ปญหาพเศษ

การใชของเสยยสตผลตไวนทถกตรงอยในเมดเจลไคโตซานเพอเปนวสดดดซบ สยอมผาประเภทรแอกทฟ

APPLICATION OF CHITOSAN – IMMOBILIZED WASTE WINERY

YEAST AS REACTIVE DYE BIOSORBENTS

นายปยะพงษ งอกผล

สายวชาวทยาศาสตร คณะศลปศาสตร และวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

พ.ศ. 2550

ใบรบรองปญหาพเศษ สายวชาวทยาศาสตร คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

วทยาศาสตรบณฑต ปรญญา

วทยาศาสตรชวภาพ วทยาศาสตร สาขา สายวชา

เรอง การใชของเสยยสตผลตไวนทถกตรงอยในมดเจลไคโตซานเพอเปนวสดดดซบสยอมผา ประเภทรแอกทฟ Application of Chitosan – immobilized Waste Winery Yeast as Reactive Dye Biosorbents นามผวจย นายปยะพงษ งอกผล ไดพจารณาเหนชอบโดย ประธานกรรมการ

( อาจารย วรานช หลาง )

สายวชาวทยาศาสตร คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตรรบรองแลว

( อาจารย ศลยา สขสอาด )

หวหนาสายวชาวทยาศาสตร วนท เดอน พ.ศ.

ปญหาพเศษ

การใชของเสยยสตผลตไวนทถกตรงอยในเมดเจลไคโตซานเพอเปนวสดดดซบ สยอมผาประเภทรแอกทฟ

APPLICATION OF CHITOSAN – IMMOBILIZED WASTE WINERY YEAST AS REACTIVE DYE BIOSORBENTS

นายปยะพงษ งอกผล

สายวชาวทยาศาสตร คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร เพอความสมบรณแหงปรญญาวทยาศาสตรบณฑต (วทยาศาสตรชวภาพ)

พ.ศ. 2550

ปยะพงษ งอกผล 2550: การใชของเสยยสตผลตไวนทถกตรงอยในมดเจลไคโตซานเพอเปนวสดดดซบสยอมผาประเภทรแอกทฟ ปรญญาวทยาศาสตรบณฑต (วทยาศาสตรชวภาพ) สาขาวชาวทยาศาสตรชวภาพ สายวชาวทยาศาสตร ประธานกรรมการทปรกษา: อาจารยวรานช หลาง, Ph.D. 75 หนา

ยสตของเสยทไดจากการผลตไวนถกนามาใชเพอเปนวสดดดซบสยอมผาประเภทรแอกทฟดวยการตรงในเมดเจลไคโตซาน ทาการทดสอบการดดซบสยอมใชสยอมประเภทรแอกทฟ 3 ชนดไดแก สรแอกทฟแมกซกน สรมาซอล นาว บล อารจบและสรมาซอล เรด อารจบ โดยทดสอบการดดซบดวยเมดเจลไคโตซานชดควบคม มวลชวภาพยสตทไมไดตรงและมวลชวภาพยสตทตรงในเมดเจลไคโตซานทมความเขมขนเรมตนเทากบ 50 มลลกรม/ลตร จากการทดสอบหาสภาวะ พเอชทเหมาะสมสาหรบการดดซบตงแต 1-10 พบวาพเอชทเหมาะสมสาหรบการดดซบมากทสดคอ พเอช 2-3 โดยสมดลการดดซบของมวลชวภาพยสตทไมถกตรงอยทประมาณนาทท 30 และจะชากวานสาหรบมวลชวภาพยสตทถกตรงอยในเมดเจลไคโตซาน ประสทธภาพการดดซบสงสด (qmax) ของมวลชวภาพยสตทไมไดตรงและมวลชวภาพยสตทถกตรงในเมดเจลไคโตซาน เทากบ 250 และ 500 มลลกรม/กรม สาหรบสรแอกทฟเมกซกน เรด มลลกรม/กรม เทากบ 333 และ 500 สาหรบสรมาซอล นาว บล อารจบ และเทากบ 154 และ 476 มลลกรม/กรม สาหรบสรมาซอล เรด อารจบ ผลการทดสอบสมดลการดดซบสาหรบสรมาซอล เรด อารจบ สอดคลองกบสมการแลงมวร สวนสรแอกทฟเมกซกน เรด และสรมาซอล นาว บล อารจบสอดคลองกบสมการแลงมวรและเฟรนดลคซ

/ /

ลายมอชอนสต ลายมอชอประธานกรรมการ

Piyapong Ngokphon 2007: Application of chitosan – immobilized waste winery yeast as reactive dye biosorbents. Bacherlor of Science (Biological Science), Major Field: Biological Science, Department of Science. Special Problems Adisor: Mrs. Weeranuch Lang, Ph.D. 75 p.

Waste yeast, a by-product of winery production, was applied as reactive dye biosorbents by encapsulating in chitosan beads. The biosorption of 3 reactive dyes, Reactive Mexican red, Remazol navy blue RGB and Remazol red RGB on chitosan bead and both immobilized and non-immobilized heat activated yeast was studied from artificial waste water at the initial concentration of 50 mg/l. The surface charge density of the biosorbent varied with the pH of the medium from 1-10 and the maximum biosorption of dye on the biosorbents was obtained at pH 2-3. Biosorption equilibrium was established about 30 minutes for the non-immobilized heat activated yeast but slightly retarded for the immobilized biomass due to the beads. The maximum biosorption capacity (qmax) of non-immobilized and immobilized yeast was 250 and 500 mg/g for Reactive mexican red; 333 and 500 mg/g for Remazol navy blue RGB and 154 and 476 mg/g for Remazol red RGB. The experimental biosorption equilibrium data for Remazol red RGB were in good agreement with those calculations by Langmuir medel but the experimental data for Reactive mexican red and Remazol navy blue RGB was in good agreement with the calculation by Langmuir and Freundlich medel.

/ / Student’s signature Advisor’s signature

กตตกรรมประกาศ

ขาพเจาขอขอบพระคณอาจารยวรานช หลาง ประธานกรรมการทปรกษาปญหาพเศษท

ไดกรณาใหคาปรกษา คาแนะนา และทาการตรวจสอบแกไขรายงานปญหาพเศษใหสาเรจลลวงไป ไดดวยด

ขอขอบคณเจาหนาทหองปฏบตการ สาขาวชาจลชววทยาทกทานทใหความชวยเหลอและ อานวยความสะดวกในการทาปญหาพเศษในครงน

สดทาย ขอกราบขอบพระคณบดามารดา และขอบคณเพอนๆ ทใหกาลงใจและใหการ สนบสนนเปนอยางด จนกระทงสาเรจการศกษา

ปยะพงษ งอกผล ตลาคม 2550

(1)

สารบญ

หน า สารบญ (1) สารบญตาราง (3) สารบญภาพ (5) คาอธบายสญลกษณคายอและอกษรยอ (8)

คานา 1 วตถประสงค 3 ประโยชนทไดรบ 4 ตรวจเอกสาร 5 สยอม 5 สรแอกทฟ 9 ความเปนพษและมลพษของสยอม 14 ไคโตซาน 16 การตรงเซลล 22 การดดซบ 24 Biosorption 32 เชอยสต Saccharomyces sp. 36 สถานทและระยะเวลาทาการวจย 39

สถานท 39 ระยะเวลา 39

อปกรณและวธการทดลอง 40 อปกรณ 40 จลนทรย 41 วธการทดลอง 42

(2)

สารบญ (ตอ)

หนา ผลและวจารณ 47 เอกสารและสงอางอง 66

ภาคผนวก 69

ภาคผนวก ก กราฟมาตรฐานสารละลายสยอมรแอกทฟ 70 ภาคผนวก ข ผลการทดลอง 74

(3)

สารบญตาราง

ตารางท หน า

1 ความสามารถของสในการทาปฏกรยาทอณหภมตางๆ 11

2 เปอรเซนตโครงสรางทางเคมของสรแอกทฟทแบงตามโทนส 11 3 คาทแอลวของสารบางตว 15

4 ความเปนพษของสารทคา LD50 ตางๆ 16 5 คา LD50 ของสยอมสงทอ 16

6 ความสามารถในการละลายของไคโตซานในสารละลายกรด 19 7 ผลของ separation factor จากลกษณะของรปไอโซเทอม 31 8 การเปรยบเทยบการดดซบดวยมวลชวภาพทไมมชวต 33 เทยบกบมวลชวภาพทมชวต 9 ความเขมขนทใชในการเตรยมสารละลายมาตรฐาน 43 10 ปรมาตรทใชในการเตรยมสารละลาย 46 11 สมการเสนตรงแลงมวรไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟ 57 ดวยมวลชวภาพยสตผง

(4)

สารบญตาราง (ตอ)

ตารางท หนา

12 สมการเสนตรงเฟรนดลคซไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟ 58 ดวยมวลชวภาพยสตผง 13 คาคงทการดดซบดวยมวลชวภาพยสตผง 59

14 สมการเสนตรงแลงมวรไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟ 63 ดวยมวลชวภาพยสตตรง

15 สมการเสนตรงเฟรนดลคซไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟ 64 ดวยมวลชวภาพยสตผง

(5)

สารบญภาพ

ภาพท หนา 1 ลกษณะโครงสรางโมเลกลของสรแอกทฟ 9 2 การเกดปฏกรยานวคลโอไฟลกบสรแอกทฟ 12 3 ปฏกรยา Addition ระหวางนวคลโอไฟลและ 13 สรแอกทฟชนด vinylsulphone 4 โครงสรางไคโตซาน 17 5 เชอยสต Saccharomyces sp. 36 6 เมดเจลไคโตซานชดควบคมหลง Lyophilized 47 7 เมดเจลไคโตซานตรงหลง Lyophilized 48 8 มวลชวภาพยสต 49 9 พเอชทมผลตอการดดซบสรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตผง 50 10 พเอชทมผลตอการดดซบสรแอกทฟดวยเมดเจลไคโตซานชดควบคม 51

11 ประสทธภาพในการดดซบสยอมรแอกทฟของเมดเจลไคโตซาน 53

12 ประสทธภาพในการดดซบสยอมรแอกทฟของมวลชวภาพยสตผง 54

13 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรดของมวลชวภาพยสตผง 55

(6)

สารบญภาพ (ตอ)

ภาพท หนา 14 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรมาซอล นาว บล อารจบของมวลชวภาพยสตผง 56

15 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรมาซอล เรด อารจบของมวลชวภาพยสตผง 56

16 แลงมวรไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตผง 57 17 เฟรนดลคซไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตผง 58 18 ประสทธภาพในการดดซบสยอมรแอกทฟของมวลชวภาพยสตตรง 60

19 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรดของมวลชวภาพยสตตรง 61

20 ของเวลาสมผสตอการดดซบสรมาซอล นาว บล อารจบของมวลชวภาพยสตตรง 62

21 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรมาซอล เรด อารจบของมวลชวภาพยสตตรง 62 22 แลงมวรไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตตรง 63

23 เฟรนดลคซไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตตรง 64

24 คาคงทการดดซบดวยมวลชวภาพยสตตรง 64

(7)

สารบญภาพ (ตอ)

ภาพผนวกท

หนา

ก1 กราฟมาตรฐานแสดงความสมพนธระหวางการดดกลนแสง 71

กบความเขมขนสารละลายสยอมรแอกทฟเมกซกน เรด ทความยาวคลน 512 นาโนเมตร

ก2 กราฟมาตรฐานแสดงความสมพนธระหวางการดดกลนแสง 72

กบความเขมขนสารละลายสยอมรแอกทฟเมกซกน เรด ทความยาวคลน 605 นาโนเมตร

ก3 กราฟมาตรฐานแสดงความสมพนธระหวางการดดกลนแสง 73 กบความเขมขนสารละลายสยอมรแอกทฟเมกซกน เรด ทความยาวคลน 518 นาโนเมตร ข1 สารละลายสยอมรแอกทฟเมกซกน เรด ทความเขมขน 75

ตงแต 50-400 มลลกรม/ลตร หลงดดซบดวย เมดเจลไคโตซานตรงเมอเวลาผานไป 24 ชวโมง

ข2 สารละลายสยอมรแอกทฟรมาซอล เรด อารจบทความเขมขน 75 ตงแต 50-400 มลลกรม/ ลตร หลงดดซบดวย เมดเจลไคโตซานตรงเมอเวลาผานไป 24 ชวโมง

(8)

คาอธบายสญลกษณ คายอและอกษรยอ

RB ยอมาจาก รมาซอล นาว บล อารจบ RM ยอมาจาก รแอกทฟเมกซกน เรด RR ยอมาจาก รมาซอล เรด อารจบ

1

การใชของเสยยสตผลตไวนทถกตรงอยในเมดเจลไคโตซานเพอเปนวสดดดซบ

สยอมผาประเภทรแอกทฟ Application of chitosan-immobilized waste winery yeasts as reaction dye biosorbents

คานา

อตสาหกรรมสงทอเปนอตสาหกรรมทสาคญของประเทศไทยกระบวนการผลตในโรง

งานมความจาเปนตองใชนามนมากถง1,300ลกบาศกเมตรตอวนจงกอใหเกดปญหาภาวะมลพษทางนา เนองจากนาทงจากโรงงานอตสาหกรรมมกยงคงมสยอมปนเปอนอยในปรมาณมากอนเปนผลมา จากเทคโนโลยปจจบนไมสามารถใชสยอมในการยอมหรอพมพผาไดหมดรอยเปอรเซนตและมส ยอมบางสวนหลดออกมาในขณะทาการซกลางหรอปรงแตงวสดสงทอซงสยอมผาแทบทกชนดม สวนประกอบทเปนพษ บางชนดมโครงสรางทางเคมเปนพวกแอโรมาตกเอมน (aromatic amine) ซงเปนสารกอมะเรง นอกจากนสยอมผาอาจยงถกยอยสลายหรอเปลยนรปโดยจลนทรยในนาทง หรอในแหลงนาใหมความเปนพษมากขนนอกจากนสทปนเปอนลงไปในแหลงนายงมผลบดบงการสงเคราะหแสงของแพลงกตอนและพชนา อนจะมผลกระทบตอหวงโซอาหารในระบบนเวศโดย ตรง และยงกอใหเกดทศนยภาพทไมด นาทงทจะระบายจากโรงงานสแมนาลาคลองหรอ แหลง ธรรมชาตจงควรไดรบการบาบดใหไดมาตรฐานกอนอยางไรกดวธการบาบดซงมอยหลายวธใน ปจจบน เชน การกรองดวยแผนเยอ (Membrane Filtration) การใชโอโซน (Ozone Treatment) การตกตะกอนดวยสารเคม (Chemical Coagulation) การแลกเปลยนอออน (Ion Exchange) นนมความยงยากและเสยคาใชจายสง

จากสถานทจรงของบอบาบดนาเสยของผประกอบการพบวาโรงงานมปญหาในขนตอน การบาบดโดยใช activated sludge ซงผลตมาจากหวเชอผลไมทราบชนดการยอยสลายใชเวลาคอน ขางนาน และสบางชนดถกยอยสลายไดยากโดยเฉพาะ ส Remazol Red RGB ซงทาใหผประกอบ การไมสามารถเพมกาลงการผลตผาทใชสยอมดงกลาวเนองจากไมตองการใหเกดการตกคางของส ยอมในบอบาบดมากจนเกนไป ซงเปนปญหาของเศรษฐกจของโรงงานและประเทศ

ของเสยยสตผลตไวน หรอทเรยกวากากยสต เปนผลพลอยไดจาก ผลตไวน โดยสวน ใหญเปน ยสตสายพนธ Saccharomyces cerevisiae หรอ S. burgundy พบวามวลชวภาพของยสต

2

สามารถนาไปใชในการดดซบโลหะหนก สารอนทรยและสยอมทยอยสลายยากไดหลายชนด โดย อาศยการดดซบทางชวภาพซงเปนกระบวนการนาเขาสเซลลโดยใชชวมวลจลนทรยทไมเจรญหรอ ไรชวต ซงถกพบวาเปนวธทใหประสทธภาพดในการบาบดสารมลพาทยอยสลายยาก ผวจยจงมง ผลตและพฒนาวสดดดซบชวภาพเพอขจดสยอมผาประเภทรแอกทฟโดยใชของเสยจากการผลต ไวนไดแกกากยสตจาก “โครงการผลตไวนของคณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร (กพส.)” โครงการวจยนจะเปนการเพมมลคาของของเสยจากการผลตไวน ซงสามารถพฒนาใหมคณภาพ ในการดกจบสและมคณสมบตคงทนเหมาะสาหรบนากลบมาใชไดอกหลายครงดวยการตรงใหอย ในรปเมดไคโตซาน รวมถงการศกษาปจจยทมผลตอการดดซบสและจลนพลศาสตรของการดดซบ สและจลพลศาสตรของการดดซบ

