วารสารวิจัย มทร.ธัญบุรี ปีที่ 19 ฉบับที่ 2 (กรกฎาคม - ธันวาคม 2563)

วารสารวิจยั มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธญั บุรี ปีท่ี 19 ฉบับที่ 2 กรกฎาคม – ธันวาคม 2563 วัตถุประสงค์ วารสารวิจัย มหาวิทยาเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี (RJ-RMUTT) เป็นวารสารที่เผยแพร่องค์ความรู้ และ ประสบการณ์ทางด้านวิชาการและวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยมีจุดหมายและวัตถุประสงค์ของ วารสารวิจัยดังนี้ 1. เพ่ือเผยแพรแ่ นวความคดิ งานวิจยั การพฒั นาและประเดน็ สำคัญในด้านวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี 2. เพื่อกระตุ้นให้เกิดการอภิปรายทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทุกสาขาวิชา ซึ่งเป็นทั้งงานวิจัย พน้ื ฐานและงานวิจัยประยุกต์ ทั้งนี้วารสารวิจัยของมหาวิยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรีอยู่ในฐานข้อมูลดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย (Thai Journal Citation Index Centre, TCI Centre) โดยผ่านการรับรองคุณภาพจาก TCI และจะมุ่งเน้นพัฒนา คณุ ภาพเพอื่ เขา้ สฐู่ านขอ้ มูลสากลต่อไป ท่ปี รกึ ษา ผู้ช่วยศาตราจารย์สมหมาย ผวิ สอาด อธกิ ารบดี รองศาสตราจารย์กฤษณช์ นม์ นายพงศพ์ ชิ ญ์ ภูมิกิตติพิชญ์ รองอธกิ ารบดี ผู้ช่วยศาตราจารย์สริ แิ ข Prof. Sean ตว่ นภูษา รองอธกิ ารบดี Prof. Hee Young Prof. Seiichi พงษส์ วัสด์ิ ผเู้ ช่ียวชาญเฉพาะด้าน Danaher Northumbria University (UK) Lee Yeungnam University (Korea) Kawahara Nagaoka University of Technology (Japan) ผ้ชู ว่ ยศาตราจารย์วารณุ ี บรรณาธกิ าร อริยวริ ยิ ะนนั ท์ ผู้อำนวยการสถาบนั วจิ ยั และพัฒนา กองบรรณาธิการภายนอก ศาสตราจารย์ผดงุ ศกั ด์ิ รัตนเดโช มหาวิทยาลยั ธรรมศาสตร์ ศาสตราจารย์ตรีทศ ศาสตราจารย์พิเชษฐ เหล่าศริ ิหงษ์ทอง มหาวิทยาลยั ธรรมศาสตร์ รองศาสตราจารย์คมสนั ศาสตราจารย์สนอง ล้มิ สวุ รรณ มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยพี ระจอมเกลา้ ธนบุรี ศาสตราจารย์เภสชั กรหญิงพรอนงค์ ศาสตราจารย์ชูกจิ มาลสี ี สถาบนั เทคโนโลยพี ระจอมเกล้าเจา้ คณุ ทหารลาดกระบัง รองศาสตราจารย์วสกร เอกสทิ ธ์ิ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย อรา่ มวิทย์ จุฬาลงกรณม์ หาวิทยาลยั ลมิ ปจิ ํานงค์ สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี บลั ลังกโ์ พธ์ิ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์

กองบรรณาธกิ ารภายใน รองศาสตราจารย์บุญยัง ปล่ังกลาง คณะวิศวกรรมศาสตร์ รองศาสตราจารย์จตรุ งค์ ผูช้ ว่ ยศาสตราจารย์จักรี ลังกาพนิ ธุ์ คณะวศิ วกรรมศาสตร์ ผู้ชว่ ยศาสตราจารยส์ รพงษ์ ผชู้ ่วยศาสตราจารย์อมร ศรีนนท์ฉัตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์นริศร์ ภวสุปรยี ์ คณะวศิ วกรรมศาสตร์ ไชยสัตย์ คณะวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี บาลทิพย์ คณะวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี จัดทำโดย สถาบนั วจิ ยั และพัฒนา มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธัญบรุ ี เลขท่ี 39 หมู่ท่ี 1 ตำบลคลองหก อำเภอธัญบรุ ี จังหวดั