• กองส่งเสริมการวิจัยและบริการวิชาการ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม
  • 04-3754-416 (1756)

ประสิทธิภาพการกำจัดไมโครพลาสติกในระบบการผลิตน้ำประปาด้วยการประยุกต์ใช้แป้งดัดแปรร่วมกับสารตกตะกอนเฟอริกคลอไรด์
Efficiency of microplastic removal in tap water processing by application of modified starch and ferric chloride coagulant

ความสำคัญ/ ที่มา :

ไมโครพลาสติกหรือพลาสติกขนาดเล็กกว่า 5 มิลลิเมตร เป็นพลาสติกขนาดเล็กที่อยู่ในแหล่งน้ำ ไม่ สามารถละลายน้ำได้ เป็นส่วนหนึ่งของสารละลายและสารแขวนลอยที่เป็นสาเหตุของปัญหาน้ำเน่าเสีย ส่งผล กระทบต่อระบบนิเวศแหล่งน้ำ ไมโครพลาสติกเป็นผลิตภัณฑ์ที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นมาจากโพลิเมอร์สังเคราะห์ เป็นองค์ประกอบหนึ่งที่ใช้ผสมในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง เม็ดสครับหรือเม็ดบีดส์ที่ใช้ในโฟมล้างหน้า สำหรับขัดและผลัดเซลล์ผิว หลังจากใช้งานแล้วก็จะถูกชะล้างปนเปื้อนในน้ำเสียชุมชน นอกจากนั้นยังเกิดมาจากพลาสติกที่ใช้อยู่ทั่วไปเมื่อฉีกขาดแตกหักจนเป็นเศษพลาสติกขนาดเล็ก มีคุณสมบัติคงทนและไม่ย่อยสลายโดยง่ายจึงทำให้ไมโครพลาสติกคงอยู่ได้นาน สะสมและตกค้างในสิ่งแวดล้อม       จากการศึกษาปัญหาไมโคร พลาสติกของสถาบันทรัพยากรทะเลและชายฝั่งมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ พบว่าปัญหาใหญ่คือ ปัญหาขยะพลาสติกที่รั่วไหลลงสู่ทะเลกำลังเป็นปัญหาสำคัญที่ทุกประเทศให้ความสำคัญ โดยเฉพาะเมื่อขยะเหล่านั้นย่อยสลายเป็นไมโครพลาสติกที่มีขนาดเล็กที่ไม่สามารถย่อยสลายได้เอง เมื่อไมโครพลาสติกลงสู่แหล่งน้ำ แพลงก์ตอน กุ้ง หอย ปูปลา กินอาหารที่ปนเปื้อนไมโครพลาสติกเกิดการสะสมอยู่ในห่วงโซ่อาหารและอาจเป็นอันตรายต่อผู้บริโภคได้ การแพร่กระจายของไมโครพลาสติกในแหล่งน้ำต่าง ๆ มีผลกระทบต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ในระบบนิเวศ อันส่งผลต่อระบบห่วงโซ่อาหารของสิ่งชีวิต ซึ่งอาจส่งผลอันตรายต่อสุขภาพมนุษย์ เนื่องจากไมโครพลาสติกเป็นพาหะนำสารต่าง ๆ เข้าไปสู่ส่วนลึกของร่างกายหรือช่วยในการแพร่กระจายสารให้ทั่วร่างกาย โดยไมโครพลาสติกอาจเข้าไปขัดขวางการทำงานของต่อมไร้ท่อและมีแนวโน้มเป็นสารก่อมะเร็งได้ (นภาพร เลียดประถม, 2557)  ปัจจุบันนักวิจัยได้มีการคิดวิธีกำจัดไมโครพลาสติกกันมากยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น Jian Kang et al. (2019) ได้สร้างท่อนาโนคาร์บอนที่เคลือบด้วยสารไนโตรเจน เพื่อช่วยกระตุ้นการผลิตอนุพันธ์ออกซิเจนที่ว่องไว สามารถทำลายส่วนสำคัญของไมโครพลาสติกได้ และ Perren, Wojtasik, & Cai (2018) ได้ศึกษาการกำจัดไมโครบีดส์ด้วยวิธีการตกตะกอนด้วยไฟฟ้า เป็นต้น