3

วตถประสงค

1. เพอศกษาการขจดสยอมผาโดยพฒนาเทคนคการดดซบดวยมวลชวภาพของยสตผลตไวนสาหรบเปนวสดดดซบทมสมพรรคภาพ(affinity) ทด ราคาถก ยอยสลายได และใชไดงายในทางปฏบตเพอเปนแนวทางในการบาบดแหลงนาเสยจากโรงงานทอผาหรอโรงงานทใชสยอม

2. เพอเป นการเพมมลคาของของเสยเหลอใชกากยสตทไดจากการผลตไวนโดยพฒนาใหอย

ในรปวสดดดซบทมคณภาพและใชไดงายในทางปฏบต

3. เพอศกษาปจจยทมผลตอการดดซบสยอม ไดแก ชนดและโครงสรางของสยอมประเภทรแอกทฟ พเอช และชนดของตวทาละลายทมผลตอการปรบสภาพมวลชวภาพและเมดเจลชวภาพตรงเพอการดดซบสและการคายส

4. ศกษาความเปนไปไดในการใชมวลชวภาพตรงของยสตเปนวสดดดซบสารละลายสยอม

สงเคราะหเปรยบเทยบกบถานกมมนตรในโรงงานฟอกยอมตนแบบ

4

ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1. เปนการเพมมลคาของของเสยยสตผลตไวน โดยถกพฒนาใหอยในรปแบบของวสดดดซบทมคณภาพและใชงายในทางปฏบตการ

2. สามารถผลตวสดดดซบชนดใหมไดแกเมดเจลมวลชวภาพตรงทมสมพรรคภาพในการดด

ซบสยอมผาทโรงงานตนแบบสามารถนาไปใชไดโดยตรง

3. เปนระบบทางเลอกในการเลอกสารดดซบตนทนการผลตตาเพอบาบดนาจากโรงงานทอผา อตสาหกรรมฟอกยอม โดยใชไคโตซานจากแหลงวตถดบภายในประเทศ

4. เพอเปนขอมลพนฐานในการพฒนาออกแบบและขยายขนาดบาบดนาเสยจรงในอนาคต

5

การตรวจเอกสาร

1. สย อม

การนาสย อมมาใช ยอมให ได ผลดขนอย กบความสามารถในการรวมตวของสกบเส นใยต อง มมากกว าความสามารถในการรวมตวของสกบนา สภาวะนจะเกดขนเมอโมเลกลของสย อมมหม อะตอม ซงถกจดเรยงกนในลกษณะททาใหเกดการดดตด (substantivity) กบเสนใยแล วเกดพนธะ (bond) ยดกนแน น

แรงดงดดทางเคมทมอทธพลทาให โมเลกลของสเกดการดดตดกบเส นใย ได แก พนธะ

ไฮโดรเจน (Hydrogen born) แรงแวนเดอร วาลล (Van Der Waal’s forces) แรงไอออน (Ionic forces) และพนธะโควาเลนต (Covalent bond)

การดดตดกนระหว างโมเลกลของสยอมกบโมเลกลของเส นใย อย างน อยจะต องประกอบ

ไปด วยแรง 2 ชนดขนไป บางครงอาจเกดแรงทง 4 ชนดร วมกน แรงดงดดทางเคมททาให เกดการ ยดตดไดดทสดไดแก พนธะโควาเลนต (Covalent bond) นอกจากอทธพลของแรงทง 4 แลว อทธพลของรปร างและขนาดของโมเลกลของสกมผลต อการยดตดหรอมผลกระทบต อการยดตดหรอ มผลต อการย อมอย างมากด วย เช น ถ าโมเลกลของสย อมยงเลกและยาวเท าไหร กจะผ านช อง ว าง เข าไปในเส นใยได มากขนเท านน ทาให การตดสดขนหรอถ าโมเลกลของสย อมมลกษณะแบนและมความ กว าง - ยาว มากๆ จะทาให การตดสมความคงทนสงมากขน

ดงนน การทโมเลกลของสย อมจะยดเข ากบโมเลกลของเส นใย ป นผลเนองมาจากแรงทาง เคมและฟ สกส โดยมสารบางอย างเข าช วยเพอทจะทาให โมเลกลของสย อมและโมเลกลของเส นใย เกดปฏกรยาระหว างกนได ดขน เรยกสารนว า สารช วยยอม

1.1 ชนดของสในนา สของนาตามธรรมชาตส วนใหญ เกดจากพชหรอใบไม ทเน าเป อยและมกมสชา หรออาจ

เป นส ทเกดจากนาเสยของโรงงานอตสาหกรรมต างๆ ซงการทนามสผดปกตทาให เกดป ญหา ทางด านสงแวดลอม สของนาอาจแบ งไดเป น 2 ชนด คอ สแท หรอสจรง (true color) หมายถงส ทละลายจนกลายเปนเนอเดยวกนกบนา สแทเกดจากสารอนทรยซงยอยสลายยากประเภทกรดฮวมคและฟลวค (Humic acid and falvic acid) ซงเปนผลมาจากการยอยสลายพชตางๆ กรดอนทรยดงกลาว

6

เปนสารทมความคงตวสงมากจนไมสลายตวอกตอไป และสจรงทปรากฏในนามกจะอยในรปของคอลลอยดทมประจลบ ซงการกาจดสามารถทาไดโดยกระบวนการ coagulation โดยอาศยเกลอทอยในรป trivalent metallic ion เปนตวชวย เชน Al3+ หรอ Fe3+

สาหรบสอกชนดหนงคอ สปรากฏทเกดจากพวก suspended matter ซงแตกต างจากสท เกดจากพชหรอสารอนทรย ทอย ในรปคอลลอยด ซงเป นสทแท จรงของนา ในการวเคราะห จงเปน เรองสาคญทจะแยกความแตกต างระหว างสแท และสปรากฏ โดยทวไปความเข มสจะเพมขนเมอ pH เพมขน ดงนนจงตองมการบนทก pH ควบค กบค าความเข มข นส

1.2 การจาแนกสยอม

สย อมทใช ในโรงงานทอผ ามหลายชนด การจาแนกสตามลกษณะการใช งาน สามารถแบ ง ออกเป นคร าวๆ ได 12 ชนด ดงน

1.2.1 สแอซดหรอสกรด (Acid Dyes)

เป นสทใชกบเส นใยโปรตน ขนสตว ไหม ไนลอน ใช ในสภาวะกรด อาจใชกรด

กามะถน กรดนาส มหรอกรดฟอร มค เป นกล มสทสดใสมาก แต ละสมความคงทนไม เท ากน ถ าม ปรมาณกรดในนามาก เสนใยจะมแคทไอออนเพมมากขน ผาจะดดสได มากขนและค อนขางเรว ดงนนต องใชเกลอแกงเตมลงไปเพอให ผาดดสได ช าลง สจะตดผ าสมาเสมอดยงขน แต ถาเตมมาก เกนไปจะกลายเป นทาให สหลดจากเนอผ า สนบางสมสตรโครงสร างคล ายสไดเรกท

1.2.2 สเอโซอค (Azoic Dyes)

ใชกบเส นใยได หลายชนด สามารถพลกแพลงได หลายแบบและสวยงามกว าสอน สบางตว

ละลายนาได แต บางตวไมละลายนา ตวสแบงออกเป น 2 ส วน ส วนทหนงเป นตวสทเรยกวา Fast color salt ต องนาทงสองส วนนมาใช ด วยกนจงจะเกดส

1.2.3 สเบสคหรอสแคทไอออน (Basic / Cationic Dyes)

เป นสทสดใสทสดในกล มสสงเคราะห ไมทนแสง ละลายนา มภาวะเป นแคทไอออนหรอ

7

ไอออนชนดอน ถ าใช กบเส นใยเซลลโลสต องย อมด วยสารช วยตด (Mordant) เชน กรดแทนทานค ก อน

1.2.4 สไดเรกท หรอสย อมตรง (Direct Dyes)

เป นสทละลายได ในนาเยนธรรมดา ซมเข าไปในเส นใยได โดยไม ทาปฏกรยาใดๆ และ ลอกหลดออกได งายเช นเดยวกน เป นสทไมคงทนต อการซก เหมาะสาหรบใช พมพ ผาทไม ต องซก ล างบ อยๆ สไดเรกท จะประกอบไปด วย สแป งพมพ Wetting agent ตวทาละลาย สารช วยดด ความชน และ ด างอ อน

1.2.5 สดสเพอส (Disperse Dyes)

เดมเรยกว า สอะซเตท (Acetate) ใชพมพ เส นใยอะซเตท เส นใยโพลเอสเตอรและเส นใย

สงเคราะห บางชนดทดดซมนาได น อย สย อมนไม ละลายนาแต เป นละอองละเอยด ละลายอย ในนา เมอมสารช วยกระจาย (Dispersing agent) ทเหมาะสม สามารถใช ย อมในนาธรรมดาได โดยไม ต องใชสารเคมตวอนชวย นอกจากสารพา (Carrier) บางตวทช วยให สเขาไปใกล ตวเส นใยเพยง พอทจะเกดปฏกรยาทางเคมได

1.2.6 สมอแดนท (Mordant Dyes)

มอแดนท หมายความถงสารทช วยให เกดส และตดเส นใยได ด ตวมอแดนท ทใช เป นเกลอ

ของโลหะหลายชนด เช น โครเมยม อลมเนยม และ เหลก ทนต อการซกดมาก ใช สาหรบพมพ ผาขนสตว และผ าไหม

1.2.7 สย อมโลหะ (Metalic Dyes)

สารประกอบอนนทรย ทไม ละลายนาหลายชนด ใช ยอมเส นใยเซลลโลส ให สตางกน เมอ

ย อมแล วต องทาให สารนจบตวในเส นใย

1.2.8 สย อมโอเนยม (Onium Dyes)

8

นยมใช ในการพมพ มากกว าย อมผ า จดเป นสารสทสามารถละลายนาได รปแบการย อม คล ายกบสแวต คอ ต องทาให ตวสยอมกลบคนสสภาพเดมไม ละลายนาด วยการออกซไดซ กลบคน

1.2.9 สพกเมนต (Pigment Dyes)

ไมละลายนา ไมทาปฏกรยากบเส นใย เมอใชพมพ จงตองใชสารยดตด ( Birder ) ทา หน าทเป นตวยดพกเมนต และเส นใยตดกน มความคงทนต อการขดสได ด แต ไม ทนตอการซก และ ผวสมผสของผ ามกกระด าง

1.2.10 สรแอกทฟ (Reactive Dyes)

เป นตวสทปรบปรงใหม ละลายนาได เป นสย อมใยเซลลโลสได ดทสด มคณสมบตเป น

แอนไอออนเมออย ในนาย อมทเป นด าง โมเลกลของสจะทาปฏกรยากบหม ไฮดรอกไซด (OH-) ใน เซลลโลส และเชอมโยงตดกนโดยพนธะโควาเลนท (Covalent Bond) กลายเป นสารประกอบเคม ชนดใหม กบเซลลโลส มคณสมบตละลายนาและดดตดเส นใย ทาให สเข าไปอย ภายในเส นใย เมอ เกดปฏกรยาตวสจะยดตดกบเส นใย สามารถทาปฏกรยากบเส นใยรวมกนเป นสารประกอบตวใหม ทาให ตดสทนทานด ทนแสงและทนการซก มสมากมาย ค อนข างสดใส แต ถาต องการพมพ สเข ม จรงๆ เชน สดาหรอสกรมท า จะคอนข างเปลองตวสมากกว าสวต และมชนดทปรบปรงเพอใช พมพ โดยเฉพาะ

1.2.11 สซลเฟอร (Sulfue Dyes)

ใชย อมผ าฝ ายโดยเฉพาะ ราคาค อนข างถกแต สไมสดใส ปกตแล วตวสยอมชนดนไม

ละลายนา แต ได มผผลตสย อมชนดนขนมาใหม โดยนาตวสย อมไปทาการรดวซ ทาให สชนดน สามารถละลายนาได ซงสารทนามารดวซ เป นสารละลายของโซเดยมซลไฟด และโครโมฟอร ของส ย อมซลเฟอร ประกอบไปด วยกล มธาตซลเฟอร (Sulfonic group) เมอสย อมละลายในนาแล วจะ แทรกซมเขาไปในเสนใย และสามารถยดตดกบเสนใยไดอยางถาวร โดยการออกซไดซตวสยอมกลบคนสสภาพเดมทไมละลายนาดวยวธทาปฏกรยากบอากาศ

9

1.2.12 สยอมวต (Vat Dyes)

ใชย อมเส นใยเซลลโลสได ดโดยเฉพาะใยฝ าย เป นสทไม ละลายนา ต องใช สารรดวซ ท เหมาะสมทาให ละลาย ทนยมใช คอ โซเดยมไฮโดรซลไฟต สย อมเมอถกรดวซ แล วจะให สารประกอบลวโค (Leuco Compound) ซงมสครามและประสทธภาพในการแทรกซมเข าไปตด เส นใยได และเมอนาเส นใยไปสมผสกบอากาศ สารประกอบลวโคจะถกออกซไดซ กลบสภาพเป น สวตทไม ละลายนา ทาให ตดกบเส นใยถาวร สย อมชนดนมส วนประกอบทางเคมทสาคญ 2 ชนด คอ สครามอนดโก (Indigoid) และสแอนทราควนอยด (Anthraquinoid) 2. สรแอกทฟ (Reactive Dyes)

สรแอกทฟเป นสารประกอบส ละลายนาได ด มกล มทมความสามารถในการสร างพนธะ

โควาเลนต ระหวางอะตอมโมเลกลคาร บอนกบอะตอมออกซเจน ไนโตรเจนของกลมไฮดรอกซล และอะมโนของเส นใยตามลาดบ พนธะโควาเลนต ทเกดกบกล มไฮดรอกซลจะพบในกล มเส นใย เซลลโลส (Cellulosic fiber) พนธะโควาเลนต ทเกดขนกบกล มอะมโนจะพบในกล มโพลเอไมด (Polyamides) และพนธะโควาเลนต ทเกดกบทกกล มจะพบในเส นใยโปรตน (Protein fibers) ลกษณะโครงสร างของสรแอกทฟ จะประกอบด วยกลมพนฐาน ดงน (Zollinger, 1987)

D Q

w X

ภาพท 1 ลกษณะโครงสร างโมเลกลของสรแอกทฟ ทมา : Zollinger (1987)

10

โดยท

W (Water Solubilizing Group) คอ กล มทมความสามารถในการละลายนา โดย ทวไปจะ เป นพวกซลโฟนก สทใช สาหรบเส นใยเซลลโลสหรอเส นใยโปรตนจะต องมกล ม ซลโฟนกเป นองค ประกอบอย 1 - 4 กล ม

D (Chromophore) คอ กล มของเคมททาให เกดส ซงโดยทวไปแล วสาหรบสเหลอง, ส ม,

แดง กลมโครโมฟอร คอ Metal-free-monoazo dye สาหรบสมวงทบทม สนาทะเล กลมโครโม ฟอร คอ Anthraquinone derivative based on Bromine acid รวมทง Phtholocyamine derivatives, Formazan, Cu- Complexes และ Tri-Phenodioxazines

Q (Bridge link) คอ กล มอะตอมททาหน าทเป นตวเชอมระหว างกล มรแอกทฟ (RG) กลบ

กล มโครโมฟอร ม(D) เชน -NH-, -NHCO-, -SO4-, -NHSO2-,-N(CH3)- เป นต น

X (Nucleofugic leaving group) คอ เป นกล มทสามารถเกดเป นไอออน หรอโมเลกลท เสถยรภายหลงจากเกดการแยกตว (dissociation)

RG (Reactive group) คอ กลมททาใหสทาปฏกรยากบเส นใย สามารถแบ งออกเป นกลม

ย อยๆ ตามกลไกการเกดปฏกรยา (mechanism)

กล มสรแอกทฟบางครงอาจจะตดกบกล มโครโมฟอร โดยไม ต องมตวเชอมกได และกล มส รแอกทฟส วนใหญ เป นสารเฮเทอโรไซคลก รง (Heterocyclic ring) ซงลกษณะของกล มตวเชอม และสวนประกอบของเฮเทอโรไซคลก รง มอทธพลอยางมากต อความสามารถในการทาปฏกรยา และคณสมบตอนๆ ของส จากทกลาวมาข างต นกลมพนฐานทางโครงสร างทางเคมของสรแอกทฟ พบว า มอย สองส วนทสาคญ คอ กล มโครโมฟอร และกล มสรแอกทฟ โดยส วนประกอบทงสอง ส วนนเป นส วนทสาคญในการทาให สแต ละชนดแตกต างกน เพราะว าสจะเกาะตดอย บนเส นใย ได มากน อยเพยงใดขนอย กบความสามารถในการทาปฏกรยาของส วนประกอบน ทาให สรแอกทฟ มความหลากหลายในเรองของความว องไวในการทาปฏกรยาได ทอณหภมตงแต 30-39 ˚C การ จาแนกกล มสรแอกทฟจงแยกตามความสามารถในการทาปฏกรยาของสทอณหภมต างๆ ซงแบง ออกเป น 5 ระดบ โดยระดบท 1 จะมความว องไวในการทาปฏกรยามากทสด (โกมล, 2541)