ปทุมธานี 12110 โทรศพั ท์ 0 2549 4681 โทรสาร 0 2577 5038 และ 0 2549 4680 Website: http://www.ird.rmutt.ac.th คณะผจู้ ัดทำ นางสาวกชกร ดาราพาณชิ ย์ สถาบันวิจัยและพัฒนา นางสาวสรญั ญา นางสาวฉัตรวดี สวุ ินัย สถาบนั วจิ ยั และพฒั นา นางสาวณฐั วรรณ นางสาวมนตท์ ิชา สายใยทอง สถาบันวิจัยและพฒั นา ธรรมวัชรากร สถาบันวิจัยและพัฒนา รตั นพันธ์ สถาบนั วิจยั และพัฒนา นางสาวสรญั ญา สุวินยั ออกแบบปก นางสาวมนต์ทิชา รตั นพนั ธ์ สถาบันวิจัยและพัฒนา สถาบันวิจยั และพฒั นา นางสาวสรญั ญา จดั ทำรูปเลม่ สุวินยั สถาบนั วิจัยและพัฒนา

คำนำ วารสารวิจัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี (RJ-RMUTT) เป็นวารสารที่ส่งเสริมงานด้านวิจัยและ ดำเนินงานวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีซึ่งอยู่ในฐานข้อมูลของศูนย์ดัชนีการอ้างอิงวารสารไทย (Thai Journal Citation Index, TCI Centre) รับตีพิมพ์บทความวิจัย บทความวิชาการ เปิดรับบทความทั้งเป็นภาษาไทย และภาษาอังกฤษ โดยครอบคลุมในสาขาวิชาต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยมีจุดมุ่งหมายเพือ่ เผยแพรแ่ ละถ่ายทอดผลงานวิจัยและวิชาการ รวมถงึ แนวคิดในการพัฒนางานวิจยั เพอื่ กระตนุ้ ให้เกิดเป็นแนวทางการ อภปิ รายทกุ สาขาซง่ึ เปน็ ทง้ั งานวจิ ัยพ้ืนฐาน และวิจยั ประยุกต์ ทงั้ ภายใน และภายนอกมหาวิทยาลัย สำหรับวารสารวิจัยปีที่ 19 ฉบับที่ 2 (กรกฎาคม – ธันวาคม 2563) ได้รวบรวมผลงานทางวิชาการจาก ผลการวิจัยทั้งสิ้น จำนวน 15 บทความ ประกอบด้วยบทความจากผลงานวิจัยจากหลากหลายสาขา ซึ่งได้ผ่านการ กลั่นกรองจากผู้ทรงคุณวุฒิ (peer review) ทั้งภายนอกและภายในมหาวิทยาลัย กองบรรณาธิการหวังเป็นอย่างย่งิ วา่ ทกุ บทความจะเปน็ ประโยชน์และสามารถชว่ ยพฒั นางานวจิ ัยแกผ่ ทู้ สี่ นใจให้กา้ วหนา้ ตอ่ ไปได้ กองบรรณาธิการ

สารบัญ พอลิเมอร์ไมโครแคปซลู กกั เก็บอนุภาคนาโนโฟโตแคตาลสิ ต์สำหรับการกำจัดสยี ้อมในนำ้ เสยี 1 Polymer Microcapsules Encapsulating Photocatalyst Nanoparticles for Dye Treatment in Wastewater ณฤดี ศรสี วา่ ง, ปยิ าลคั น์ เงนิ ชกู ลน่ิ , อมร ไชยสตั ย์ และ ปรยี าภรณ์ ไชยสัตย์ Structural and Mechanical Properties of Cubic Na2O: First-Principles Calculations 17 Tanisara Noinonmueng and Kanoknan Phacheerak การปรับปรุงคณุ ภาพน้ำโดยกระบวนการทางชีวภาพสำหรับแหล่งนำ้ สาธารณะ กรณศี ึกษาบึงแกน่ นคร 25 Water Quality Improvement by Biological Process for Public Water Resource: A Case Study Bueng Kaennakorn พสิ ษิ ฐ์ ต้นกติ ตริ ตั นากลุ , วนสั พรรศั ม์ สวสั ดี และ ศศิธร หาสนิ คณุ ภาพการปรากฏลายนิ้วมอื แฝงบนโลหะแต่ละประเภทโดยใช้วธิ กี ารปดั ผงฝนุ่ สดี ำ 34 The Quality Appearance of Latent Fingerprint on Various Metals by Using Black Dust Powder ณัฐธิดา ปนสนั เทยี ะ และ วรธัช วิชชวุ าณิชย์ การเพิ่มประสทิ ธิภาพการตดิ ตามเอกสารดว้ ยเทคโนโลยเี ว็บ 45 Increasing Efficiency for Document Tracking using Web Technology อุไรวรรณ อินทรแ์ หยม, อนพุ ฒั น์ ชมสุทธา, มฮู มั หมดั ซมั รี ทาเนา๊ ะ, พลรตั น์ พวงศริ ิ และ สหวิช เงนิ พลับพลา