิตร และปริมาณของตัวเรงปฏิกิริยา1.25 กรัมตอลิตรท่ีอุณหภูมิหอง ภายใตสภาวะดังกลาวนี้ใหประสิทธิภาพการลดลงของคาซีโอดีของสียอมรีแอคทีฟเรด พี8บีและแอซิดบลู 5อารเกือบ 100 เปอรเซ็นตภายในเวลา 21 ชั่วโมง

5) เทคโนโลยีรวมทางชีวภาพและทางเคมีสามารถนํามาใชบําบัดน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิตผาไหมท่ีมีสารอินทรียและสียอมไดอยางมีประสิทธิภาพ

5.2ขอเสนอแนะ1) เทคโนโลยีรวมทางชีวภาพและทางเคมีสามารถนํามาใชบําบัดน้ําท้ิงจากกระบวนการผลิต

ผาไหมท่ีมีสารอินทรียและสียอมไดอยางมีประสิทธิภาพ จึงควรนําไปถายทอดเทคโนโลยีใหกับกลุมผูผลิตผาไหม

2) เทคโนโลยีรวมทางชีวภาพและทางเคมีท่ีใชในงานวิจัยนี้ดําเนินในถังปฏิกรณแบบกะเพ่ือใหเทคโนโลยีนี้ใชไดอยางกวางขวางในกลุมผูผลิตผาไหมท่ีมีการผลิตอยางตอเนื่องได จึงควรศึกษาระบบการบําบัดน้ําเสียโดยใชถังปฏิกรณแบบตอเนื่อง

34

บรรณานุกรม

ขนิษฐา. (2557). สียอมในอุตสาหกรรมฟอกยอม.[ออนไลน]. เขาถึงไดจาก :http://www.tpa.or.th/writer/read_this_book_topic.php?bookID=370&read=true&count=true (22 กันยายน 2557).

ชุมญาณัช คําวงษ. (2556). โครงการสงเสริมการผลิตหมอนไหม หลักสูตร: การลอกกาว ยอมสีเสนไหมแบบปลอดภัยจากสารพิษตกคาง. [ออนไลน]. เขาถึงไดจาก :http://qsds.go.th/newqsds/file_upload/2013-12-26-course2_4.pdf (วันท่ีคนขอมูล: 12 มกราคม 2558)

นฤมล ศิริทรงธรรม. (2539). เทคโนโลยีในการบําบัดน้ําเสียในโรงงานอุตสาหกรรมฟอกยอมสิ่งทอ.วารสารคัลเลอรเวย, 2(10), 45-53.

รัชนียรุกขชาติ.(2555). สียอมและการบําบัดสีในน้ําท้ิง. [ออนไลน]. เขาถึงไดจาก :http://www.navy.mi.th/science/BrithDay46/Brithday_data/biology.htm(22สิงหาคม2555).

สํานักเทคโนโลยีสิ่งแวดลอมโรงงาน กรมโรงงานอุตสาหกรรม กระทรวงอุตสาหกรรม, 2542,คูมือจัดการสิ่งแวดลอมโรงงานฟอกยอม, หนา (2-15)-(4-15)

อาทิตย อัศวสุขี และ สิรินาถรโมพันดุง. (2557, มกราคม-มิถุนายน). การใชเคลยท่ีมีเหล็กเปนสวนประกอบเปนตัวเรงปฏิกิริยาเสมือนเฟนตันเพื่อกําจัดสีน้ําท้ิงจากการยอมผา. วารสารมหาวิทยาลัยทักษิณ. 17(1),21-29.

Al-Hayek, N. and Dore, M. (1990). Oxidation of phenols in water by hydrogenperoxide on alumina supported iron. Water Resources. 24, 973-982.

Ausavasukhi, A. and Sooknoi, T. (2014). Catalytic activity enhancement bythermal treatment and re-swelling process of natural containing iron-clayfor Fenton oxidation. Journal of Colloid and Interface Science. 436, 37-40.

Brown, D. &Laboureur, P. (1983). The degradation of dyestuffs: Part I – primarybiodegradation under anaerobic conditions. Chemosphere, 12(3), 397-404.

Chen J. and Zhu L. (2006). Catalytic degradation of Orange II by UV-Fenton withhydroxyl-Fe-pillaredbentonite in water. Chemosphere. 65, 1249-1255.

Devi, G.L., Rajashekhar, K.E., Raju, K.S.A. and Kumar, S.G. (2009). Kinetic modelingbased on the non-linear regression analysis for the degradation ofAlizarin Red S by advanced photo Fenton process using zerovalentmetallic iron as the catalyst. Journal of Molecular Catalysis A:Chemical. 314, 88-94.

35

Garg,, S. K., Tripathi, M., Singh,S. K., and Tiwari, J. K.(2012).Biodecolorization ofTextiledye effluent by Pseudomonas putida SKG-1 (MTCC 10510) underthe conditions optimized for monoazo dye orange II color removal insimulated minimal salt medium. InternationalBiodeterioration&Biodegradation. 74, 24-35.