11

ตารางท 1 ความสามารถของสในการทาปฏกรยาทอณหภมต างๆ

หม ทาปฏกรยา ชอทางการค า อณหภมทใช ในการ ระดบความว องไว ทาปฏกรยา (˚C) Dicholtriazine Procion MX 30 1 Difluorochloropyrimidine Levafix EA 40 2 Dichloroqulnozaline Levafix E 50 3 Monofluorotriazine Cibacron F 50 3 Vinylsulphone Remazol 60 4 Monochlorotriazine Procion H 80 5

สรแอกทฟส วนใหญ เป นสเหลอง ส ม แดง ม วง นาตาลและดา จะเป นโครงสร างอะโซ (Azo group : -N=N-) ส วนสฟาหรอนาเงนมทงโครงสร างอะโซ แอนทราควโนนและฟทาโล ไซยาไนด (Phthalocyanine) สย อมบางชนดมโครงสร างเป นคอปเปอร นอกจากนสดา สนาตาล บางชนด และสรแอกทฟสาหรบยอมผาขนสตวมกมโครงสร างเป นโครเมยมหรอโคบอลต คอม เพลกซ (โกมล, 2541) สามารถแยกโครงสร างทางเคมของสรแอกทฟตามโทนสเป นเปอร เซนตได ตามตารางท 2

ตารางท 2 เปอรเซนตโครงสรางทางเคมของสรแอกทฟทแบงตามโทนส

Chemical class Distribution in hue sector ( % )

Yellow Orange Red Violet Blue Green Brown Black % of all reactive

dyes Unmetallised azo 97 90 90 63 20 16 57 42 66 Metal-complex azo 2 10 9 32 17 5 43 55 15 Anthraquinone 5 34 37 3 10 Phthalocyanine 27 42 8 Miscellaneous 1 1 2 1

ทมา: โกมล (2541)

12

การสร างพนธะระหว างกล มสรแอกทฟของสกบเส นใย แบ งได 2 ลกษณะ คอ

2.1 สททาปฏกรยากบเส นใยเซลลโลสภายใต สภาวะด าง แบ งออกได เป น 2 ประเภทตาม ลกษณะของปฏกรยา

2.1.1 เสนใยหรอไฮดรอกไซด อออน เขาแทนทอะตอมพวกฮาโลเจน (Halogen) ใน

โมเลกลส (Nucleophilic Substitution) เกดเปนพนธะระหว างสกบเส นใยขนไดแก พนธะโควา เลนท ซงเป นพนธะทแขงแรงทาให ความคงทนต อการซกล างของสด

ภาพท 2 การเกดปฏกรยานวคลโอไฟล กบสรแอกทฟ

2.1.2 เส นใยหรอไฮดรอกไซด อออน สามารถสร างพนธะกบโมเลกลของส โดยการ สลายพนธะค ของคาร บอน 2 อะตอม ในกลมไวนลซลโฟน (Vinylsulphone) แล วเชอมตวมนเข าไปกบคาร บอนตวสดท ายของกลมไวนลซลโฟนดงกล าว (Nucleophilic Addition)

13

ภาพท 3 ปฏกรยา Addition ระหว างนวคลโอไฟล และสรแอกทฟชนด vinylsulphone

2.2 สททาปฏกรยาภายใตสภาวะกรดอ อน

2.2.1 N-methylol dye (Calcobond dye) ทาปฏกรยากบเส นใยเซลลโลสภายใต สภาวะกรดอ อน พเอชระหว าง 5-6 เกดทอณหภมประมาณ 160-180 ˚C ซงต องใช กระบวนการผนกสด วยความร อนสง (Thermosol process)

2.2.2 Phosphonic Acid dye (Procion T) หมททาปฏกรยา คอ phosphonic acid สจะ

ทาปฏกรยากบเส นใยเซลลโลสภายใต สภาวะกรดอ อน พเอชระหว าง 5-6 เช นเดยวกบCalcobond dye แตPhosphonic dye จะทาปฏกรยากต อเมอใชตวเร งปฏกรยาช วย

สทสร างพนธะกบไฮดรอกไซด อออน เรยกว า สทไฮโดรไลซ แล ว ไม สามารถสร างพนธะ

ตดกบเส นใยได อก จงหลงเหลอไปกบนาย อมและนาล างได (โกมล, 2541) ซงนายอมเหลาน โดยประมาณร อยละ 90 จะไหลออกสระบบบาบดนาเสยของโรงงาน หรอออกสสงแวดล อม ซงส ย อมอาจจะเสถยรและคงตวอย ในสงแวดล อมได เป นเวลานาน เชน ค าครงชวต (Half - life) ของสรแอกทฟบล 19 ทไฮโดรไลซ แล ว (Hydrolyzed Reactive blue 19) มค าประมาณ 46 ป ทคา

พเอช 7 และอณหภม 25 ˚ C (Hao และคณะ, 2000)

14

สรแอกทฟทมโครงสร างแบบอะโซ มอย ประมาณร อยละ 80 ของสรแอกทฟทงหมด (Clover B, 1993) สย อมอะโซสามารถสงเคราะห ได จาก 2 องค ประกอบ คอ

1) Diazo component เป นกล มอะโซทเกดจากการนาสารอะโรมาตกเอมนปฐมภม (Primary aromatic amine) มาทาปฏกรยาไดอะโซไทเซชน (Diazotization)

2) Coupling component เป นการนาสารประกอบฟ โนลก (Phenolic) หรออะโรมาตก

(Aromatic compound)มาทาปฎกรยากบเกลอไดอะโซเนยม (Diazonium salt)

3. ความเป นพษและมลพษของสยอม

โดยทวไปสย อมเป นสารทมความเป นพษตา จากประวตทมการเกบรวบรวมในต างประเทศ ไมพบว าผ ททางานในโรงงานฟอกย อมพมพ มอตราการตายหรอเจบป วยสงกว าบคคลในอาชพอน แตอยางใด (นนทยา, 2539) แต สยอมบางชนดอาจเปลยนแปลงกลายเป นสารมพษได เช น สยอมท มโครงสร างแบบอะโซ ซงในสภาวะทไม ใช ออกซเจน หม อะโซจะถกทาลายโดยสารรดวซ (reducing agent) พนธะอะโซจะแตกตวออกได เป นสารอะโรเมตกเอมน ซงเป นสารอนเตอรมเดยต (Intermediate) และเปนสารก อมะเรง แต สารพษนสามารถถกออกซไดส ต อไปได ในสภาวะทใช ออกซเจน (การใช กระบวนการบาบดแบบไม ใชออกซเจนเพยงอย างเดยวไม สามารถใช เป นขนตอน สดท ายในการขจดสย อมได อย างมประสทธภาพ แต ต องใช กระบวนการบาบดแบบใช ออกซเจน รวม ดวย เพอใหเกดการยอยสลายสยอมทสมบรณ (โกมล, 2541) ) แต อย างไรกตามเอมนทเกดขนไม ได เป นอนตรายทงหมด เชน กรดอะมโนทเปนองค ประกอบของโปรตน และ โพลเอไมด (Polyamide) ซงไมเป นอนตราย

สย อมอาจเข าส ร างกายผ ใช ได 3 ทาง คอ โดยทางจมก ด วยการสดดมสทฟ งกระจายอย ใน

อากาศ โดยการสมผสทางผวหนง และโดยการปะปนเข าไปกบอาหารการกน การตรวจวด อนตรายทอาจจะเกดขน ได มการกาหนดหน วยวดเพอใช ประเมนความเป นพษของสารขนหน วย นยมใช กนมากมดงน

3.1 ค าทแอลว (TLV) : คาทแอลวยอมาจาก Threshold Limit Value หมายถง ปรมาณสาร

ตาสด ทอาจมไดในบรรยากาศการทางาน โดยไมเป นอนตรายตอคนงาน หนวยวดนสามารถใช

15

ประเมนอนตรายทอาจเกดจากการสดดมขาไปทางจมก และมความสาคญโดยเฉพาะกบสารทระเหยงายหรอสารทเปนกาซในบรรยากาศ ปกตสารทมคาทแอลวตา จะมความเปนพษสงตวอยางคาแอลทวของสารเคมบางตวในตารางท 3 ตารางท 3 ค าทแอลวของสารทละเหยงายบางชนด

ตวอย างสารเคม ค าทแอลว (ส วนในล านส วน) คาร บอนมอนนอกไซด 50 แอมโมเนย 25 เบนซน 10 ฟอร มลดไฮด 2 กรดซลฟรก 1 คลอรน 1

ทมา: อากร (2540)

3.2 ค าแอลด50 (LD50): ค าแอลด50 ย อมาจาก Lethal Dose หมายถง ปรมาณสารทเมอ ให กบหนทดลอง จะมหนทถกทดลองตายไป 50 % ของหนทดลองทใช ทงหมด สารทมค าแอลด50 ยงตาแสดงว ายงมความเปนพษสง ดงแสดงในตารางท 4 และตารางท 5

3.3 การตรวจวดการเกดโรคมะเรงจากสาร: ป จจบนไดมการค นพบว ามสารเคมหลายชนด

ท เมอมการสะสมในร างกายมากพอก อจะสามารถทาให เกดโรคมะเรงได สารเคมททาให เกดโรคมะเรงได มชอเรยกว า สารคาร สโนเจน (Carcinogen) ซงในต างประเทศมกฎหมายควบคมการ ใช สารทได รบการพสจน แล วว าเป นสารคาร สโนเจนทเข มงวดมาก ส วนใหญ จะมการห ามหรอ ยกเลกการใช ทงหมด (อากร, 2540)

16

ตารางท 4 ความเป นพษของสารทค า LD50 ต างๆ

ระดบความเป นพษ ความเป นพษ ปรมาณของช วงคา ปรมาณทจะเป นอนตราย LD50 (มก./กก.) ต อนาหนกคน 70 กก.

1 ตามาก มากกว า 15,000 มากกว า 1 กก. 2 ตา 5,000-15,000 350 ก.-1 ก. 3 ปานกลาง 1,000-5,000 35 ก.-350 กก. 4 สง 300-1,000 3.5-35 กก. 5 สงมาก 50-300 0.35-3.5 กก. 6 สงมากเป นพเศษ ตากว า 50 น อยกว า 0.35 กก.

ตารางท 5 ค า LD50 ของสย อมสงทอ

ค า LD50 (มก./กก.) % ของสย อมทงหมด มากกว า 5,000 82 % 2,000-5,000 10 % ตากว า 250 น อยกวา 1 %

ทมา: นนทยา (2539)

ป ญหาทสาคญอกอย างหนงของสย อมคอ สของนาทงเนองจากสย อมเป นสารทมสเข ม ดงนนแม มอย ในนาเพยงปรมาณเลกน อยกทาให นามสเป นทน ารงเกยจของผพบเหน จงทาใหม จความจาเป นต องกาจดสจากนาทงด วยวธการต างๆ

4. ไคโตซาน

ไคโตซาน เปนสารพอลเมอรทเป นอนพนธของไคตนทได จากการทาปฏกรยากาจดหมอะ

ซตล (deacetylation) ออกจากสายของไคตน เหลอเพยงหม อะมโนทคาร บอนตาแหน งท 2 พบ ครงแรกโดย Rouget ในป 1859 โดยนาเอาไคตนมาต มในสารละลายโพแทสเซยมไฮดรอกไซด ท มความเข มข นมากจนเดอด และพบว าไคตนทนามาต มนนสามารถละลายได ในกรดอนทรย จง เรยกวธน

17

วา modified chitin และนามาทาการทดสอบส โดยการผสมดวยสารละลายไอโอดนและกรด พบวาใหสมวง ในขณะทไคตนใหสนาตาล ตอมาในป 1984 Hope – seyler ไดใหคานยามของ modified chitin วา chitosan

ไคโตซานมชอทางเคมว า poly-ß (1,2)-2-deoxy-D-glucose เป นสารประกอบอนทรย ประเภท macromolecule linear polymer polysaccharide ต อกนดวยพนธะ 1,4 - ß -glycoside นาหนก โมเลกลสง ไม ละลายนา แตมคณสมบตเป น cationic polyelectrolyte, chelating และ dispersion forming และเนองจากมหม -NH2 ทตาแหน งคาร บอนตาแหน งทสองทาให ไคโตซานสามารถ ละลายได ในสารละลายกรด ได แก สารละลายกรดอนทรย ต างๆ กรดไฮโดรคลอรกเจอจาง กรดไน ตรกเจอจางโดยเฉพาะกรดอะซตกเจอจาง (Knorr, 1982) และประจบวก (-NH 3) บนโครงสร าง ไคโตซาน สามารถเกดการ interact กบประจลบของสารประกอบอนทรย เช น protein, anionic polysaccharide, nucleic acid ทาให ได ประจไฟฟ าทเป นกลาง นอกจากนยงสามารถเกดสารประกอบ เชงซอนกบไอออนของโลหะหนกไดโดยใช หม OH- ในการเกด chelate metal ion พวก copper, magnesium และสามารถจบกบโลหะไดหลายชนด เชน chromium, silver, cadmium เนองจากม ประจบนสายโมเลกล จงสามารถย อยสลายเองได ตามธรรมชาตโดยไม กอใหเกดการตกค างและเป น มลภาวะต อสงแวดล อม ภาพท 4 โครงสร างไคโตซาน

นอกจากนยงพบว าไคโตซานเป นตวเหนยวนาให สร างเอนไซม chitinase และ ß-1,3

Glucanase ซงเอนไซมทงสองนสามารถแปลงโมเลกลของไคตน และ กลแคน ซงเปนองคประกอบของผนงเซลลเชอราสวนใหญเพอยบยงการเจรญของเชอราทกอใหเกดโรคในพชไดจากการศกษาทผานมาพบวาไคโตซานชวยในการควบคมโรคและคณภาพหลงการเกบเกยว ของผลไมหลายชนดเชน มะมวง, สตรอเบอร เปนตน นอกจากนยงพบวาการเคลอบผลตผลดวย

18

ไคโตซานยงชวยคงคณภาพภายหลงการเกบเกยวของสตรอเบอรทงในดานความแนนเนอ กลนรส ส และคงความยอมรบ

4.1 การเตรยมไคโตซาน

สารตงต นทใชในการเตรยมไคโตซาน คอ ไคตน และปฏกรยาทเกดขนในการเตรยมไค โตซานจากไคตนในสภาวะทเป นด างเข มข นคอ ปฏกรยาดอะเซทเลชน ผลจากการเกดปฏกรยาน จะทาให หมอะซทาไมด ทคาร บอนตาแหนงท 2 ในวงแหวนไพราโนส (Pyranose Ring) ของไคตน ถกเปลยนเป นหมอะมโน การดงหรอตดเอาหม อะซทลออกจากไคตนนน สามารถดงออกได เพยง บางส วนหรอเกอบทงหมด ถาต องการไคโตซานทมค าระดบของการเกดดอะเซทเลชนสงๆ กให ทา ปฏกรยาในสภาวะทรนแรง คอ เพมความเข มข นหรอความแรงของด างทใช และใช อณหภมสงใน การทาปฏกรยาหรอการทาปฏกรยากบด างซาหลายๆ ครง (จราภรณ , 2544)

4.2 สมบตทางกายภาพและเคมของสารไคโตซาน

4.2.1 โครงสร างโมเลกล

โมเลกลของไคโตซานมการยดตวออกในสถานะของแขงเกดรปแบบของ Two-Flod Screw

Axis ทคล ายคลงกบโฮโมแซคคาไรด (Homosaccharide) ทเชอมต อกนด วยพนธะ β-1,4 เช น เซลลโลสและไคตน ไคโตซานเตรยมได จากสารไคตน โดยอาศยการเกดปฏกรยากาจด หม อะซทลด วยสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด เขมข น โดยวดปรมาณการกาจดหม อะซทลได จาก ค าร อยละของระดบการกาจดหม อะซทล (Percentage of Degree of Deacetylation, %DD) โดยทวไปแล วมค า 75-95% DD การเตรยมไคโตซานให รอยละของระดบการกาจดหมอะซทล เท ากบ 100 นนสามารถทาได แต ต องมการกาจดหม อะซทลซาอกครงหนงโดยไคโตซานทเตรยมไดนมเพยงกลโคซามนทเชอมตอกนดวยพนธะ β-1,4 glycoside เปนองคประกอบเทานน เนองจากไคโตซานทกาจดหมอะซทลบางสวนทมหมเอมปฐมภม (Primary Amine Groups) จงเชอวาเปนสารทมประโยชนในรปแบบของการใชเปนสารโพลเมอรประจบวกทสามารถยอยสลายทางชวภาพไดในระบบสารละลาย การกาจดหมอะซทลแบบ เฮทเทอโรจเนยน (Heterogenous Deacetylation) มผลทาใหผลตภณฑทไดมการกระจายตวแบบบลอก (Block Type) ขณะทกาจดหมอะซทลแบบโฮโมจเนยส มผลทาให

19

ผลตภณฑทไดมการกระจายตวแบบสม (Random Type) นอกจากนความสามารถในการละลายความหนดและสมบตอนของไคโตซานไมเพยงแตขนอยกบการกาจดหมอะซทลแตยงขนกบการกระจายตวของหมเอมนในสายของไคโตซานอกดวย

