Abstract:
ในงานวิจัยนี้เป็นการศึกษาประสิทธิภาพของการกำจัดยาปฏิชีวนะออกซีเตตราไซคลีน (Oxytetracycline; OTC) ด้วยกระบวนการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง (photocatalytic) โดยใช้ตัวเร่งปฎิกิริยาแสงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วยการเคลือบคาร์บอนดอทลงบนไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2/CDs) ตัวเร่งถูกสังเคราะห์ขึ้นด้วยวิธีการอัลตราโซนิเคชั่น (Ultrasonication) และไมโครเวฟ (Microwave irradiation) โดยคาร์บอนดอท (CDs) ถูกสร้างจากวัสดุตั้งต้น คือกรดซิตริกและยูเรีย จากนั้นให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟ 800 Watt วิเคราะห์ลักษณะทางสัณฐานวิทยาและองค์ประกอบทางเคมีโดยใช้เทคนิค SEM XRD EDX และ FT-IR ผลการศึกษาประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่าการเติม CDs ลงบน TiO2 ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกิจกรรมโฟโตคาตาไลติกให้กับตัวเร่ง TiO2 ได้เป็นอย่างดี เมื่อนำไปใช้ในการบำบัด OTC ที่ความเข้มข้น 20 mg/l ทำให้สลายตัวได้อย่างสมบูรณ์ภายในระยะเวลาการฉายแสง (UV) เพียง 50 นาที ซึ่งมีค่าคงที่ของการเกิดปฏิกิริยา (k) เท่ากับ 0.0338 min-1 ปริมาณการเติมคาร์บอนดอทลงบนตัวเร่งไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ให้ประสิทธิภาพในการกำจัด OTC ได้สูงที่สุดคือ 0.5 ml โดยเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของ OTC เป็น 50 mg/l ทำประสิทธิภาพการบำบัดลดลง และเมื่อเพิ่มปริมาณการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2/CDs (0.5 mL) เป็น 0.3g สามารถย่อยสลาย OTC ได้อย่างสมบูรณ์ 100% ภายใต้ผ่านไปการฉายแสงเพียง 30 นาที นอกจากนี้ศึกษาผลของความเป็นกรด-ด่าง (pH) พบว่าที่ pH9 ให้ประสิทธิภาพในการบำบัด OTC สูงสุด และเมื่อศึกษาถึงปัจจัยอื่นที่เหมาะสมต่อตัวเร่งปฏิกิริยาพบว่า การเติมอากาศให้กับสารละลาย OTC เป็นเวลา 1 ชั่วโมง การให้อุณหภูมิกับระบบสูงขึ้นจากอุณหภูมิห้องและความเข้มแสงที่ 11 watt ทำให้ประสิทธิภาพการบำบัดเกิดดีขึ้น โดยในงานวิจัยนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้ในน้ำเสียจริงและเป็นแนวทางในการสังเคราะห์และพัฒนาตัวเร่งเพื่อนำไปใช้งานในงานด้านสิ่งแวดล้อมต่อไป
This research aimed to study the Oxytetracycline removal efficiency by photocatalytic process using carbon dots coated titanium dioxide (TiO2/CDs) as a environmentally friendly catalyst. The photocatalyst were synthesized by Ultrasonication method and Microwave irradiation. The Carbon Dots (CDs) were synthesized using citric acid mixed with urea and then heated in 800 Watt microwave oven. Morphological and chemical characteristics were analyzed using SEM, XRD, EDX and FT-IR. By investigating the efficiency of the catalyst the results indicated that coating CDs on TiO2 enhanced the OTC removal efficiency. OTC at 20 mg/l was completely degraded under UV exposure for 50 min. The degradation kinetic rate was 0.0338 min-1. The suitable volume of CDs to OTC removal was 0.5 ml. When increasing the concentration of OTC to 50 mg/l removal efficiency was decrease. The amount of 0.3g catalyst can OTC removal completely degraded 100% under under radiation for 30 minutes. Effect of pH was investigated. The reaction was favor at base condition (pH9). In addition, the key features for the TiO2/CDs, it was found that oxygen Adding to the OTC solution for 1 hour, increasing the system temperature and increasing UV light intersity (11watt) results in improved photocatalytic activity. This research can apply in Authentic aquaculture. Moreover, it is a guideline for the synthesis and development of a catalyst for environmental friendly application.