Kasiri, M.B., Aleboyah, H. and Aleboyah, A. (2008). Degradation of Acid Blue 74using Fe-ZSM5 zeolite as a heterogeneous photo-Fenton catalyst.Applied Catalysis B: Environmental. 84, 9-15.

Kong, S.H., Watts, R.J. and Choi, J.H. (1998). Treatment of petroleum-contaminated soils using iron mineral catalyzed hydrogen peroxide.Chemosphere. 37 (8), 1473-1482.

Kwan, W.P. and Voelker, B.M. (2003). Rates of hydroxyl radical generation andorganic compound oxidation in mineral-catalyzed Fenton-like systems.Environmental Science and Technology. 37, 1150-1158.

Kwan, W.P. and Voelker, B.M. (2003). Rates of hydroxyl radical generation andorganic compound oxidation in mineral-catalyzed Fenton-like systems.Environmental Science and Technology. 37, 1150-1158.

Liou, R.M., Chen, S.H., Hung, M.Y., Hsu, C.S. and Lai, J.Y. (2005). Fe(III) supported onresin as effective catalyst for the heterogeneous oxidation of phenol inaqueous solution. Chemosphere. 59, 117-125.

Lončar, N., Božić, N., Lopez-Santin, J., and Vujčić, Z. (2013).Bacillusamyloliquefacienslaccase--from soil bacteria to recombinant enzyme forwastewater decolorization.Bioresource Technology.147, 177-183.

Mishra, T., Mohapatra, P. and Parida, K.M. (2008). Synthesis, characterisation andcatalytic evaluation of iron-manganese mixed oxide pillared clay for VOCdecomposition reaction. Applied Catalysis B: Environmental. 79, 279-285.

Neamtu, M., Yediler, A., Siminiceanu, I. and Kettrup, A. (2003). Oxidation ofcommercial reactive azo dye aqueous solutions by the photo-Fentonand Fenton-like processes. Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry. 161 (1), 87-93.

Noorjahan, M., Kumari, V.D., Subrahmanyam, M. and Panda, L. (2005). ImmobilizedFe(III)-HY: an efficient and stable photo-Fenton catalyst. Applied CatalysisB: Environmental. 57 (4), 291-298.

36

O’Neill, C., Hawkes, F.R., Hawkes, D.L., Lourenco, N.D., Pinheiro, H.M. &Delee, W.(1999). Color in textile effluents sources, measurement, dischargeconsents and simulation: a review. Journal of Chemical Technology andBiotechnology, 74, 1009-1018.

Panda, N., Sahoo, H. and Mohapatra, S. (2001). Decolourization of Methyl Orangeusing Fenton-like mesoporous Fe2O3-SiO2 composite. Journal of HazardousMaterials. 185 (1), 359-365.

Saratale, R.G., Saratale, G.D., Chang, J.S., and Govindwar, S.P.(2011). Bacterialdecolorization and degradation of azo dyes: A review. Journal of TaiwanInstituteof Chemical Engineers. 42: 138–157.

Silveira, E., Marques, P.P., Silva, S.S., Lima-Filho, J.L., Porto, A.L.F., and Tambourgi, E.B.(2009). Selection of Pseudomonas for industrial textile dyesdecolourization. International Biodeterioration&Biodegradation.63, 230-235.

Son, H.S., Im, J.K. and Zoh, K.D. (2009). A Fenton-like degradation mechanism for1,4-dioxane using zero-valent iron (Fe0) and UV light. Water research. 43,1457-1463.

Stolz, A. (1999). Degradation of substituted naphthalenesulfonic acids bySphingomonasxenophaga BN6. Journal of Industrial Microbiology andBiotechnology, 23, 391-399.

SutisaPinitpaitoon. (2012). Enhancing productivity of red clay soil for maizecropping byorganic fertilizer application in combination with mineralfertilizers. Doctor of Philosophy (Soils). Department of Soil Science.Kasetsart University.

Tantak, N.P. and Chaudhari S. (2006). Degradation of azo dyes by sequentialFenton’s oxidation and aerobic biological treatment. Journal ofHazardous Materials. 136, 698-705.

Vandevivere, P.C., Binachi, R. &Verstrate, W. (1998). Treatment of wastewater fromtextile wet processing industry: review of emerging technologies. Journal ofChemical Technology and Biotechnology, 72, 289-302.

Zazo, J.A., Casas, J.A., Mohedano, A.F. and Rodriguez, J.J. (2006). Catalytic wetperoxide oxidation of phenol with Fe/active carbon catalyst. AppliedCatalysis B: Environmental. 65, 261-268.

37

Documents

โครงงาน - clinictech · 2015-04-23 · โครงงาน ... 2.2 งานวิจัยที่เกี่ยวข อง 5 บทที่3วิธีการดําเนินงานวิจัย