4.2.2 ความสามารถในการละลาย

ไคโตซานสามารถละลายได ในสารละลายกรดอนทรยเจอจางแตไม ละลายนา โซของโพล เมอร สามารถรวมตวกบอกโซ ของโพลเมอรหนงด วยพนธะไฮโดรเจนนทาให โพลเมอร น ละลายนา ได นอยมาก ในชวงของการละลายหมอะมโนรบโปรตอน ดวยเหตนโมเลกลของไคโตซานจงม ประจบวกเมออย ในสารละลาย

ไคโตซานละลายในของผสมของเอธานอล-นา นา-อะซโตน และของผสมของตวทา ละลายอนๆได แต ไมสามารถละลายได ในสารละลายกรดซลฟรก ความสามารถในการละลายของ ไคโตซานในสารละลายกรดแสดงดงตารางท 6 ตารางท 6 ความสามารถในการละลายของไคโตซานในสารละลายกรด

Acid Solubilization Poor Fair Good

Acetic acid / Propionic acid / Oxalic acid / Succinic acid / Benzoic acid / Citric acid / Tartaric acid / Sulfuric acid / Hydrochloric acid /

ทมา: Crawford และคณะ, 1996

20

4.3 คณสมบตทสาคญของไคโตซาน (อษฎาวธ, 2542) 4.3.1 Cationic properties

ไคโตซานมคณสมบตเป น linear polyelectrolyte มความหนาแน นทางประจสง ใช เป น

flocculant ทมประสทธภาพสงได เป นอย างด สามารถยดจบกบประจลบทผวได ดและยงสามารถ จบกบโลหะ เป นพวก chelated metalion ได

4.3.2 Chemical properties

ไคโตซานเป นพอลเมอร ทมมวลโมเลกลสงและเป นพอลเมอร สายตรงทเป นของแขงไม ม

รปรางแน นอน (amorphous solid) มหมอะมโนทพรอมจะละลายในกรดอนทรย ออน เช น กรดแอซ ตก ซตรก เป นต น การละลายของไคโตซานมคณภาพสาคญหลายอย าง เชน อย ในรป free amine จะไมละลายนาท pH เปนกรด และท pH เปนกรด free amine group (-NH2) จะถก Protonated ไดเปน cationic amine group (-NH +

3) 4.3.3 Chitosan solution properties

สารละลายไคโตซานในกรดอนทรยเกดเปนสายของ polyamine ทอยในรปของ protonated

form ซงมความเขมของประจบวกสง และมสมบตทพรอมจะทาปฏกรยากบชวโมเลกล ทมประจลบไดเปนอยางด ไคโตซานไมสามารถละลายไดท pH สงกวา 6.5 ความสามารถของ ไคโตซานถกจากดใน H3PO4 และไมสามารถละลายในสารละลายอนทรยหลายชนด

Laixuthai and Aiba (1998) ไดศกษากระบวนการผลตและทดลองเตรยมอนพนธของไค ตน

และไคโตซานทละลายนาได ซงได แก glycolchitin, phosphorylated chitin, partially deacetylated chitin, partially N-acetylated chitosan, partially N-succinylated chitosan, Ncarboxymethyl chitosan, N-carboxybutyl chitosan และไคโตซานทประกอบด วยหมนาตาลท หม อะมโน พบ วาเฉพาะ glycolchitin, phosphorylated chitin, partially N-succinylated chitosan ( Degree of Substitution 40%, 60% และ 80%) สามารถละลายนาได ในขณะทอนพนธ ทกตวทผลต สามารถละลายได ในสารละลายกรดอะซตก ยกเวน N-carboxybutyl chitosan ไม สามารถละลาย ได ทงในนา และสารละลายกรดอะซตก และ partially N-succinylated chitosan (Degree of Substitution

21

80%) กไม สามารถละลายในสารละลายกรดอะซตก

4.4 การใชประโยชนจากไคโตซาน

สามารถใช ประโยชน จากไคโตซานในผลตภณฑ และอตสาหกรรมต างๆ ได ดงน (สวล, 2544)

4.4.1 ด านการเกษตร

ไคโตซานมองค ประกอบของไนโตรเจนอยดวยจงมบทบาทสาคญในด านปยชวภาพและ

สารกระตนการเจรญเตบโตของพชในเทคนคใหมๆของการเพาะปลก การปลดปลอยปยอย างช าๆ การปลกพชแบบไร ดน การหมเมลดพนธ พช เพอยดอายการเกบและป องกนเชอจลนทรย รวมทง ราบางชนด และการให ป ยแก พชทางใบและลาต น

4.4.2 ดานอาหาร ในหลายประเทศได ขนทะเบยนไคโตซาน เป นสารทใช เตมในอาหารและยาได โดยเฉพาะ

ในประเทศญป นได มผลตภณฑ อาหารทผสมไคโตซานเป นจานวนมากออกวางขายในท องตลาด เปนเวลานานแล ว จากสมบตทสามารถต อต านจลนทรยและเชอราบางชนดจงมการใชเป นสารกน บด สารปรงแต ง เพอความคงรปและคงสในอาหารต างๆ สารเคลอบอาหาร ผก และผลไม

4.4.3 ด านการแพทย และเภสชกรรม

ปจจบนได มรายงานทางวทยาศาสตร สนบสนนถงสมบตในการลดสารไขมนและลด

นาหนก การใช เป นผวหนงเทยม การรกษาแผลไฟไหม นาร อนลวก การใช ปลดปล อยยา การใช รกษาเหงอกและฟน การใชรกษาและเสรมสร างกระดกออน การใชเป นสารหลอลนในเยอเมอก ตลอดจนเลนส ตา การช วยให เลอดแขงตวเรวขน เป นต น

4.4.4 ด านเครองสาอางและผลตภณฑ บารงผว

ไคโตซานมสมบตโดดเด นในการอ มนาและเป นตาข ายคลมผวหนง ตลอดจนต อต าน

เชอจลนทรย ต างๆ ได จงใช เป นทงสารเตมแต ง และสารพนฐานของเครองสาอางหลายประเภท

22

เช น ผสมแปงทาหน า ทงแบบแป งแขงและแป งฝ น เพอความชมชน และป องกนเชอโรค เปน ส วนประกอบของแชมพ ครม และสบ ทกรปแบบ ผสมโลชนสาหรบเคลอบเพอป องกนการ สญเสยความชน ตลอดจนบารงผวและเส นผม

4.4.5 ด านอตสาหกรรมสงทอและกระดาษ

เป นอตสาหกรรมทมศกยภาพทางเศรษฐกจของประเทศสงมากในป จจบน การใช ไคโตซาน

ผสมในเสนใยเพอพฒนาเสอผาและสงทอ ทสามารถปองกนเชอโรคได ซงถอวาเปนเทคโนโลยใหม ในอนาคต นอกจากน ไคโตซานยงมสมบตโดดเด นในการเสรมสร างความเหนยว และแขงแรงให แก เส นใยและเยอกระดาษ ซงสามารถนามาใช เพอเพมคณภาพให แก กระดาษและ พฒนาผลตภณฑ กระดาษชนดพเศษ เพอใชในการพมพ ดวยเทคโนโลยใหม ๆ ททนสมย 4.4.6 ด านเทคโนโลยชวภาพ

จากสมบตของการเป นเส นใยและพลาสตกทย อยสลายได ตามธรรมชาตของไคโตซาน ทา

ใหถกนามาใชเพอเป นสารห อหมเอนไซม และเซลล ต างๆ ไดด วยเทคนค Immobilization การใช เป นตวแยกสารด วยวธโครมาโทกราฟ (Chromatography) การใช ทาขวไฟฟ าทางชวภาพเพอการ วเคราะห และตรวจสอบสารต างๆ

4.4.7 ด านการแยกทางชวภาพ

จากลกษณะทสามารถขนรปได หลายรปแบบ ทาให ถกนามาขนรปเป นแผ นเยอบาง เพอใช

ในการกรองแยกด วยเทคนคต างๆ เชน ไดอะไลซส (Dialysis) อลตราฟ ลเตรชน (ultrafiltration) นาโนฟลเตรชน (nanofiltration) และรเวอรสออสโมซส (revertosmosis) เปนตน

5. การตรงเซลล

โดยปกตวสดมวลชวภาพไม มความแขงแกร งทนต อสภาวะการใช งานและมขนาดเลกยาก

ต อการแยกแยะ ดงนนจงตองมการศกษาวธการตรงวสดมวลชวภาพ เพอกาจดข อจากดเหล านวธการตรงเซลลสามารถแบ งออกได เปน 5 วธดงน

23

5.1 การดดตดผว (Adsorption)

การจบตวของเซลล กบวสดเกาะยดเกดจากแรง Van der Waals, Ionics และ Hydrogen bonds โดยวสดเกาะยดทใช ได แก พวกพอลแซคคาไรด (Cellulose, Dextran และผลตภณฑจาก Agarose), พวกโปรตน (Gelatin และ Albumin), พวกพอลเมอร สงเคราะห (Ion Exchange Resins และ Polyvinylchoride) และพวกวสดอนนทรย (อฐ ทรายและ Porus Glass) สาหรบการเลอกใชวสดยดนนขนกบคณลกาณะของเซลล วสดเกาะยด และแรงพนธะระหวางผวเซลลกบวสดเกาะยดการตคงเซลลวธนงาย คาใชจายตา แตมขอเสยทสาคญ คอ เซลลหลดออกจากวสดเกาะยดไดงายเนองจากพนธะทยดเกาะไมแขงแรง 5.2 พนธะโควาเลนท (Covalent Bonding)

วธ Covalent Bonding เป นวธหนงทใช กนบ อยสาหรบการตรงเอนไซม เพราะเอนไซม

ยงคงมประสทธภาพในการทางานสง ซงอาจจบกบวสดเกาะยดทมหม เคมโดยตรงหรอจบกบวสด เกาะยดทถกเคลอบด วย Coupling Agent วธการนไมนยมใชสาหรบการตรงเซลล เนองจาก Covalent Bonding ซงเป นตวเชอมประสานระหว างเซลล หม เคมบนผวเซลล เชน อะมโน คาร บอกซล ไทออล ไฮดรอกซล อมดาโซล หรอหมฟนอลของโปรตน เป นตน กบวสดเกาะยด มก มความเป นพษทาให การทางานของเอนไซม สญเสยไป อกทงทาให เซลล ถกทาลายสงขนเนองจากเยอห มเซลล ถกจบอย บนวสดเกาะยด

5.3 ฟลอคคเลชน (Flocculation)

วธนเป นการจบตวกนเองของเซลล จนมขนาดใหญ ขนแต ไม แขงแรงและแตกง ายเมอถก

แรงเชยร กระทา นอกจากนนอาจกระตนให เกดการจบตวกนดขนโดยใช สารพวก Cross-Linking Agent

5.4 ครอสลงกง (Cross-Linking Method)

วธนเป นทนยมใช กนอย างแพร หลายเนองจากง ายและสะดวกในการใช งาน โดยใช สาร พวก

Multifunctional Reagent จบกบหม เคมบนผนงเซลล หรอเยอหมเซลล ทาให เกดโครงสร างรางแห

24

เช น การตรง E.coli ดวยกลตารอลดไฮด (Glutaraldehyde) และโทลอนไอโซไซยาเนต (Toluene diiscyanate) ในการผลต Aspartase เป นต น

5.5 เอนแทรพเมนท (Entrapment)

วธนเป นวธทใช กนอย างแพร หลาย โดยเป นการจบเซลล ให อย ภายในโครงสร างร างแหของ สารพอลเมอร แตโครงสร างของพอลเมอรมกมผลทาให การแพรผ านของสารต างๆ จากภายนอก เข าไปยงเซลล ลดลง 6. การดดซบ (Adsorption)

การดดซบเป นปรากฏการณ ทเกยวข องกบการถ ายเทมวลสารหรอโมเลกลซงอย ในสถานะ

ของเหลวหรอก าซให มาเกาะจบหรอดดตดอย บนผวของของแขง โดยทโมเลกลหรอสารทมาดดตด บนผวของของแขงเรยกว า ตวดดซบ (Adsorbent) (Ruthven, 1984)

6.1 กลไกการดดซบ (Adsorption)

กลไกการดดซบทเกดขนในระหว างการดดซบ ประกอบด วย 3 ขนตอน ดงน

ขนตอนท 1 การเคลอนทของโมเลกลของตวถกดดซบ เข าหาตวดดซบ

ขนตอนท 2 โมเลกลของตวถกดดซบ จะเกดการแพร ผ านชนฟ ล มของนา (Film Diffusion) ซงตามปกตตวดดซบจะมฟ ลมของนาบางๆ ห อหมอย โดยรอบคล ายเยอบางๆและเกด การแพร เข าส โพรงหรอช องว างภายในของตวดดซบ

ขนตอนท 3 เกดการดดซบระหว างโมเลกลของตวดดซบกบพนผวภายในโพรงหรอ

ช องว างภายในของตวดดซบ

25

6.2 ประเภทของการดดซบ (Noll, 1992)

กระบวนการดดซบแบ งเป น 3 ประเภท

6.2.1 การดดซบทางกายภาพ (Physical Adsorption)

การดดซบทางกายภาพเกดจากแรงดงดดอย างอ อนระหว างโมเลกลของตวถกดดซบและตว ดดซบ โดยตวทถกดดซบและตวดดซบจะไม เกดการเปลยนแปลงคณสมบตทางเคมใดๆ การดดซบ แบบนสามารถผนกลบได (Reversible) การดดซบทางกายภาพบางทเรยกว า การดดซบด วยแรงวล เดอรวาล (Van Der Waal’s Adsorption)

6.2.2 การดดซบทางเคม (Chemical Adsorption)

การดดซบทางเคมเกยวข องกบพนธะทางเคมระหว างโมเลกลของตวถกดดซบ (Adsorption

Site) ทผวของตวดดซบ การดดซบทางเคมบางครงจะต องการพลงงานเข าร วมด วย เรยกว า การดด ซบด วยการกระต น (Activated Adsorption) พนธะทเกดขนแขงแรงกว าการดดซบทางกายภาพ ตาแหน งทเกดการดดซบทางเคมจะเกดขนทผวหน าของตวดดซบในลกษณะชนเดยว (Monolayer) ซงต างจากการดดซบทางกายภาพทการดดซบเกดในลกษณะหลายๆ ชน (Multilayer) จากแรงวล เดอร วาล

6.2.3 การดดซบด วยประจ (Ionic Adsorption)

การดดซบด วยประจเป นการดดซบระหว างตวถกดดซบกบตวดดซบทพนผวด วยแรงของ ประจทตรงข ามกน (Electrical Attraction) ทาให ไอออนของตวถกดดซบตดอย ทผวของตวดดซบ ในตาแหน งทมประจตรงข ามกน ไอออนทมประจสงจะถกดดตดได ดกว าพวกทมประจตาๆ และ ไอออนทมขนาดเลก (Faust, 1987)

26

6.3 ปจจยทมผลตอการดดซบ

อตราเรวและความสามารถในการดดซบของตวดดซบขนอย กบป จจยต างๆ ดงต อไปน

6.3.1 ความป นป วน (Turbulence)

อตราเรวในการดดซบอาจขนอย กบการแพร ผ านชนฟ ล ม(Film Diffusion) หรอการแพร ผ านรพรน (Pore Diffusion) ซงแลวแตความป นปวนของระบบ ถานามความป นปวนตา ฟลมนาซงลอมรอบตวดดซบจะมความหนาแนนมาก (เพราะไมถกรบกวน) และเปนอปสรรคตอการเคลอนทของโมเลกลเขาไปหาตวดดซบ ทาใหการแพรผานฟลมนาเปนตวกาหนดอตราเรวของการดดซบ ในทางตรงกนขามถานามความปนปวนสง ทาใหนาไมอาจสะสมตวจนเปนฟลมหนา เปนผลใหโมเลกลสามารถเคลอนทผานฟลมนาเขาไปหาตวดดซบไดเรวกวาการเคลอนทเขาไปในโพรงกรณนการแพรผานรพรนจะเปนตวกาหนดอตราเรวของการดดซบ

6.3.2 ขนาดและพนทผวของตวดดซบ

คณสมบตทางกายภาพทสาคญของตวดดซบคอ ขนาดและพนทผว ขนาดของตวดดซบทม อทธพลต ออตราเรวของการดดซบในทางลบ กล าวคอ อตราเรวการดดซบเป นอตราส วนผกผนกบ ขนาดของตวดดซบ ดงนนตวดดซบทมขนาดเลกจงมอตราเรวในการดดตดผวสงกว าขนาดใหญ ส วนพนทผวของตวดดซบนนมความสมพนธ โดยตรงกบความสามารถในการดดซบ (Adsorption Capacity) นนคอ ตวดดซบทมพนผวมากย อมดดโมเลกลตวถกดดซบได มากกว าตวดดซบทมพนท ผวน อย

6.3.3 คาความเป นกรด-ดาง (pH)