การปรับปรุงกระบวนการโหลดสินค้าของธุรกิจวัสดุทดแทนไม้โดยใช้ผังสายธารคุณค่าและการจำลอง 60 สถานการณ์ Loading Process Improvement of Wood Substitute Industry Using Value Stream Mapping and Simulation จารวุ ทิ ย์ ไกรวงศ์ และ สริ ิอร เศรษฐมานติ Process Modelling of Microwave-assisted Fast Pyrolysis of Empty Fruit Bunch to Produce 73 Biodiesel Production Poj Hansirisawat, Thongchai R. Srinophakun and Somboon Sukpancharoen การพัฒนาแอปพลิเคชัน Chatbot สำหรับงานบริการนักศึกษา กรณีศึกษากองพัฒนานักศึกษา 85 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลสุวรรณภมู ิ Development of Chatbot Application for Student Services Case Study: Division of Student Development Rajamangala University of Technology Suvarnabhumi สมุ นา บุษบก, ณฐั พร เพช็ รพงษ์ และ จรี นชุ สิงหโ์ ตแก้ว

สารบัญ (ตอ่ ) การจดั การสารเคมีและของเสียอนั ตรายในห้องปฏบิ ัตกิ ารวศิ วกรรมส่ิงแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราช 95 มงคลสวุ รรณภูมิ Management of Chemicals and Hazardous Waste in Environmental Engineering Laboratory Rajamangala University of Technology Suvarnabhumi ปิติพร มโนคุน้ และ ภทั รมาศ เทียมเงิน การแปลงข้อมูลการลงทนุ โดยตรงจากต่างประเทศในประเทศไทย: กรณีศกึ ษาประเทศอาเซียน 105 Transformations Foreign Direct Investment Data in Thailand: Case Study of ASEAN Countries ลัคนา วัฒนะชีวะกุล การศึกษาเปรียบเทียบการปกปิดร่องรอยหลักฐานดิจิทัล ที่ส่งผลต่อประสิทธิผลการกู้คืนข้อมูลของ 117 ซอฟต์แวร์นติ วิ ิทยาศาสตร์ A Comparative Study of Digital Anti-Forensic Techniques Affecting the Effectiveness of Forensic Data Recovery Software ทรงวุฒิ นาคศลิ ป์ และ วรธชั วิชชวุ าณิชย์ ผลของความเขม้ ขน้ สารละลายออสโมตกิ ตอ่ การถา่ ยเทมวลสารและคุณภาพของเมล่อนหลังการออสโมซสิ 132 Effect of Osmotic Solution Concentration on Mass Transfer and Quality of Melon after Osmosis สุนัน ปานสาคร, จตรุ งค์ ลงั กาพนิ ธ,์ุ ศุภณฐั พริกบุญจนั ทร์ และ อาทพิ ฒั น์ ศรชี มุ พล ระบบสืบค้นฐานความรู้เชิงความหมายเพือ่ สง่ เสริมวัฒนธรรมและประเพณีชาวเขาเผ่าม้ง บ้านเข็กนอ้ ย 144 อำเภอเขาค้อ จังหวดั เพชรบรู ณ์ โดยใชเ้ วิร์ดเพลสและออนโทโลยี The Semantic Knowledge Base Searching System for Promoting Cultural and Traditional of Mong Tribe, Bankeknoi, Kaokor District, Phetchabun Province using WordPress and Ontology ดวงจนั ทร์ สีหาราช การควบคมุ อุณหภมู ดิ ินเพ่ือการเพาะกล้าไมเ้ บญจมาศ 156 Temperature Control in Soil for the Growth of Chrysanthemum Sprout มานพ แย้มแฟง, จักรวาล บุญหวาน, ศิริชัย เทพา, ธนาพล สุขชนะ, พิมพ์พรรณ ปรืองาม, รัตนชัย ไพรินทร์ และ มนพร คปุ ตาสา ผลของผงชาเขยี วตอ่ การพฒั นาผลติ ภณั ฑข์ นมหม้อแกงนมสดเสริมผงชาเขียว 164 Effect of Green Tea Powder on Development of Fresh Milk Egg Thai Custard Dessert Product Supplemented with Green Tea Powder วัฒนา วิริวุฒิกร



Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 1 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) พอลิเมอร์ไมโครแคปซลู กกั เก็บอนุภาคนาโนโฟโตแคตาลสิ ตส์ ้าหรบั การก้าจัดสียอ้ มในน้าเสยี Polymer Microcapsules Encapsulating Photocatalyst Nanoparticles for Dye Treatment in Wastewater ณฤดี ศรีสวา่ ง1 ปยิ าลัคน์ เงินชกู ล่นิ 2 อมร ไชยสัตย์1,3 และ ปรียาภรณ์ ไชยสัตย์1,3* Narudee Srisawang1, Piyalak Ngernchuklin2, Amorn Chaiyasat1,3 and Preeyaporn Chaiyasat1,3* 1ภาควิชาเคมี คณะวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลธัญบุรี อ.ธญั บุรี จ.ปทุมธานี 2สถาบนั วจิ ัยวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยแี หง่ ประเทศไทย (วว.) อ.คลองคลวง จ.ปทมุ ธานี 3หน่วยวิจัยออกแบบและพัฒนาวัสดุขั้นสูง คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธญั บุรี อ.ธญั บรุ ี จ.ปทุมธานี 1Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Thanyaburi, Pathumthani 12110, THAILAND 2Thailand Institute of Scientific and Technological Research (TISTR), Klong Luang, Pathumthani, 12120, THAILAND 3Advanced Materials Design and Development (AMDD) Research Unit, Faculty of Science and Technology, Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Thanyaburi, Pathumthani 12110, THAILAND *Corresponding author e-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: In this work, poly(methyl methacrylate-acrylic acid-divinyl Received: 30 April, 2020 benzene) (P(MMA-AA-DVB)) microcapsules encapsulating both bismuth Revised: 26 May, 2020 vanadate (BiVO4) and magnetite (Fe3O4) nanoparticles were prepared Accepted: 23 June, 2020 by microsuspension iodine transfer polymerization for the treatment Available online: 14 August, 2020 of dyes in wastewater. The colloidal stable spherical microcapsules DOI: 10.14456/rj-rmutt.2020.13 with high encapsulation efficiency were produced. The extraction of Keywords: bismuth PMMA segment in polymer microcapsule shell using various solvents vanadate nanoparticle, was carried out to increase the porosity of polymer shell leading to microcapsule, poly(methyl the increase of dye and encapsulated nanoparticle interaction. It was methacrylate), dye found that using polymer microcapsules at 0.5 wt% of acetone as a treatment solvent presented the highest dye removal efficiency equal to that of

2 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) pristine BiVO4 nanoparticles. The dye removal efficacy of the microcapsules was gradually reduced when they were reused for 5 times. However, the treatment efficiency was still higher than 50 %. Therefore, the obtained P(MMA-AA-DVB) microcapsules exhibited high performance for dye treatment in wastewater. บทคัดย่อ วัสดุสาเร็จ (Finishing Product) เพ่ือใช้เป็นวัตถุดิบของ อุตสาหกรรมขั้นปลาย หรือจาหน่ายให้ผู้บริโภคโดยตรง ในงานวิจัยนี้ ได้ทาการเตรียมพอลิ(เมทิลเมทา