สารส้ม (Alum) มีสูตรโมเลกุลคือ Al2(SO4)3 เป็นสารรวมตะกอนที่นิยมใช้กันมากที่สุดในการผลิตน้ำประปาเนื่องจากมีราคาถูก และในปัจจุบันมีสารรวมตะกอนที่นิยมใช้กันมากอีกชนิดหนึ่งคือ โพลิอะลูมิเนียมคลอไรด์ (PAC) มีสูตรโมเลกุลคือ [Al(OH)nCl6-n]m เป็นสารที่นิยมใช้มากเช่นกัน ซึ่งมีคุณสมบัติในการรวมตะกอนได้ดีกว่าสารส้ม แต่มีราคาแพงกว่าสารส้ม ข้อเสียหลักของการใช้สารรวมตะกอนที่เป็นเกลือโลหะอนิน ทรีย์ (Alum และ PAC) คือ การใช้สารเหล่านี้ในระหว่างกระบวนการผลิตน้ำประปาทำให้พีเอชของน้ำเปลี่ยนไป และต้องใช้สารเหล่านี้ในปริมาณที่มากเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพในการกำจัดอนุภาคแขวนลอยตามที่ต้องการ ทำให้เกิดตะกอนปริมาณมากตามไปด้วยและในตะกอนนั้นมีตะกอนของไมโครพลาสติกรวมอยู่ด้วย ซึ่งเมื่อมีการผลิตน้ำประปาเป็นระยะเวลานานหลายปีจะทำให้เกิดตะกอนที่มีอะลูมิเนียมปนอยู่ด้วย ซึ่งการนำตะกอนประปาส่วนนี้ไปใช้ประโยชน์เป็นไปค่อนข้างยาก        เพราะมีการปนเปื้อนของอะลูมิเนียมและไมโคร พลาสติกที่ไม่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ และข้อเสียอีกอย่างของการใช้ Alum หรือ PAC เป็นสารรวมตะกอนคือ สารประกอบอะลูมิเนียมที่มีอยู่ในตะกอนจากระบบผลิตน้ำประปานั้นมีผลต่อการเกิดโรคความจำเสื่อม (Alzheimer) ได้อีกด้วย (Walton 2012, Govindaraju et al. 2012)

จากปัญหาดังกล่าวข้างต้นผู้วิจัยจึงสนใจที่จะศึกษาความเป็นไปได้ในการกำจัดไมโครพลาสติก โดยการประยุกต์ใช้แป้งดัดแปรประจุบวกและอัลจิเนตแทนการใช้พอลิอะลูมิเนียมคลอไรด์และโพลิเมอร์สังเคราะห์ ซึ่งแป้งเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติ มีราคาไม่แพง มีประสิทธิภาพ สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้โดยการใช้กรดและเบสในการนำแป้งกลับมาใช้ใหม่ และสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ โดยจะใช้ร่วมกับสารเร่งตกตะกอนเฟอริกคลอไรด์ที่มีคุณสมบัติสามารถใช้ในการสร้างแกนตะกอนซึ่งจะสามารถรวมตะกอนได้ดียิ่งขึ้น ซึ่งในงานวิจัยนี้ หมายความถึงแมกนีไทต์ (magnetite, Fe3O4) และเถ้าซังข้าวโพด (Corn cob ash) ซึ่งเป็นวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรที่มีมากในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ มาใช้ในกระบวนการปรับปรุงคุณภาพน้ำของระบบผลิตน้ำประปา จึงอาจส่งผลในการกำจัดไมโครพลาสติกซึ่งเป็นสารแขวนลอยขนาดเล็กที่ยากต่อการกำจัดโดยวิธีการทำให้เกิดการสร้าง (Coagulation) และรวมตกตะกอน (Flocculation) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

วัตถุประสงค์ :

1. เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้สารช่วยรวมตะกอนที่เป็นสารอินทรีย์เพียงอย่างเดียวในกระบวนการก่อตะกอนและรวมตะกอนแทนการใช้พอลิอะลูมิเนียมคลอไรด์และโพลิเมอร์สังเคราะห์

2. เพื่อศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพของแป้งดัดแปรประจุบวกและอัลจีเนตและสารเร่งตกตะกอนเฟอริกคลอไรด์ในกระบวนการก่อตะกอนและรวมตะกอนในการกำจัดอนุภาคแขวนลอยในน้ำ

3. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพในการกำจัดไมโครพลาสติกเมื่อใช้สารแม่เหล็กรวมตะกอนที่สังเคราะห์ขึ้นร่วมกับแป้งดัดแปรประจุบวกหรืออัลจีเนต