คาความเปนกรด-ดาง มความสมพนธโดยตรงตอปรมาณไฮโดรเนยมไอออน (H3O+)

เนองจากทคาความเปนกรด-ดางตา จะมปรมาณไฮโดรเนยมไอออนมากกวาทคาความเปนกรด-ดาง สง ซงจะมผลตอคาการดดซบหรอไมนนกขนอยกบชนดของตวดดซบและตวถกดดซบ กลาวคอในกรณทตวถกดดซบมประจเปนบวกและตวดดซบมตาแหนงดดซบทมประจเปนลบ ถาสารละลาย มคาความเปนกรด-ดางตา จะทาใหความสามารถในการดดซบมแนวโนมลดลงเนองมาจากการแยงทจะถกดดซบของตวถกดดซบทมประจบวกกบไฮโดรเนยมไอออน (H3O+) ในสารละลาย แตจะไดผล

27

ในทางตรงกนขามกน เมอการดดซบอยในสารละลายทมคาความเปนกรด-ดางสง เนองจากไฮโดรเนยมไอออนมปรมาณนอยลงและปรมาณไฮดรอกไซดไอออน (OH-) เพมขน จงลดผลในการเขา แยงจบหรอดดซบกบตวถกดดซบ และในกรณทตวถกดดซบมประจเปนลบกจะใหผลตรงกนขามในทานองเดยวกน

6.3.4 อณหภม

ผลของอณหภมต อการดดซบขนอยกบวาการดดซบในระบบเป นประเภทใด คอ ถาเป น การดดซบทางกายภาพ อณหภมจะทาใหความสามารถในการดดซบเปลยนแปลงไปในทางน อยลง หรอคงท ถ าเป นการดดซบทางเคม อณหภมทเพมขนจะทาให ความสามารถในการดดซบเพมขน ไปด วย ซงเป นปฏกรยาแบบดดความรอน เนองจากอทธพลของความร อนจะช วยเร งการสร าง พนธะเคมให เรวขนและเพมโอกาสทตวถกดดซบจะเคลอนทเข าสมผสกบตาแหน งดดซบของตวดด ซบได มากขน

6.3.5 ความสามารถในการละลายนาของสารทถกดดซบต อการดดซบ

เมอมการดดซบเกดขน โมเลกลตวถกดดซบจะถกดงดดออกจากนาก อนแล วจงไปเกาะตด บนผวของของแขง สารทมความสามารถละลายนาได ดย อมมแรงยดเหนยวกบนาได อย างเหนยวแนนมากกว าสารทมความสามารถในการละลายนาได นอยกวา อยางไรกตาม เกณฑ ขางบนไม ได เป นจรงเสมอไป ทงนเพราะมสารทละลายนาได น อยหลายชนดเกาะตดผวของตวดดซบได ยาก ด วยเหตนจงไมอาจกล าวได อย างเตมทว าความสามารถในการดดซบและความสามารถในการ ละลายนามความสมพนธ กนอย างแน นอนในเชงปรมาณ

6.3.6 ขนาดของสารทถกดดซบบนผวของตวดดซบ

ขนาดของสารหรอโมเลกลของตวถกดดซบ จะมผลต อการเพมความสามารถในการดดซบ

เมอนาหนกโมเลกลและขนาดโมเลกลของสารทถกดดซบเพมขน เช น การดดซบกรดอนทรย โดย ถานกมมนต จะพบว า ถานกมมนต ดดซบกรดฟอร มก กรดอะซตก กรดโพรพออนก และกรดบว เทอรก ได มากขนตามลาดบของขนาดโมเลกลทเพมขน นอกจากนขนาดโมเลกลทเพมขนยงส งผล ต อการละลายด วย โดยสารอนทรย ทมโครงสร างทยาวมกจะมความสามารถในการละลายนาได ลดลงจงส งผลให เกดการดดซบได ดมากกว าสารทมโมเลกลขนาดใหญ เนองจากสารโมเลกลขนาดใหญ ไม

28

สามารถเข ารพรนได และพนทผวภายนอกทจะดดซบกมอย น อย เนองจากพนทผวภายนอก เป นรพรน

6.4 สมดลของการดดซบ (Adsorption Equilibrium)

กระบวนการดดซบจะเกดขนไปเรอยๆ โดยทสารทถกดดซบจะถกดดซบและคายการดด ซบไปพร อมๆ กน จนกว าอตราการดดซบและการคายการดดซบจะเท ากน ซงจะทาให เกดสภาวะ สมดล เรยกว า สมดลของการดดซบ (วรนนต , 2543)

ไอโซเทอมของการดดซบ (Adsorption Isotherm) เปนความสมพนธระหวางปรมาณของ

สารทถกดดซบต อนาหนกของตวดดซบกบความเข มข นของสารทถกดดซบทเหลออย ทสมดลการดดซบ ณ อณหภมคงทหนงๆ เมอนาเอาความเข มข นของสารถกดดซบทเหลออยทสมดลการดดซบไปพลอตกราฟกบปรมาณของสารทถกดดซบต อนาหนกตวดดซบ จะได เส นโค งแนวโน มทเกดจากการลากผ านจดทได จากการทดลองทงหมด เรยกว า ไอโซเทอมของการดดซบ รปแบบของไอโซเทอมของการดดซบมหลายสมการด วยกน ซงแล วแต ว าจะนาเอาสมการแบบไหนมาอธบายเกยวกบสมดลของการดดซบ แตทนยมนามาใชในการอธบายการดดซบมาก คอ สมการไอโซเทอมการดดซบของแลงมวร (Langmuir’s Adsorption Isotherm) และสมการไอโซเทอมการดด ซบของเฟรน ดลคช (Freundlich’s Adsorption Isotherm) (Sundstrom, 1979)

6.4.1 สมการไอโซเทอมการดดซบของแลงมวร (Faust, 1987)

สมการของแลงมวร ถกอธบายโดย Irving Langmuir ในป ค.ศ. 1918 เพออธบายการดด

ซบโมเลกลของก าซบนพนผว และถกประยกต ใชกบดนครงแรกโดย Fride และ Shapiro ในป ค.ศ. 1956 และ Olsen และ Watanabe ในป ค.ศ. 1957 เพออธบายการดดซบฟอสเฟตบนดน ต อมาจงมการใช กนอยางแพร หลายในการอธบายการดดซบบนผวของคอลลอยด สมการของแลง มวร ใช ได ดทสดเมออธบายการดดซบทความเข มข นตา

สมมตฐานของสมการแลงมวร

1) ททกๆ ตาแหนงผวสมผส สามารถดดซบโมเลกลได

29

2) การดดซบจะเกดบนพนผวทมพนทในการดดซบทแน นอน และพนทนนๆสามารถดด ซบโมเลกลไดเพยงชนเดยว เปนการดดซบแบบชนเดยว (Monolayer)

3) จะไม มการเคลอนยายหรอเปลยนตาแหน งของไอออนหรอโมเลกลทถกดดซบบนพนผว ของตวดดซบ

4) พลงงานในการดดซบจะเท ากนในทกๆ พนทของการดดซบ และไม มการทาปฏกรยา

กนระหว างโมเลกลของตวดดซบทอย ใกล เคยงกน สาหรบการดดซบจากสารละลายไปยงผวของของแขง สามารถเขยนสมการได ดงน

q = (C0-Cf)*V 1,000*(g)

โดยท q คอ ปรมาณของตวดดซบทถกดดซบต อนาหนกตวดดซบ (มลลกรมต อ กรมตวดดซบ)

C0 คอ ความเข มข นเรมตน (มลลกรมต อลตร) Cf คอ ความเข มข นสดท าย (มลลกรมต อลตร) V คอ ปรมาตร (มลลลตร) g คอ นาหนกตวดดซบ (กรม)

qe = q max Cc

(1+bCc)

โดยท qe คอ ปรมาณของตวดดซบทสามารถดดซบแบบ monolayer ต อนา หนกของตวดดซบ (มลลกรมต อกรมตวดดซบ)

q max คอ ปรมาณสงสดของตวถกดดซบทสามารถดดซบแบบ monolayer ต อนาหนกตวดดซบ (มลลกรมต อกรมตวดดซบ)

30

Cc คอ ความเข มข นของตวถกละลายในของเหลวทสภาวะสมดล (มลลกรมต อลตร)

b คอ สมประสทธของการดดซบ

เมอนาสมการมาเขยนในรปความสมพนธ เชงเส นได ดงน คอ

Cc = 1 + Cc

qe qmax b qmax

qc = qmax - qe

bCc

1 = 1 + 1 qe qmax b qmax Cc

ลกษณะของรปไอโซเทอม สามารถบอกได ว าการดดซบในการทดลองได ผลดหรอไมซง จะใช การคานวณจากค าคงทของแลงมวรไอโซเทอม โดยจะแสดงให อยในรปค าคงทของการแยกตว (RL , Separation factor) ซงจะหาได จากความสมพนธ ดงสมการด านล าง และผลของค า RL ทมต อการดดซบได แสดงไว ในตารางท

RL = 1

(1 + b C0)

โดยท RL คอ Separation factor b คอ สมประสทธของการดดซบ

C0 คอ ความเข มข นเรมตนของสารละลาย (มลลกรมตอลตร)

31

ตารางท 7 ผลของ separation factor จากลกษณะของรปไอโซเทอม

RL ลกษณะไอโซเทอม RL > 1 การดดซบไม ด RL = 1 การดดซบคงท

0 < RL < 1 การดดซบด RL = 0 ปฏกรยาย อนกลบได

6.4.2 สมการไอโซเทอมการดดซบของเฟรนดลคช

ไอโซเทอมการดดซบของเฟรนดลคช ใชกบกรณการถ ายเทพลงงานผ านพนผวแบบไม เป น ชนเดยว ซงเฟรนดลคช ได เสนอความสมพนธ ว าสมดลของการดดซบอธบายโดยสมการดงน

qe = Kf Cc1 / n

โดยท Kf คอ ค าคงททสมพนธ กบความสามารถในการดดซบ (Sorption Capacity) 1/n คอ ค าคงททแสดงถงพลงงานทเกดจากปฏกรยา (Adsorption Intensity)

= RT qmax

σ0-σ1 σ0 คอ พลงงานอสระทผวของตวดดซบทสมผสกบสารละลายบรสทธ σ1 คอ พลงงานอสระทผวของตวดดซบทถกยดเกาะแบบชนเดยวดวยตวถก

ละลาย

เมอเขยนสมการในรปความสมพนธเชงเสนจะไดวา

log qe = log Kf + (1/n) log Ce

ตามสมการของเฟรนดลคช ข างต น ค าคงทต างๆ (Kf และ n) คานวณหาได จากการ

32

สร างกราฟระหว าง log qe เปนแกน y กบ log Ce เปนแกน x จะได กราฟเสนตรงมความชน เท ากบ 1/n และจดตดแกน y มค าเท ากบ log Kf เมอ 1/n มค าเข าใกล 1 หรอมความชนมาก จะแสดงให เหนวาการเปลยนแปลงความเข มข นเพยงเลกน อยกจะมผลต ออตราการดดซบมาก คอ เมอความเข มข นตาอตราการดดซบกจะตาและจะเพมขนเมอความเข มข นสงขน แต เมอ 1/n < 1 หรอความชนตามากจนบางครงเกอบจะชดกบแกน x นน แสดงว า อตราการดดซบเมอความ เขมข นตาหรอสงจะไม แตกต างกนนก หรอการเปลยนแปลงความเข มข นจะไม มผลต ออตราการดด ซบ อย างไรกตามจากลกษณะไอโซเทอมของเฟรนดลคช จะสงเกตเหนวาการดดซบจะเกดขน ต อไปเรอยๆ ตราบเท าทความเข มข นของไอออนหรอโมเลกลในสารละลายมสงขน ซงกเป นขอเสยของสมการเฟรนดลคชทสาคญขอหนง คอ ทาใหไมสามารถทานายการดดซบสงสดได (วไลลกษณณ, 2544)

7. Biosorption

7.1 กระบวนการกาจดดวยสารชวมวล

การดดซบทางชวภาพ (Biosorption) หมายถง ปรากฏการณ การเลอกจบไอออนประจบวก ในสารละลายด วยมวลชวภาพ ปรากฏการณ นพบในเซลล ทมชวตกอน ตอมาพบว าแม แตเซลล ท ตายแล ว กยงคงมความสามารถในการจบไอออนเช นกน สามารถสรปกลไกทใช ในการจบได ดงน

7.1.1 การดดกลนเข าไปในเซลล (Ingestion) หรอ การจบ (Entrapment) ด วย Flagella

หรอ Extracellular filament

7.1.2 การแลกเปลยนไอออน (Ion Exchange)

7.1.3 การเกดสารเชงซอน (Complexation)

7.1.4 การดดซบ (Adsorption)

7.1.5 การตกตะกอนของสารอนนทรย (Inorganic Precipitation)

33

กลไกทเกยวข องกบการดดซบด วยมวลชวภาพแตกต างกนในเชงคณภาพและปรมาณทงน จะขนกบประเภทของมวลชวภาพ ไดแก การดดซบทเกดเนองจากกระแสไฟฟ า, การเกด Chelation, การดดซบดวยแรงทางฟ สกส , การดดซบจากโครงสร างของ Polysaccharide network การดดซบท ผวของสารมวลชวภาพ โดยกลมFunction group ของ Chitin, Amino, Amido phosphate groups ใน Nucleic acid หรอ Amino, Amido, Sulfhydry, Carboxyl groups ในโปรตนและ Hydroxyls ใน Polysaccharide เป นต น

นอกจากนจากการดดซบพบวา มความแตกต างกนของการดดซบด วยมวลชวภาพทงทมชวต และไม มชวต ซงประโยชน จากมวลชวภาพแต ละชนดสรปได ดงน

ตารางท 8 การเปรยบเทยบการดดซบด วยมวลชวภาพทไม มชวตเทยบกบมวลชวภาพทมชวต

ข อด ข อเสย 1. ไม ต องคานงถงการเจรญเตบโตของ 1. เมอมวลชวภาพดดซบจนอมตวจะต องมการ เชอจลนทรย ชะสารทถกดดซบอย ออกก อนจงสามารถใช 2. ไม ต องให อาหาร จงไม มป ญหาเรองการ งานต อได กาจดสารอาหารทหลงเหลออย 2. การดดซบขนกบคา pH ชนดของสารทถก 3. การดดซบไม ขนกบลกษณะทางกายภาพของ ดดซบ เชอ 3. ไม สามารถพฒนาในแง ชววทยาเนองจากใน 4. การดดซบเป นไปอย างรวดเรวและม บางครงจะเป นเซลล ทตายแล ว ประสทธภาพ เพราะมวลชวภาพเปรยบ เหมอนกบ ion exchanger 5. โลหะหนกทถกดดซบสามารถชะออกมาได

7.2 การดดซบทางชวภาพดวยมวลชวภาพกลมตางๆ

มวลชวภาพทใช ในการกาจดสารต างๆ อาจแบ งได เป น 4 กลม ดงน (Henry L. Ehrlich, 1990)

34

1. กล มแบคทเรย 2. กล มสาหร าย 3. กล มราและยสต 4. กล มวสด Biopolymer

7.3 การดดซบทางชวภาพดวยมวลชวภาพกลมราและยสต

ราและยสต เป นมวลชวภาพอกกล มหนงทมความสามารถในการดดซบซงความสามารถใน การกาจดสารต างๆของเหด รา และยสต ทไม มชวตจะมความสามารถในการดดซบมากกว าทมชวต การจบสารต างๆของพวกราจะม 2 ขนตอน คอ (B. Volosky and Z.R.Holan, 1995)

7.3.1 การเกาะทผวของผนงเซลล (Metabolism Independent) เรยกว า Surface uptake จะเกดขนได อย างรวดเรวและใช เวลาไม นานนก การ Adsorption มกถกใช ในการอธบายการดดซบทไม ขนอยกบเมทบอลซมของสารชวมวล ซงการดดซบจะเกยวข องกบ หม คาร บอกซล, เอไมด , ไฮด รอกซลและฟอสเฟต ในแต ละกลไกจะแสดงออกมาให เหนได ยาก กลไกของแต ละตวจะแตกต างกนขนอยกบพารามเตอร หลายๆอย าง เช น สป ชส , รปแบบของเซลล เป นตน ซงกลไกการดดซบอย าง กว างๆ มดงน

1) การมกล มของประจลบ ทสามารถจบได คอ กรดกลคโลนค ในรป Linear,

(1-4)linked β-D-Glucuronans และ ฟอสเฟต ซงเป นส วนสาคญของผนงเซลล

2) การม Cis - Oriented hydroxyl group ใน α-D-Mannans ซงสามารถทจะก อรปสารประกอบเชงซ อน Chelate

3) การมหม SH ซงจะมอย จานวนมากในรา ด วยระดบของไซโตรโครม P450 ซง

จะทาให เกดปฏกรยาการเคลอนย ายหม ไฮดรอกซ เป นผลใหเกดพนธะระหว างตะกวกบหม SH แขงแรงมากขน