ทาให้สามารถเพมิ่ มูลคา่ ให้กับผลติ ภณั ฑส์ ิ่งทอและลดการ คริเลท-อะคริลิก แอซิด-ไดไวนิลเบนซีน) ไมโครแคปซูล นาเข้าวัตถุดิบจากต่างประเทศได้เป็นอย่างดี แต่ กกั เก็บทงั้ อนุภาคนาโนบสิ มทั วานาเดทและเหลก็ ออกไซด์ อุตสาหกรรมส่ิงทอต้องใช้น้าในการย้อมผ้าเป็นปริมาณ ด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบแขวนลอยโดยกลไก มาก เน่ืองจากในกระบวนการผลิตซ่ึงใช้สารเคมีและสี อนุมูลอิสระแบบโยกย้ายไอโอดนี สาหรับการบาบดั สยี ้อม ย้อมที่เหมาะสมสาหรับปรับปรุงคุณสมบัติของเส้นใย ในน้าเสีย ได้ไมโครแคปซูลทรงกลมที่มีความเสถียรทาง จาเป็นต้องอาศัยน้าเป็นตัวกลาง เพื่อการล้างทาความ คอลลอยด์และมีประสิทธิภาพในการกักเก็บสูง ทาการ สะอาดผ้าในขั้นตอนต่าง ๆ ซ่ึงเมื่อปล่อยออกสู่ สกัดส่วนของพอลิเมทิลเมทาคริเลตในเปลือกไมโคร ส่ิงแวดล้อมจะทาให้มีสารเคมีและสีย้อมต่าง ๆ เช่น แคปซูลโดยใช้ตัวทาละลายชนิดต่าง ๆ เพ่ือเพ่ิมรูพรุนใน ค ริ ส ทั ล ไ ว โ อ เ ล็ ต ( Crystal Violet) เ ม ทิ ลี น บ ลู เปลือกพอลิเมอร์ซง่ึ จะทาให้มีการเพ่ิมข้ึนของอนั ตรกริ ิยา (Methylene blue) สีย้อมอะโซ (Azo Dyes) และสี ระหว่างสีย้อมกับอนุภาคนาโนท่ีถูกหุ้มอยู่ภายใน พบว่า ย้อมอะมิโนแอน ทราควิโนน (Amino Antraquinone) การใช้พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลที่ร้อยละ 0.5 โดยน้าหนัก เป็นต้น (1) ปนเป้ือนออกมา ซ่ึงเป็นสาเหตุให้มีค่าบีโอดี ของตัวทาละลายอะซิโทน ให้ประสิทธิภาพการบาบัดสี ( Biochemical Oxygen Demand, BOD) แ ล ะ ซี โ อดี ย้อมสูงท่ีสุดเท่ากับการใช้อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท (Chemical Oxygen Demand, COD) สูงเกินมาตรฐาน ตง้ั ตน้ โดยตรง ประสิทธิภาพในการบาบดั สียอ้ มของไมโคร ทาให้แหล่งน้าดังกล่าวเกิดภาวะขาดออกซิเจนที่ละลาย แคปซูลจะค่อย ๆ ลดลงเมื่อใช้ซ้า 5 คร้ัง อย่างไรก็ตาม น้าได้ (Dissolved Oxygen, DO) ส่งผลกระทบโดยตรง ประสิทธิภาพการบาบัดยังคงมากกว่าร้อยละ 50 ดังนั้น กับส่ิงมีชีวิตท่ีอยู่ในน้าและทาให้เกิดภาวะน้าเน่าเสีย พอลิ(เมทิลเมทาคริเลท-อะคริลิก แอซิด-ไดไวนิลเบนซีน) ตามมา การกาจัดหรือทาลายสิ่งปนเป้ือนในน้าเสียให้ ไมโครแคปซลู ท่ีเตรียมได้จึงมีประสิทธิภาพสงู สาหรับการ หมดไปหรือเหลือน้อยที่สุดให้ได้ตามมาตรฐานที่กาหนด บาบัดสยี อ้ มในน้าเสยี และไม่ทาให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมจึงเป็นสิ่งจาเป็น น้าเสียจากแหล่งที่ต่างกันจะมีคุณสมบัติแตกต่างกันจึง คำสำคัญ: อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท ไมโครแคปซูล ต้องเลือกวิธีการบาบัดที่เหมาะสม ซึ่งวิธีการบาบัดหรือ พอลเิ มทลิ เมทาครเิ ลต บาบัดสีย้อม ทาลายส่ิงปนเป้ือนในน้าเสียท่ีกาลังได้รับความนิยม วิธีหนึ่ง คือ กระบวนการทางโฟโตแคตาไล ติ ก บทน้า (Photocatalytic Process) โดยอาศัยหลักการโฟโตแคตาไลซิส (Photocatalysis) ของสารกึ่งตัวนา (Semiconductor) อุตสาหกรรมสิ่งทอเป็นอุตสาหกรรมหนึ่งที่มี หรือสารโฟโตแคตาลิสต์ (Photocatalyst) เช่น ทังสเตน ความสาคัญต่อเศรษฐกิจของประเทศ เน่ืองจากช่วย เปล่ียนวัตถุดิบสิ่งทอจาพวกเส้นด้ายดิบ และผ้าดิบเป็น