4) กรด p-Toluenesulfonic acid ซงถกใช ในกระบวนการของ Microbial

Hydroxylation ของ Steroid เมอมารวมตวกนจะเกดการแสดงคณสมบตการดดซบ

35

5) ไคตนและกลแคน ซงเป นส วนประกอบสาคญในโครงสร างของโพลแซคคา ไรด ในรา เปนไปได ว าการดดซบโดยสารประกอบนอาจเนองมาจากทงหม Acetomido ของไคตน และการจบโลหะใน Inter - และ Intra fibrillar capillarities

นอกจากนความจของการดดซบของวสดชวมวลมค ามากหรอน อยยงขนอย กบกระบวนการ ทาให ตายและโครงสร างของผนงเซลล อกด วย

7.3.2 สารถกนาผ านเยอหมเซลล เข าไปในเซลล (Metabolism dependent) เรยกว า

Intracellular uptake ขนตอนนตองใช พลงงาน ซงกลไกการดดซบทเกดขนในขนตอนนเกดได ช า กว าแบบ Surface uptake และกลไกทเกดขนในขนตอนนยงไม ชดเจนนก

7.4 การดดซบดวยมวลชวภาพทถกตรงในวสดตรง

โดยปกตมวลชวภาพไม มความแขงแกร งทนต อสภาวะการใช งานและมขนาดเลกยากต อ

การแยกแยะ ดงนนจงมการใช วธการตรงมวลชวภาพดวยวสดตางๆ เพอใหได เมดมวลชวภาพทม ความแขงแรงทนต อสภาพการใช งานต างๆ ตลอดจนมขนาดใหญ พอสมควรง ายต อการแยกแยะนอก จากนการ treat สารชวมวลด วย NaOH หรอด างอนๆ ยงช วยเพมความสามารถในการดดซบของ มวลชวภาพ

วธการตรงมวลชวภาพแบ งเปน 3 วธ ดงน

7.4.1 วธการ Carrier binding เปนการตรงมวลชวภาพกบสารยดเกาะซงไมละลายนาดวย

Physical adsorption, Ionic bonds หรอ Covalent bond ตวอย างของสาร carrier ได แก Water insoluble polysaccharide (Cellulose, Dextran, Agrarose) , Proteins (Gelatin, Albumin) , Synthetic polymers (Ion - exchange resins, Polyvinylchloride) และสารอนนทรย (Brick, Sand, Porous glass) เปนตน

7.4.2 วธการ Entrappting วธนมผศกษากนมากเป นการตรงสารโพลเมอรซงมรพรนให

สาร อนสามารถผ านเข าออกได ตวอย างสารทใช ได แก Collagen, Gelatin, Agar, Alginate, Carragenan,

36

Cellulose triacetate, Polyacrylamide เป นต น 7.4.3 วธการ Cross-linking เป นการจบกนระหว างมวลชวภาพด วยสารยดตดซง

เป นสารกล ม Bifunctional หรอ Multifunctional ตวอย างสารเคมทใช ได แก

1) Aldehydes (or Dialdehydes) และสารผสมกบ Urea, Trialzines, Melamine, Amindes เป นต น

2) การรวมตวระหว าง Polysaccharide esters กบ Dicarboxylic acid, Acid

anhydrides or chlorides ของ Dicarboxylic acid เป นต น

8. เชอยสต Saccharomyces sp.

ภาพท 5 เชอยสต Saccharomyces sp.

8.1 การจดจาพวก

คาวายสตเปนคาทไมความสาคญในแงอนกรมวธาน คานหมายถง ฟงไจเ ซลลเดยวทมการสบพนธแบบแตกหนอ (budding) หรอฟชชน (fission) ซงจดอยใน

37

Kingdom: Fungi Phylum: Ascomycota Order: Saccharomycetates Family: Saccharomycetaceae Genus: Saccharomyces

8.2 ลกษณะสณฐานวทยา มเสนผาศนยกลางตงแต 1-5 ไมโครเมตร ยาวตงแต 5-10 ไมโครเมตร เซลลจะเปนรปไขม

โครงสรางประกอบดวย 8.2.1 แคปซล เปนโครงสรางทหอหมเซลล โดยยสตจะปลอยสารทมลกษณะคลายเปน

เมอกเหนยวหนดออกมาหมเซลล 8.2.2 ผนงเซลล ผนงเซลลยสตจะบางเมอเซลลอายยงนอยแตจะหนาขนตามอาย ความ

หนาของผนงประมาณ 1/7 ของเสนผาศนยกลางเซลล 8.2.3 เยอหมเซลล องคประกอบเหมอนเยอหมเซลลของสงมชวตอนคอ เปนไลโป

โปรตนและมหนาทควบคมการผานเขาออกของสาร 8.2.4 ไซโตพลาส มลกษณะครงเหลวครงแขง ประกอบดวยสารโปลแซคคาไรดทสะสม

อย คอ ไกลโคเจน นอกจากน RNA และโปรตนอยมาก นอกจากนยงมไรโบโซม และออกาเนลอน เชน ไมโตคอนเดรย และมระบบเยอในไซโตพลาส

8.2.5 นวเคลยส โครงสรางทวไปเหมอนนวเคลสของเซลลพวกยคารโอตทว ๆ ไป 8.2.6 แวคควโอล เซลลยสตอาจมแวคควโอล 1 หรอ หลายอน

8.3 การสบพนธ มการสบพนธแบบอาศยเพศ โดยมวฏจกรชวตแบบสลบชวงชวตทเปนแฮพพลอยด และดป

พลอยด พอ ๆ กน ทงสองชวงชวตมการเพมจานวนโดยการแตกหนอ

38

8.4 ยสตในอตสาหกรรมไวน/เบยร

เบยร (beer) ไดจากการเฟอรเมนตขาวมอลต โดยมพชฮอพชวยเพมรสชาต ไวน (wine) เปนเครองดมทไดจากการหมกผลไมชนดใดกได ในกระบวนการหมกในอตสาหกรรมไวน/เบยร ใชยสตในการหมกทอณหภมท 20-25

องศาเซลเซยส ไมเกน 28 องศาเซลเซยส เมอแอลกอฮอลเพมขนอตราการหมกจะลดลง ควรลดอณหภมเปน 12-15 องศาเซลเซยส เพราะถาอณหภมสงจะไดความเขมขนของแอลกอฮอลตา จากนนทาการบมยสตกจะมความสาคญอกอยางหนงในการบมกคอจะตองใชยสตทเปนเชอรยสต เพราะระหวางการบมจะเกดเปนฝาอยตามผนงของถงของเหนอระดบไวน ยสตพวกนจะทาใหเกดออกซเดชนของแอลกอฮอลทาใหไดไวนทมกลนหอม หลงจากทาใหเยนตองควบคมใหอยทอณหภม 13-28 องศาเซลเซยส จะชวยใหกลนหอมเกดขนด

39

สถานทและระยะเวลาทาการวจย

สถานท

หองปฏบตการจลชววทยา สายวชาวทยาศาสตร คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน จงหวดนครปฐม

ระยะเวลา

เดอนมนาคม 2550 – ตลาคม 2550

40

อปกรณ และวธการทดลอง

อปกรณ และสารเคม

สารเคม

1. ไคโตซาน 2. กรดอะซตก 3. โซเดยม ไตรโพลฟอสเฟต (Sodium Tripolyphosphate; TPP) 4. กรดไฮโดรคลอรก 5. โซเดยมไฮดรอกไซด 6. สรมาซอล นาว บล อารจบ 7. สรมาซอล เร ด อาร จบ 8. สรแอกทฟเมกซกนเรด 9. นากลนทผานการฆ าเชอ

อปกรณ

1. เครอง pH meter (model 550) 2. เครอง UV/Visible spectrophotometer (Ultrospec 3000) 3. Haemacytometer counting chamber 4. เครอง Illuminated refrigerated incubator shaker 5. เครอง High speed centrifuge (sorvall RC 26 Plus) 6. เครอง Microcentrifuge (Mikro 24-48) 7. เครอง Lyophilized (DW 3) 8. เครอง Bio-Freezer 9. เครอง Laminar flow 10. เครอง Vortex 11. เขมฉดยาและหวเขมเกจ 20 12. ผาขาวบาง

41

13. อปกรณ พนฐานทางวทยาศาสตร

จลนทรย

Saccharomyces cerevisiae (เปนกากยสตซงไดรบความอนเคราะห จากโครงการผลตไวนของคณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร) รบมาจากการผลตไวนในขนตอนการหมกเสรจสนแลวอายประมาณ 3 เดอนและเปนเชอทไมมชวต เกบเชอโดยการปนลางในสารละลายกรดไฮโดรคลอลกเขมขน 1 เปอรเซนตและนาในเครอง High speed centrifuge (sorvall RC 26 Plus)

42

วธการทดลอง

1. การเตรยมสารละลายสย อมผา

1.1 การเตรยมสารละลายสยอมผารมาซอล เรด อารจบ (RR) ความเขมขน 10 กรม/ลตร นาส RR 0.5 กรม ละลายในนากลน 50 มลลลตร กวนผสมใหสยอมผาละลายจนหมด จากนนใสในขวด ปรบปรมาตรขนาด 100 มลลลตร เตมนากลนจนมปรมาตร 100 มลลลตร กลบขวดขนลงใหสารละลาย ผสมเขากนเปนเนอเดยว ไดสารละลายสแดง

1.2 การเตรยมสารละลายสยอมผารแอกทฟ เมกซกน เรด (RM) ความเขมขน 10 กรม/ลตร นาส RM 0.5 กรม ละลายในนากลน 50 มลลลตร กวนผสมใหสยอมผาละลายจนหมด จากนนใสในขวดปรบปรมาตรขนาด 100 มลลลตร เตมนากลนจนมปรมาตร 100 มลลลตร กลบขวดขนลงใหสารละลาย ผสม เขากนเปนเนอเดยว ไดสารละลายสสมแดง

1.3 การเตรยมสารละลายสยอมผารมาซอล นาว บล อารจบ (RB) ความเขมขน 10 กรม/ลตร นาส RB 0.5 กรม ละลายในนากลน 50 มลลลตร กวนผสมใหสยอมผาละลายจนหมด จากนนใส ในขวดปรบปรมาตรขนาด 100 มลลลตร เตมนากลนจนมปรมาตร 100 มลลลตร กลบขวดขนลงใหสารละลาย ผสม เขากนเปนเนอเดยว ไดสารละลายสนาเงน

2. การเตรยมสารละลายมาตรฐาน

เตรยมความเขมขนของสารละลายมาตรฐานของสยอมแตละชนด (ตารางท 9) จากนนนา

สารละลายตวอยางทไดไปสแกนหาคาการดดกลนแสง (Absorbance) ดวยเครองสเปกโตรโฟโต มเตอร UV/Visible spectrophotometer รน Ultrospec 3000 เปนความยาวคลนทสารละลายสยอม RR, RM และ RB ดดซบแสงไดมากทสด ไดแก 518, 512 และ 605 นาโนเมตร ตามลาดบ จากนนนาสารละลายมาตรฐานทเตรยมไวตามตารางท 9 มาวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน ของสแตละชนดแลวนาไปเขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวางความเขมขนสยอมผากบคาการ ดดกลนแสง

43

ตารางท 9 ความเขมขนทใชในการเตรยมสารละลายมาตรฐาน

ความเขมขนสารละลายมาตรฐาน (มลลกรม/ลตร) ปรมาตรรวม (มลลลตร) 10 50 20 50 30 50 40 50 50 50

3. การเตรยมสารละลายไคโตซาน

ชงไคโตซาน 0.3 กรม ละลายในสารละลายกรดอะซตก เขมขน 3 % ปรมาตร 10 มลลลตร

กวนสารละลายดวยเครองกวนแมเหลกไฟฟา (คอยๆ เตมไคโตซานลงในกรดทละนอยจนกวาไคโตซานจะละลายหมด) 4. การเตรยมเมดเจลไคโตซาน

4.1 การเตรยมเมดเจลชดควบคม (ปราศจากเชอ)

สารละลายไคโตซานในกรดอะซตก 10 มลลลตร หยดลงบนสารละลายไตรโพลฟอสเฟต

(TPP) 80 มลลลตร เขมขน 2% ปนกวนทงไว 24 ชวโมง จากนนลางดวยนากลนทผานการฆาเชอ 400 มลลลตร แชแขงทอณหภม - 70 องศาเซลเซยส 24 ชวโมงแลวนาไปทาแหงดวยเครอง Lyophilized จนแหงสนท

4.2 การเตรยมเมดเจลไคโตซานตรง

สารละลายไคโตซานในกรดอะซตก 10 มลลลตร เตมมวลชวภาพยสตผงบดละเอยด 0.02 กรม หยดลงบนสารละลายไตรโพลฟอสเฟต (TPP) 80 มลลลตร ปนกวนทงไว 3 ชวโมง จากนนลาง ดวยนากลนทผานการฆาเชอ 400 มลลลตร ลางดวย นากลนทผานการฆาเชอ 400 มลลลตร แชแขงทอณหภม - 70 องศาเซลเซยส 24 ชวโมงแลว นาไปทาแหงดวยเครอง Lyophilized จนแหงสนท

44

5. การเตรยมมวลชวภาพเชอยสตผง

กากยสตทไดจากการผลตไวน กรองดวยผาขาวบางเพอเอาเศษผลไมออกจากนนนาเข าเครอง ป นเหวยงทอณหภม 4 องศาเซลเซยส 8,000 รอบ/นาท เป นเวลา 10 นาท (ทาซา 3 ครง) แลวปนเหวยงลางดวย กรด HCl เขมขน 1 เปอรเซนต ทอณหภม 4 องศาเซลเซยส 8,000 รอบ/นาท เป นเวลา 1 ชวโมง แช แขงทอณหภม - 70 องศาเซลเซยส 24 ชวโมงแล วนาไปทาแหงด วยเครอง Lyophilized จนแห งสนท จากนนบดใหเป นผงละเอยดแลวรอนทตะแกรงรอนความละเอยด 210 ไมโครเมตร

6. การศกษาหาสภาวะค าพเอชทเหมาะสมในการลดค าความเข มข นของสย อมผ าประเภทรแอกทฟ ในกระบวนการดดซบด วยมวลชวภาพเชอยสตและเมดเจลไตโตซานชดควบคม

6.1 สารละลายสยอมผารมาซอล เรด อารจบ (RR)

ปเปตสารละลายสยอมผา 0.25 มลลลตรจาก stock ความเขมขน 10 กรม/ลตร (ขอ 1) ใสในขวดปรมาตรขนาด 50 มลลลตร เตมนากลนจนมปรมาตร 50 มลลลตร กลบขวดขนลงให สารละลายผสมเขากนเปนเนอเดยว ซงจะมความเขมขนสดทายเทากบ 50 มลลกรม/ลตร ดดใสใน ขวดรปชมพ 20 มลลลตร ปรบพเอชดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรก 3 % และ สารละลาย โซเดยมไฮดรอกไซด 3 % เพอใหคาพเอชสารละลายมคาตงแต 1- 10 จากนนใสมวลชวภาพเชอยสต ผง 0.02 กรม นาไป บมในเครองเขยานาน 1 ชวโมง วดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 518 นาโนเมตร บนทกผล จากนนเขยนกราฟความสมพนธระหวางคาการดดกลนแสงและพเอชและทาการทดลองซาเหมอนเดมแตใชเมดเจลไคโตซานชดควบคมแทนมวลชวภาพยสตผง

6.2 การเตรยมสารละลายสยอมผารแอกทฟ เมกซกน เรด (RM)

ปเปตสารละลายสยอมผา 0.25 มลลลตร จาก stock ความเขมขน 10 กรม/ลตร (ขอ 1) ใสในขวดปรมาตรขนาด 50 มลลลตร เตมนากลนจนมปรมาตร 50 มลลลตร กลบขวดขนลงให สารละลายผสม เขากนเปนเนอเดยว ซงจะมความเขมขนสดทายเทากบ 50 มลลกรม/ลตร ดดใสใน ขวดรปชมพ 20 มลลลตร ปรบพเอชดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรก 3 % และ สารละลาย โซเดยมไฮดรอกไซด 3 % เพอใหคาพเอชสารละลายมคาตงแต 1- 10 จากนนใสมวลชวภาพเชอยสต ผง 0.02 กรม นาไปบมในเครองเขยานาน 1 ชวโมง วดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 512 นา โนเมตร บนทกผล จากนนเขยนกราฟความสมพนธระหวางคาการดดกลนแสงและพเอช และทาการทดลองซาเหมอนเดม

45

แตใชเมดเจลไคโตซานชดควบคมแทนมวลชวภาพยสตผง 6.3 การเตรยมสารละลายสยอมผารมาซอล นาว บล อารจบ (RB)

ปเปตสารละลายสยอมผา 0.25 มลลลตร จาก stock ความเขมขน 10 กรม/ลตร (ขอ 1) ใสในขวดปรมาตรขนาด 50 มลลลตร เตมนากลนจนมปรมาตร 50 มลลลตร กลบขวดขนลงให สารละลายผสม เขากนเปนเนอเดยว ซงจะมความเขมขนสดทายเทากบ 50 มลลกรม/ลตร ดดใสใน ขวดรปชมพ 20 มลลลตร ปรบพเอชดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรก 3 % และ สารละลาย โซเดยมไฮดรอกไซด 3 % เพอใหคาพเอชของสารละลายมคาตงแต 1- 10 จากนนใสมวลชวภาพ เชอยสต 0.2 กรม นาไปบมในเครองเขยานาน 1 ชวโมง วดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 605 นาโนเมตร บนทกผล จากนนเขยนกราฟความสมพนธระหวางคาการดดกลนแสงและพเอชและทาการทดลองซาเหมอนเดมแตใชเมดเจลไคโตซานชดควบคมแทนมวลชวภาพยสตผง

7. การทดสอบการลดค าความเข มข นของสย อมประเภทรแอกทฟทระดบความเข มข นทแตกต างกน โดยกระบวนการดดซบด วยมวลชวภาพราผงและมวลชวภาพยสตผงตรงในเมดเจลไคโตซาน

ปรบปรมาตรสารละลายด วยนากลนจนมปรมาตรตามทกาหนดในตารางท 10 กลบขวดขน

ลงให สารละลายผสมเข ากนเป นเนอเดยว ดดใส ขวดรปชมพ 20 มลลลตร ปรบพเอชให เหมาะสมกบการดดซบซงกคอค าพเอชททดลองได ในข อท 6

จากนนดดใส ในขวดรปชมพ 20 มลลลตร ชงเมดเจลไคโตซานหรอเจลไคโตซานตรงและ

มวลชวภาพยสต 0.02 กรม ใส ลงในขวดรปชมพทกระดบความเข มข น บมในเครองเขย า ทาการเกบตวอยางเป น ชวงๆ แลวปนเหวยงท 10,000 รอบ/นาท เป นเวลา 10 นาท นาสวนใสทไดไปทาการวดคาดดกลนแสง บนทกคาทได เขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวางเวลากบความเขมขนของสยอมทาเชนเดยวกนทง 3 ชนดส

46

ตารางท 10 ปรมาตรทใช ในการเตรยมสารละลาย

ความเขมขนสารละลาย ปรมาตรสารละลายมาตรฐาน ปรมาตรรวม (มลลลตร)มาตรฐาน (มลลกรม/ลตร) (มลลลตร)

50 0.25 50 100 0.50 50 150 0.75 50 200 1.00 50 250 1.25 50 300 1.50 50 350 1.75 50 400 2.00 50

47

ผลและวจารณ

1. เมดเจลไคโตซานชดควบคม

จากการทดลองเมอนาไคโตซานละลายในสารละลายกรดอะซตกจะมความหนด เมอทาการหยดสารละลายไคโตซานในสารละลายโซเดยมไตรโพลฟอสเฟตพบวาสารละลายไคโตซานเกดการฟอรมตวเปนเมดเจลไคโตซานทมลกษณะเปนเมดเจลคอนขางกลม ขนาดเสนผานศนย กลางประมาณ 2 มลลเมตร สขาวขน มความเสถยรในสารละลายโซเดยมไตรโพลฟอสเฟต (ภาพท 6)

เมอนาเมดเจลไคโตซานเขาสกระบวนการทาแหงดวยเครอง Lyophilized พบวาเมดเจล

ไคโตซานทไดนนมลกษณะเปลยนแปลงไปคอ เกดการสญเสยนาทาใหเมดเจลไคโตซานเกดการหดตว ขนาด รปรางและนาหนกเปลยนแปลงไป ไมคงลกษณะทรงกลมเหมอนกอนจะเขาสกระบวนการทาแหง มเสนผานศนยกลางประมาณ 1 มลลเมตร

ภาพท 6 เมดเจลไคโตซานชดควบคมหลง Lyophilized

48

2. เมดเจลไคโตซานตรง

จากการทดลองเมอทาการผสมมวลชวภาพยสต 0.02 กรมลงไปในสารละลายไคโตซาน

หยดลงสารละลายโซเดยมไตรโพลฟอสเฟต พบวา สารละลายไคโตซานทมมวลชวภาพยสตสามารถฟอรมพนธะเกดเปนเมเจลไคโตซานขนไดเชนเดยวกบเมดเจลไคโตซานชดควบคม เรยกเมดเจลไคโตซานทตรงมวลชวภาพยสตไวภายในวา เมดเจลไคโตซานตรง มเสนผาศนยกลางประมาณ 3 มลลเมตร

เมอนาเมดเจลไคโตซานตรงเขาสกระบวนการทาใหแหงดวยเครอง Lyophilized พบวา

เมดเจลไคโตซานทไดนนมลกษณะเปลยนแปลงไปคอ ลกษณะคอนขางกลมมเสนผาศนยกลางประมาณ 2 มลลเมตร

ภาพท 7 เมดเจลไคโตซานตรงหลง Lyophilized

49

3. มวลชวภาพยสตผง

เมอนากากไวนมาทาการปนลางเอาเซลลยสต แลวนาเขาสกระบวนการทาใหแหงดวยเครอง Lyophilized เพอทาการระเหยนาออกจากเซลลยสต แลวทาการบดใหเปนผงละเอยดดงภาพท 8 เมอบดใหละเอยดแลวนามวลชวภาพยสตผงดงภาพท 8 ไปรอนบนตะแกรงทมความละเอยด 210 ไมโครเมตร เพอทาการทดสอบประสทธภาพในการดดซบสรแอกทฟในขนตอนตอไป

ภาพท 8 มวลชวภาพยสต

4. ผลการศกษาสภาวะพเอชทเหมาะสมในการลดคาความเขมขนของสยอมผาประเภทรแอกทฟในกระบวนการดดซบดวยมวลชวภาพยสตผงและเมดเจลไคโตซานชดควบคม

จากการทดลองเพอหาพเอชในสารละลายทเหมาะสมตอการดดซบสยอมประเภทรแอกทฟ

โดยใชระดบพเอชตงแต 1-10 พบวา สยอมในสภาวะกรดทระดบพเอชตงแต 2-3 มการดดซบทดกวาสยอมทอยในสภาวะทเปนดาง ดงนนพเอชทเหมาะสมตอการดดซบ ไดแก พเอชตงแต 2-3 ดงแสดงในภาพ 9 และ 10 แตคาพเอชทมความเปนกรดสงจะมผลตอการทดลองในขนตอนอนเนองจากไคโตซานสามารถละลายไดดในสภาวะกรดและคาทไดจากการทดลองนจะนาไปใชในการทดลองขนตอไปทมความเกยวของกบไคโตซาน ดงนนจงมการเลอกพเอช 3 เปนสภาวะทเหมาะสมตอกระบวนการดดซบในการลดคาความเขมขนของสยอม

เมอเปรยบเทยบคาพเอชทเหมาะสมทไดจากการทดลองเทยบกบงานวจยอนพบวา คาพเอช

ของงานวจยทใชมวลชวภาพยสตในการดดซบสยอมประเภทรแอกทฟมคาพเอช 3 ซงมคาประมาณเดยวกบทไดจากการทดลองดงนนจงมการเลอกพเอช 3 ใชในการทดลอง

50

0

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

การดดซบสรแอกทฟ

(mg/

l)

พเอช

ภาพท 9 พเอชทมผลตอการดดซบสรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตผง ภาพท 9 พเอชทมผลตอการดดซบสรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตผง

51

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

การดดซบสรแอกทฟ

(mg/

l)

พเอช

ภาพท 10 พเอชทมผลตอการดดซบสรแอกทฟดวยเมดเจลไคโตซานชดควบคม

5. การทดสอบการลดคาความเขมขนของสยอมประเภทรแอกทฟทระดบความเขมขนทแตกตางในกระบวนการดดซบ

การทดสอบไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟของมวลชวภาพยสตผงและมวลชวภาพ

ยสตตรงในเมดเจลไคโตซานเปนการศกษาความสามารถในการดดซบสรแอกทฟของตวดดซบทง 2 ประเภท โดยศกษาสมดลการดดซบ (Equilibrium test) เพอหาเวลาสมผสทเหมาะสมกบการดดซบสยอมประเภทรแอกทฟทง 3 ชนด ของตวดดซบทง 2 ประเภท และสามารถคานวณหาคาความสามารถในการดดซบสยอมรแอกทฟของตวดดซบแตละประเภท

จากการทดสอบไอโซเทอมการดดซบสยอมประเภทรแอกทฟของสารดดซบดวยมวล

ชวภาพยสตผงพบวา ไอโซเทอมการดดซบแบบเฟรนดลคซ เหมาะสาหรบนามาใชในการพจารณาการดดซบของสรแอกทฟ เมกซกน เรด สวนไอโซเทอมการดดซบแบบแลงมวรเหมาะสาหรบนามาใชในการพจารณาการดดซบของสรมาซอล เรด อารจบและสรมาซอล นาวบล อารจบ ดงแสดงในตารางท 11

52

จากการทดสอบไอโซเทอมการดดซบสยอมประเภทรแอกทฟของสารดดซบดวยมวล

ชวภาพยสตตรงพบวา ไอโซเทอมการดดซบแบบแลงมวร เหมาะสาหรบนามาใชในการพจารณาการดดซบของสรมาซอล เรด อารจบ สาหรบสรแอกทฟ เมกซกน เรดและสรมาซอล นาว บล อารจบสามารถใชทงสองไอโซเทอมในการพจารณาการดดซบ ดงแสดงในตารางท 12

โดยเลอกจากคาความเชอมน (R2) ทไดจากการทดสอบการดดซบ ซงจากการทดสอบไอโซ

เทอมการดดซบแบบเฟรนดลคซนจะสามารถหา คาคงทสมพนธกบความสามารถในการดดซบของสารดดซบ (Kf) และคาคงทสมพนธกบพลงงานดดซบ (n) ได เพอใชในการเปรยบเทยบความสามารถในการดดซบของสารดดซบแตละชนดวาสารดดซบชนดใดมความสามารถและเปนไปไดในทางอตสาหกรรม เพอใชในกระบวนการดดซบแบบตอเนองตอไป

การศกษาสมดลการดดซบ เปนการศกษาเพอหาระยะเวลาสมผส (Contact time) ท

เหมาะสมในการดดซบ ผลการศกษาพบวา ปฏกรยาการดดซบจะเกดขนอยางรวดเรวในระยะเวลาชวยแรกและจะลดลงจนความเขมขนของสยอมรแอกทฟคงทไมเกดการดดซบอกทจดนเรยกวา จดสมดลการดดซบ (Equilibrium point) ซงทจดนอตราการดดซบจะเทากบอตราการคาย ดงนนความเขมขนของสรแอกทฟทถกดดซบจะคงทไมเกดการเปลยนแปลง ซงระยะเวลาทเหมาะสม คอ ระยะเวลาตงแตเรมปฏกรยาจนกระทงเขาสสมดลของการดดซบ เมอถงสมดลของการดดซบสรแอกทฟแลวการเพมระยะเวลาในการดดซบจะไมมผลตออตราการเพมการดดซบไดอก

สารดดซบทใชในการศกษาสมดลการดดซบไดแก มวลชวภาพยสตผงและมวลชวภาพยสต

ตรงในเมดเจลไคโตซาน โดยใชนาหนกสารดดซบเพยงคาเดยว คอ 0.02 กรม ทพเอช 3 คาพารามเตอรททาการวเคราะหไดแก สรแอกทฟเมกซกน เรด,สรมาซอล เรด อารจบและสรมาซอล นาว บล อารจบ ซงมความเขมขนเรมตนของสเทากบ 10 กรม/ลตร โดยใชความเขมขนทแตกตางในการทดสอบการดดซบของมวลชวภาพยสตผงและมวลชวภาพยสตตรงในเมดเจลไคโตซานไดแก ความเขมขน 50-200 มลลกรม/ลตรและความเขมขน 50-400 มลลกรม/ลตร ในการทดลอง

53

6.1 เมดเจลไคโตซานชดควบคม

จากการทดสอบการดดซบสยอมทระดบความเขมขน 50-200 มลลกรม/ลตร พเอช 3 ดวยเมดเจลไคโตซานชดควบคม พบวา เมดเจลไคโตซานชดควบคมมประสทธภาพในการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรด ไดดทสด รองลงมา คอ สรมาซอล นาว บล อารจบ และสรมาซอล เรด อารจบ ตามลาดบ สามารถทราบประสทธภาพในการดดซบไดจากคา q ทไดจากการเขยนกราฟดงภาพท 11

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 50 100 150 200 250

Ceq

q

Red Blue Mexican red

ภาพท 11 ประสทธภาพในการดดซบสยอมรแอกทฟของเมดเจลไคโตซาน

54

6.2 มวลชวภาพยสตผง จากการทดสอบการดดซบสยอมทระดบความเขมขน 50-200 มลลกรม/ลตร พเอช 3

ดวยมวลฃวภาพยสตผง พบวา มวลชวภาพยสตผงมประสทธภาพในการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรด ไดดทสด รองลงมา คอ สรมาซอล นาว บล อารจบและสรมาซอล เรด อารจบ ตามลาดบ สามารถทราบประสทภาพในการดดซบไดจากคา q ทไดจากการเขยนกราฟดงภาพท 12

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 50 100 150 200 250

Ceq

q

Red Blue Mexican red

ภาพท 12 ประสทธภาพในการดดซบสยอมรแอกทฟของมวลชวภาพยสตผง

ผลการศกษาเวลาสมผสตอการดดซบสยอมทง 3 ชนด สามารถอธบายตามภาพท 14-16 ดงตอไปน

จากภาพท 13 พบวาจดสมดลของการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรด ทง 3 ระดบความ

เขมขนจะเขาสสมดลพรอมกน โดยทถงจดสมดลของการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรด จะอยทประมาณ 24 ชวโมง

55

จากภาพท 14 พบวาจดสมดลของการดดซบสรมาซอล นาว บล อารจบทระดบความความเขมขน 50 มลลกรม/ลตร จะเขาสสมดลเรวทสดโดยจะถงจดสมดลของการดดซบอยประมาณนาทท 120 สวนทความเขมขน 100 มลลกรม/ลตร และความเขมขน 200 มลลกรม/ลตร จะเขาสสมดลประมาณ 24 ชวโมง

จากภาพท 15 พบวาจดสมดลของการดดซบสรมาซอล เรด อารจบทง 3 ระดบความเขมขน

จะเขาสสมดลพรอมกน โดยทถงจดสมดลของการดดซบสรมาซอล เรด อารจบ จะอยทประมาณ 24 ชวโมง

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 30 60 120 180 240 1440 2880Time (minute)

q (m

g/g)

50 100 200

ภาพท 13 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรดของมวลชวภาพยสตผง

56

0

20

40

60

80

100

120

140

0 30 60 120 180 240 1440 2880Time (minute)

q (m

g/g)

50 100 200

ภาพท 14 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรมาซอล นาว บล อารจบของมวลชวภาพยสตผง

ภาพท 15 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรมาซอล เรด อารจบของมวลชวภาพยสตผง

0

20

40

60

80

100

120

0 30 60 120 180 240 1440 2880Time (minute)

q (m

g/g)

50 100 200

เมอเปรยบเทยบจดสมดลการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรด,สรมาซอล นาว บล อารจบ

57

และสรมาซอล เรด อารจบ ของการดดซบดวยมวลชวภาพยสตผงจากภาพท 14-16 สรปไดวา จดสมดลของการดดซบสรแอกทฟทง 3 ชนดสทมความเขมขน 50 มลลกรม/ลตร จะเกดขนเรวทสด รองลงมาคอทระดบความเขมขน 100 มลลกรม/ลตรและทความเขมขน 200 มลลกรม/ลตร

สามารถอธบายผลการดดซบสยอมของมวลชวภาพยสตผงดวยไอโซเทอมแลงมวและไอโซ

เทอมเฟรนดลคซโดยการเขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวาง 1/q กบ 1/Ceq และ ln q กบ ln Ceq

ดงแสดงในภาพท 16 และภาพท 17

คาคงทไอโซเทอมและคาทมากทสดในการดดซบของสแตละชนดแสดงในตารางท 13รวมถงไอโซเทอมแลงมวรและไอโซเทอมเฟรนดลคซ

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025

1/Ceq

1/q

Red Blue Mexican red

ภาพท 16 แลงมวรไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตผง

ตารางท 11 สมการเสนตรงแลงมวรไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตผง

สรแอกทฟเมกซกน เรด Y = 1.10429X + 0.004 สรมาซอล นาว บล อารจบ Y = 0.8286X + 0.003 สรมาซอล เรด อารจบ Y = 0.6714X + 0.0065

58

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.5 1 1.5 2 2

ln Ceq

ln q

Red Blue Mexican red

.5

ภาพท 17 เฟรนดลคซไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตผง

ตารางท 12 สมการเสนตรงเฟรนดลคซไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตผง

สรแอกทฟเมกซกน เรด Y = 0.5X + 0.8533 สรมาซอล นาว บล อารจบ Y = 0.65X + 0.63 สรมาซอล เรด อารจบ Y = 0.85X + 0.25

59

ตารางท 13 คาคงทการดดซบดวยมวลชวภาพยสตผง

สยอม คาคงทการดดซบของแลงมวร คาคงทของการดดซบของเฟรนดลคซ qmax b R2 Kf n R2

รมาซอล เรด อารจบ 154 0.0097 0.9986 7.1334 2.00 0.9768 รมาซอล นาว บล อารจบ 333 0.0036 0.9689 4.2657 1.53 0.9119 รแอกทฟ เมกซกน เรด 250 0.0035 0.7033 1.7782 1.17 0.9897

qmax คอ ปรมาณสงสดของตวถกดดซบทสามารถดดซบแบบ monolayer ต อนาหนกตวดดซบ (มลลกรมต อกรมตวดดซบ) b คอ สมประสทธของการดดซบ

Kf คอ ค าคงททสมพนธ กบความสามารถในการดดซบ n คอ คาคงทสมพนธกบพลงงานของการดดซบ R2 คอ คาความเชอมน

60

6.3 มวลชวภาพยสตตรง จากการทดสอบการดดซบสยอมทระดบความเขมขน 50-400 มลลกรม/ลตร พเอช 3 ดวย

มวลชวภาพยสตตรง พบวา มวลชวภาพยสตตรงมประสทธภาพในการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรด ไดดทสด รองลงมา คอ สรมาซอล นาว บล อารจบและสรมาซอล เรด อารจบ ตามลาดบ สามารถทราบประสทธภาพในการดดซบไดจากคา q ทไดจากการเขยนกราฟ

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Ceq

q

Red Blue Mexican red

ภาพท 18 ประสทธภาพในการดดซบสยอมรแอกทฟของมวลชวภาพยสตตรง

ผลการศกษาเวลาสมผสตอการดดซบสยอมทง 3 ชนด สามารถอธบายตามภาพท 19-21

ดงตอไปน จากภาพท 19 พบวาจดสมดลของการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรด ทง 3 ระดบความ

เขมขนจะเขาสสมดลพรอมกน โดยทถงจดสมดลของการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรด จะอยทประมาณ 24 ชวโมง

จากภาพท 20 พบวาจดสมดลของการดดซบสรมาซอล นาว บล อารจบ ทง 3 ระดบความเขมขนจะเขาสสมดลพรอมกน โดยทถงจดสมดลของการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรด จะอยทประมาณ 24 ชวโมง

61

จากภาพท 21 พบวาจดสมดลของการดดซบสรมาซอล เรด อารจบทระดบความเขมขน 50 มลลกรม/ลตร และทความเขมขน 100 มลลกรม/ลตรจะเขาสสมดลเรวทสดโดยจะถงจดสมดลของการดดซบสรมาซอล เรด อารจบจะอยประมาณนาทท 240 และความเขมขนท 200,300,400 จะเขาสสมดลอยทประมาณ 24 ชวโมง

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 30 60 120 180 240 1440 2880

Time (minute)

q (m

g/g)

50 100 200 300 400

ภาพท 19 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรดของมวลชวภาพยสตตรง

62

050

100150200250300350400

0 30 60 120 180 240 1440 2880

Time (minute)

q (m

g/g)

50 100 200 300 400

ภาพท 20 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรมาซอล นาว บล อารจบของมวลชวภาพยสตตรง

0

50

100

150

200

250

300

0 30 60 120 180 240 1440 2880

Time (minute)

q (m

g/g)

50 100 200 300 400

ภาพท 21 ผลของเวลาสมผสตอการดดซบสรมาซอล เรด อารจบของมวลชวภาพยสตตรง

63

เมอเปรยบเทยบจดสมดลการดดซบสรแอกทฟเมกซกน เรด,สรมาซอล นาว บล อารจบและสรมาซอล เรด อารจบ ของการดดซบดวยมวลชวภาพยสตผงจากภาพท 19-21 สรปไดวา จดสมดลของการดดซบสรแอกทฟทง 3 ชนดสทมความเขมขน 50 มลลกรม/ลตร จะเกดขนเรวทสด รองลงมาคอทระดบความเขมขน 100,200,300,400 มลลกรม/ลตร

สามารถอธบายผลการดดซบสยอมของมวลชวภาพยสตผงดวยไอโซเทอมแลงมวและไอโซ

เทอมเฟรนดลคซโดยการเขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวาง 1/q กบ 1/Ceq และ ln q กบ ln Ceq

ดงแสดงในภาพท 22 และภาพท 23

คาคงทไอโซเทอมและคาทมากทสดในการดดซบของสแตละชนดแสดงในตารางท 16 รวมถงไอโซเทอมแลงมวรและไอโซเทอมเฟรนดลคซ

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025

1/Ceq

1/q

Red Blue Mexican red

ภาพท 22 แลงมวรไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตตรง ตารางท 14 สมการเสนตรงแลงมวรไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตตรง

สรแอกทฟเมกซกน เรด Y = 0.9899X + 0.002 สรมาซอล นาว บล อารจบ Y = 0.9899X + 0.002 สรมาซอล เรด อารจบ Y = 0.8682X + 0.0021

64

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

ln Ceq

ln q

Red Blue Mexican red

ภาพท 23 เฟรนดลคซไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตตรง

ตารางท 15 สมการเสนตรงเฟรนดลคซไอโซเทอมการดดซบสยอมรแอกทฟดวยมวลชวภาพยสตผง

สรแอกทฟเมกซกน เรด Y = 0.9721X + 0.0419 สรมาซอล นาว บล อารจบ Y = 0.9721X + 0.0419 สรมาซอล เรด อารจบ Y = 0.6669X + 0.6322

ตารางท 16 คาคงทการดดซบดวยมวลชวภาพยสตตรง

สยอม คาคงทการดดซบของแลงมวร คาคงทของการดดซบของเฟรนดลคซ qmax b R2 Kf n R2

รมาซอล เรด อารจบ 476 0.0024 0.9201 4.2874 1.49 0.7105 รมาซอล นาว บล อารจบ 500 0.0002 0.9999 1.1012 1.02 0.9996 รแอกทฟ เมกซกน เรด 500 0.0002 0.9999 1.1012 1.02 0.9996

65

จากตารางท 13 และ 16 แสดงคาคงทของไอโซเทอมการดดซบแบบแลงมวรและเฟรน ดลคซเมอพจารณาคาคงทของไอโซเทอมการดดซบสรแอกทฟทง 3 ชนดสของตวดดซบทง 2 ประเภท พบวา คาคงทสมพนธกบความสามารถในการดดซบของสารดดซบ (Kf) ในไอโซเทอมการดดซบแบบเฟรนดลคซของมวลชวภาพยสตผงและมวลชวภาพยสตตรงในเมดเจลไคโตซาน โดยสรแอกทฟเมกซกน เรด มคาเทากบ 1.7782 และ 1.1012 ตามลาดบ สรมาซอล นาว บล อารจบ มคาเทากบ

และ 1.1012 ตามลาดบ และสรมาซอลเรด อารจบ มคาเทากบ 7.1334 และ 4.2874 ตามลาดบ ซงคา Kf ในไอโซเทอมการดดซบสรแอกทฟจะแสดงถงความสามารถในการดดซบสของสารดดซบ ดงนนมวลชวภาพยสตผงและมวลชวภาพยสตตรงในเมดเจลไคโตซานมความสามารถในการดดซบสรแอกทฟไดดพอ ๆ กน

คาคงทสมพนธกบพลงงานของการดดซบ (n) ในไอโซเทอมการดดซบสแบบเฟรนดลคซของมวลชวภาพยสตผงและมวลชวภาพยสตตรงในเมดเจลไคโตซาน โดยสรแอกทฟเมกซกน เรด มคาเทากบ 2.0 และ 1.49 ตามลาดบ สรมาซอล นาว บล อารจบ มคาเทากบ 1.53 และ 1.02 ตามลาดบ และสรมาซอลเรด อารจบ มคาเทากบ 1.17 และ 1.02 ตามลาดบ โดยคา n ของไอโซเทอมการดดซบสรแอกทฟแบบมวลชวภาพยสตผงมคามากกวามวลชวภาพยสตทตรงในเมดเจลไคโตซานและมากกวา 1 ซงหมายคถงการดดซบทด (Favourable Adsorption) แสดงวามวลชวภาพยสตผงมความสามารถในการดดซบสรแอกทฟดกวามวลชวภาพยสตทตรงในเมดเจลไคโตซาน นาจะเปนผลมาจากทมวลชวภาพยสตทตรงในเมดเจลไคโตซานมความหนาแนนของไคโตซานจงมผลตอการดดซบทนอยกวาใชมวลชวภาพยสตเนองจากผลการดดซบของไคโตซานนนมการดดซบไดนอยกวามวลชวภาพยสตดผลของการดดซบไดจากภาพท 9 และ ภาพท 10

66

เอกสารและสงอางอง

โกมล เอยมเสมอ. 2541. ประสทธภาพในการกาจดสของสย อมรแอกทฟชนดอะโซโดยกระบวน การเอสบอาร แบบแอนแอโรบกซงมและไม มสารอาหารทส งเสรมกระบวนการอ บพอาร . วทยานพนธปรญญาโท. จฬาลงกรณมหาวทยาลย, กรงเทพฯ.

จราภรณ เชาวลตสขมาวาส. 2544. ไคตน-ไคโตซาน สารมหศจรรย จากธรรมชาต. Lab.Today. ฉบบเดอนตลาคม.

ธรวทย ทบทอง. 2541. การดดซบไอออนโลหะหนกในนาเสยด วยวสดชวมวลเหลอทงทถกตรง เป นเมด. ปรญญานพนธ ปรญญาวศวกรรมศาสตร มหาบณฑต. ภาควชาวศวกรรมเคม คณะ วศวกรรมศาสตร เคม มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกล าธนบร, กรงเทพฯ. นนทยา ยานเมศ. 2539. ความเป นพษและมลพษของสย อมและสารเคมทใช ในอตสาหกรรมสงทอ. คลเลอร เวย 1(6) (ม.ค.-เม.ย. 39) : 27-41.

ป ยะบตร วานชพงษ พนธ . 2544. การประยกต ใช สารไคตน/ไคโตซานจบนามนป โตรเลยมทใช แล วเพอการย อยสลายทางชวภาพ. รายงานฉบบสมบรณ . ภาควชาวศวกรรมเคม. คณะ วศวกรรมศาสตร เคม. มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกล าธนบร, กรงเทพฯ.

วรนนต นาคบรรพต. 2543. Thioureation of Chalocopyrite Ore and Gold - Thiourea Adsorption by Chlorella Vulagaris and Rice Husk. วทยานพนธ ปรญญา วทยาศาสตร ดษฎบณฑต สายวชาเทคโนโลยชวภาพ คณะทรพยากรชวภาพและ เทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกล าธนบร, กรงเทพฯ. วไลลกษณ เชดสข. 2544. การนาโลหะนกเกลจากนาล างชนงานทผ านกระบวนการชบโลหะ กลบมาใช ใหม โดยใช แกลบ.วทยานพนธ ปรญญาวทยาศาสตร มหาบณฑต สายวชา เทคโนโลยชวภาพ คณะทรพยากรชวภาพและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอม เกล าธนบร.

67

สวล จนทร กระจ าง. 2544. การประยกต ใช สาร, น. 13-15 ใน เรองน าร ไคตน-ไคโตซาน. ศนย เทคโนโลยโลหะและวสดแห งชาต, กรงเทพฯ.

อากร เธยรววฒน . 2540. การศกษาวธทเหมาะสมในการตรวจสอบหม เบนซดนในสทมหม อะโซ ต องห ามสาหรบผลตภณฑ สงทอ. วทยานพนธ ปรญญาโท. มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอม ธนบร, กรงเทพฯ. Benjamin, R.K. 1973. Laboulbeniomycetes. In The fungi. Vol. 4. A.Eds., G.C. Ainsworth, F.K. Sparrow, and A.S. sussman. Academic Press, New York. Clover, B. 1993. Dyes, Natural. In Environmental Chemistry, Encyclopedia of Chemical Technology Kirk-Othmer. 4th ed. John Wiley and Sons, Inc., New York. Crawford, L.R. and Crawford, L.D. 1996. Bioremediation: Principle and Applications. Cambridge University Press.

Faust, S.D. and Aly, O.M. 1987. Adsorption Process for Water Treatment. Butterworth. New York. Hao, O.J., H. Kim and P. C. Chaing. 2000. Decolorization of wastewater. Environ. Sci. Technol. 30(4) : 449-505. Henry, L. Ehrlich. and Corale L. Brierley. 1990. Microbiol Mineral Recovery. McGraw- Hill. 249-320. Knorr, D. 1982. Functional properties of Chitinand Chitosan. J. Food. Sci. 47 : 593-595.

68

Laixuthai, P. and S.I. Aiba. 1998. Utilization of polysaccharide from the waste of marine products. Thailand Institute of Science and Technological Research.

McKay, G. 1996. Use of Adsorbent for the Removal of Pollutants from Wastewaters. CRC Press. New York.. 186 p.

Noll, K.E., Gounaris, V. and Hou, W.S. 1992. Adsorption Technology for Air and Water Pollution Control. United States. Ruthven, M.D. 1984. Principle of Adsorption and Adsorption process. John Wiley & sons. New York. 431 p.

Said, O.B., Shalmor, M.B. and Egila, J.N. 1993. “A note on the Binding of Nickel and Copper Ions by Cellulosic Materials”. Bioresource and Technology. Vol. 43.

Solmaz, K., Abdulkerim, K., Adil, D. and Yada, Y. 2000. “Batch removal of copper (II) and zine (II) from aqueous solutions with low-rank turkish coal”. Sepapration and Purification Technology. Vol. 18. Sundstrom, D.W. and Klei, H.B. 1979. Wastewater Treatment. Prentice-Hall. New Jersey. Volosky, B., Holan, Z.R. 1995. Biosorption of Heavy Metals. Biotechnol. Prog. 11. 235-250 Zollinger, H. 1987. Color Chemistry. Weinheim, New York. 496 p.

22 ธนวาคม 2549 http://www.doctorfungus.org/ 16 พฤศจกายน 2549 http://www.kmutt.ac.th/rippc/prog311t.htm 18 กมภาพนธ 2550

69

ภาคผนวก

70

ภาคผนวก ก

กราฟมาตรฐานสารละลายสยอมรแอกทฟ

71

0.82

0.62

0.48

0.31

0.162

y = 0.016xR2 = 0.9966

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 10 20 30 40 50 6

ความเขมขนสารละลายมาตรฐาน (mg/l)

คาการดดกลนคลนแสงท 5

12 n

m.

0

ภาพผนวกท ก1 กราฟมาตรฐานแสดงความสมพนธระหวางการดดกลนแสงกบความเขมขน สารละลายสยอมรแอกทฟเมกซกน เรด ทความยาวคลน 512 นาโนเมตร

72

5040

30

20

10

y = 0.0267xR2 = 0.9157

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 10 20 30 40 50 6

ความเขมขนสารละลายมาตรฐาน (mg/l)

คาการดดกลนแสงท

605

nm

.

0

ภาพผนวกท ก2 กราฟมาตรฐานแสดงความสมพนธระหวางการดดกลนแสงกบความเขมขน สารละลายสยอมรแอกทฟเมกซกน เรด ทความยาวคลน 605 นาโนเมตร

73

0.884

0.746

0.594

0.416

0.216

y = 0.0186xR2 = 0.9776

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 10 20 30 40 50 6

ความเขมขนสารละลายมาตรฐาน (mg/l)

คาการดดกลนคลนแสงท 5

18 n

m.

0

ภาพผนวกท ก3 กราฟมาตรฐานแสดงความสมพนธระหวางการดดกลนแสงกบความเขมขน สารละลายสยอมรแอกทฟเมกซกน เรด ทความยาวคลน 518 นาโนเมตร

74

ภาคผนวก ข ผลการทดลอง

75

ภาพผนวกท ข1 สารละลายสยอมรแอกทฟเมกซกน เรด ทความเขมขนตงแต 50-400 มลลกรม ลตร หลงดดซบดวยเมดเจลไคโตซานตรงเมอเวลาผานไป 24 ชวโมง

ภาพผนวกท ข2 สารละลายสยอมรแอกทฟรมาซอล เรด อารจบทความเขมขนตงแต 50-400 มลลกรม/ ลตร หลงดดซบดวยเมดเจลไคโตซานตรงเมอเวลาผานไป 24 ชวโมง

76

ประวตการศกษา

1. ชอ-สกล นายปยะพงษ งอกผล 2. วน/เดอน/ป ทเกด วนท 4 มนาคม พ.ศ. 2528 3. สถานทเกด จงหวดนครปฐม 4. ประวตการศกษา

ระดบประถมศกษาป ท 6 โรงเรยนบานออกระทง จ.นครปฐม พ.ศ. 2539

ระดบมธยมศกษาป ท 3 โรงเรยนกรบใหญวองกศลกจพทยาคม จ.ราชบร พ.ศ. 2542

ระดบมธยมศกษาป ท 6 โรงเรยนวดดอนตม จ.ราชบร พ.ศ. 2545