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 3 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) ออกไซด์ (Tungsten Oxide; WO3) (2, 3) ไทเทเนียม ดังกล่าวด้วย จะช่วยให้สามารถนาแคปซูลกลบั มาใช้ใหม่ ไดออกไซด์ (Titanium Dioxide; TiO2) (4) และบิสมัท ได้ด้วยการใช้แมเ่ หล็กดูดพอลิเมอรแ์ คปซลู ออกจากระบบ ว า น า เ ด ท ( Bismuth Vanadate; BiVO4) (5, 6) โ ด ย หลังจากการบาบัด จึงเป็นการแก้ไขปัญหาท่ีตรงจุด เทคนิคนี้อาศัยหลักการกระตุ้นด้วยแสง (แสงธรรมชาติ สามารถเพ่ิมประสิทธิภาพในการบาบัด และสะดวกใน หรือแหล่งกาเนิดแสงอ่ืน ๆ) ทาให้เกิดการเคล่ือนท่ีของ การนากลบั มาใชใ้ หม่ไดเ้ ปน็ อยา่ งดี อิเล็กตรอนจากแถบวาเลนท์ (Valence Band; VB) ไป ยังแถบการนา (Conduction Band; CB) ซ่ึงทาให้เกิด เทคนิคหน่ึงท่ีสามารถนามาใช้ในการเตรียม ช่องว่าง (hole; h+) ที่แถบวาเลนท์ และอิเล็กตรอน พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลกักเก็บอนุภาคนาโนบิสมัท (electron; e-) ท่ีแถบการนา ซึ่งทาให้มีประสิทธิภาพสูง วานาเดทและอนุภาคนาโนแม่เหล็กไว้ภายในได้อย่างมี ในการออกซิไดซ์และรีดิวซ์สีย้อม (7-9) ซึ่งวิธีนี้จะมีข้อดี ประสทิ ธภิ าพ คือ กระบวนการสงั เคราะหแ์ บบแขวนลอย คือ มีความคงทนต่อสภาพแวดล้อม เหมาะกับประเทศ ดว้ ยกลไกอนมุ ูลอสิ ระแบบโยกย้ายไอโอดีน (Suspension ไทยที่มีแสงอาทิตย์เพียงพอในการเร่งปฏิกิริยา และสาร Iodine Transfer Polymerization) (13, 14) เน่ืองจาก ก่ึงตัวนามีราคาไม่แพง ซ่ึงไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นสาร เ ป็ น เ ท ค นิ ค ที่ มี ป ร ะ สิ ท ธิ ภ า พ ใ น ก า ร กั ก เ ก็ บ กึ่งตัวนาท่ีมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง มีความคงทนต่อ (Encapsulation Efficiency) สูง โดยเริ่มจากการนา สภาพแวดล้อม และมีสมบัติท่ีดีในการเกิดปฏิกิริยา อนุภาคนาโนบิสมทั วานาเดทและอนุภาคนาโนแม่เหลก็ ที่ ภายใต้สภาวะท่ีมีแสงอัลตร้าไวโอเลต (UV light) แต่ ปรับสภาพพื้นผิวแล้วไปกระจายตัวในมอนอเมอร์ที่มีตัว อย่างไรก็ตาม หากพิจารณาสภาวะแสงธรรมชาติหรือ ริเร่ิมปฏิกิริยา (Initiator) ก่อนนาไปผสมกับช้ันของ แสงอาทิตย์แล้ว แสงอัลตร้าไวโอเลตจะมีปริมาณน้อย สารละลายสารลดแรงตึงผิว เช่น พอลิไวนิลแอลกอฮอล์ มากเม่ือเทียบกับแสงช่วงตามองเห็น (Visible light) (Polyvinyl Alcohol; PVA) เม่ือใช้แรงเฉือนสูงจะไดห้ ยด ดงั นน้ั การบาบดั สารอินทรยี ด์ ว้ ยไทเทเนยี มไดออกไซดจ์ ึง ของมอนอเมอร์ (ที่มีอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทและ มีประสิทธิภาพจากัด แต่หากใช้สารก่ึงตัวนาที่มีสมบัติ อนุภาคนาโนแม่เหล็กกระจายอยู่ภายใน) กระจายตัวอยู่ การดูดกลืนช่วงแสงตามองเห็น เช่น ทังสเตนออกไซด์ ในน้า เม่ือให้ความร้อนท่ีเหมาะสม ตัวริเร่ิมปฎิกิริยาจะ และบิสมัทวานาเดท นา่ จะเพม่ิ ประสทิ ธิภาพในการบาบดั เกิดการแตกตวั เป็นอนมุ ูลอิสระ (Free Radical) แลว้ เกดิ สารอินทรีย์ได้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม การทางานของสาร พอลิเมอไรเซชันกับมอนอเมอร์ภายในหยด สุดทา้ ย จะได้ กึ่งตัวนาเหล่านี้ ยังมีความเสถียรค่อนข้างต่า โดยในกรณี พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลกักเก็บท้ังอนุภาคนาโนบิสมัท การเคลอื บสารก่ึงตัวนาในรปู ของฟิล์มบางลงบนข้ัวไฟฟา้ วานาเดทและอนภุ าคนาโนแม่เหล็กไวภ้ ายใน (10-12) พบว่าฟิล์มบางจะหลุดออกจากข้ัวไฟฟ้าได้ง่าย เมื่อใช้กับตัวอย่างจริง หรือในกระบวนการบาบัดที่ใช้ ดังน้ัน ในงานวิจัยน้ี จะศึกษาการเตรียม อนุภาคสารก่ึงตัวนาโดยตรงก็ยังมีข้อจากัดด้านความ พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลกักเก็บอนุภาคนาโนบิสมัท เสถียรของอนุภาค และการเก็บสารกึ่งตัวนาท่ีผ่าน วานาเดทและอนุภาคนาโนแม่เหล็กด้วยกระบวนการ กระบวนการบาบัดเพ่ือนากลับมาใช้ใหม่ได้ ดังน้ัน หาก สังเคราะห์ดังกล่าว โดยในส่วนของเปลือกแคปซูลจะมี เพิ่มความเสถียรของสารก่ึงตัวนา เช่น การหุ้มไว้ภายใน พอลิเมทิล อะคริเลท (Polymethyl Acrylate; PMA) พอลิเมอร์แคปซูล (Polymer Capsule) น่าจะเพ่ิม เป็นองคป์ ระกอบ ซงึ่ เม่ือถูกไฮโดรไลซ์ในสภาวะเบสทาให้ ประสิทธิภาพให้กับสารกึ่งตัวนาเหล่านี้ได้ นอกจากนี้ เปล่ียนเป็นพอลิอะคริลิค แอซิด (Polyacrylic Acid; หากกักเก็บอนุภาคแม่เหล็กไว้ภายในพอลิเมอร์แคปซูล PAA) ทม่ี หี ม่คู ารบ์ อกซิลอยูใ่ นสายโซ่ซง่ึ ตอบสนองตอ่ การ เปลี่ยนแปลงพีเอช (pH Responsive) (15) โดยหมู่ คาร์บอกซิลเหล่านี้จะแตกตัวในสภาวะเบส จะทาให้

4 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลที่เตรียมได้มีการพองตัวและดูด ( Toluene; RCI Labscan, Thailand; purity 99.5 %) ซับน้าเข้าไปสัมผัสกับอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทท่ีถูก แอมโมเนีย (Ammonia; AppliChem Panreac, Spain; กักเก็บอยู่ภายในได้ง่าย เม่ือมีแสงช่วยเร่งปฏิกิริยาจะ purity 30 %) และโซเดียมคลอไรด์ (Sodium chloride; สามารถผลิตไฮดรอกซิลแรดิคอล (Hydroxyl Radical; NaCl, Ajax Finechem, Australia; purity 99.9 %) ใ ช้ OH•) ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงในการออกซิไดซ์สารอินทรีย์ สาหรับเตรยี มอนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ (Fe3O4) เมทลิ สีย้อม สามารถเปล่ียนหรือทาลายโครงสร้างของสีย้อม เมทาคริเลท (Methyl methacrylate; MMA, Aldrich, เช่น เมทิลีนบลูได้เป็นอย่างดี และจะทาการเพ่ิม USA; purity 99 %) เมทิลอะคริเลท (Methylacrylate; ประสิทธิภาพการบาบัดสยี ้อมของไมโครแคปซูลท่ีเตรยี ม MA, Aldrich, USA; purity 99 %) และไดไวนิลเบนซีน ได้ด้วยการเพ่ิมรูพรุนท่ีเปลือกของแคปซูล โดยการศึกษา (Divinyl benzene; DVB, Aldrich, USA; purity 99 %) สภาวะที่เหมาะสมในการสกัดพอลิเมทิลเมทาคริเลท เป็นมอนอเมอร์สาหรับเตรียมเปลือกพอลิเมอร์ไมโคร (Polymethyl Methacrylate; PMMA) ที่เป็นองค์ประกอบ แคปซูล เบนโซอิลเปอร์ออกไซต์ (Benzoyl peroxide; ของเปลือกด้วยตวั ทาละลายชนดิ ตา่ ง ๆ BPO, Merck, Germany; Analytical reagents) ใช้เป็น ตัวริเร่ิมปฏิกิริยาท่ีสามารถละลายได้ในตัวทาละลายไม่มี วิธีดา้ เนินการวิจยั ข้ัว สารโยกย้ายสายโซ่ คือ ไอโอโดฟอร์ม (Iodoform; CHI3, Aldrich, USA; purity 99 %) และสารลดแรงตึง สารเคมี ผิวที่ใช้ คือ พอลิไวนิลแอลกอฮอล์ (Polyvinyl alcohol; PVA, Aldrich, USA; degree of saponification 87-90 % บิ ส มั ท ไ น เ ต ร ท ( Bismuth (III) nitrate; and molecular weight 3-7×104 g/mol) อ ะ ซิ โ ทน Bi(NO3)3, Aldrich, Mexico; Reagent grade 98 %), (Acetone; Sigma-Aldrich, Germany; purity 99.5 %) แอมโมเนียมเมทาวานาเดท ( Ammonium meta ไดคลอโรมีเทน ( Dichloromethane; DCM, QReC, vanadate; NH4VO3, Sigma-Aldrich, USA; purity ≥99 %) New Zealand; purity 99.5 %) และเททระไฮโดรฟูแรน แ ล ะ ก ร ด เ อ ทิ ลี น ไ ด เ อ มี น เ ท ท ร ะ อ ะ ซิ ติ ก (Tetrahydrofuran; THF, RCI Labscan, Thailand; purity ( Ethylenediamine tetraacetic acid; EDTA, VETEC, 99.8%) ใชส้ าหรับการศึกษาการเพ่ิมรพู รุนทผี่ วิ พอลเิ มอร์ India; Reagent grade 98 %) ใช้สาหรับการเตรียม ไมโครแคปซลู โดยการสกดั ด้วยตัวทาละลาย อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท (BiVO4 nanoparticles) 3-(ไตรเมทอกซีไซลิล) โพรพิล เมทาคริเลท (3-(Tri การเตรยี มอนภุ าคนาโนบิสมัทวานาเดท methoxysilyl) propyl methacrylate; MPS, Sigma- Aldrich, USA; purity 98 %) ใช้เป็นสารคู่ควบไซเลน ในการเตรียมอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทซ่ึง (Silane coupling agent) เพ่ือทาการเปลี่ยนหมู่ฟังก์ชัน เป็นสารกึ่งตัวนาสาหรับการกักเก็บในพอลิเมอร์ไมโคร ของอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท และเอทานอล แคปซูล แบง่ ออกเป็น 2 ข้นั ตอน คอื (Ethanol, RCl Labscan, Thailand; purity 99.5 %) ใช้ สาหรับการล้างอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทที่เปลยี่ นหมู่ 1. การเตรียมอนภุ าคนาโนบสิ มทั วานาเดท ฟังก์ชัน (m-BiVO4) เฟอร์รัส (II) คลอไรด์ (Ferrous (II) เรมิ่ จากการเตรียมสารเชิงซ้อนของสารกง่ึ ตวั นา chloride; FeCl2, Sigma-Aldrich, Germany; purity เร่ิมต้น 2 ส่วน ดงั น้ี ≥99 %) เฟอร์ริก (III) คลอไรด์ (Ferric (III) chloride; ส่วนท่ี (1) ทาการละลายบิสมัทไนเตรทในน้า FeCl3, Aldrich, USA; purity 97 %) กรดโอเลอกิ (Oleic (ความเข้มข้นประมาณร้อยละ 10-20 โดยน้าหนัก) ท่ีมี acid; OA, Aldrich, USA; purity 90 %) โ ท ลู อี น สารละลายกรด เอทิลีนไดเอมีนเททระอะซิติก (EDTA)

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 5 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) (อัตราส่วนโมลต่อบิสมัทไนเตรทประมาณ 0.5-2) เป็น โพรพิล เมทาคริเลทหรือเอ็มพีเอส (20) โดยเร่ิมต้นจาก สารคีเลต แล้วปรับพีเอชของสารละลายให้อยู่ในสภาวะ การละลายเอ็มพีเอส (ความเข้มข้นประมาณร้อยละ 1 เบส (8-10) โดยปรับเปล่ียนสภาวะให้เหมาะสมเพื่อให้ โดยน้าหนัก) ในน้าที่มีสภาวะกรด (ปรับพีเอชด้วยกรด สารละลายไม่เกิดการตกตะกอน อะซิติกจนมีพีเอชประมาณ 4) จากนั้นปั่นจนละลายเป็น เน้ือเดียวกันประมาณ 30 นาที เพ่ือให้เกิดการไฮโดรไลซีส ส่วนที่ (2) ละลายแอมโมเนียมเมทาวานาเดท เติมอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทลงไป (อัตราส่วน ในน้า (อัตราส่วนโมลของบิสมัทไนเตรทและแอมโมเนียม ของเอ็มพีเอส ต่อ อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท เป็น 1 เมทาวานาเดทเท่ากับหนึ่ง) ที่มีสารคีเลตละลายอยู่ ต่อ 1 โดยน้าหนัก) (21) จากนั้น ทาการป่ันต่อไปเป็น (อัตราส่วนโมลต่อแอมโมเนียมเมทาวานาเดทประมาณ เวลาประมาณ 2 ช่ัวโมง จนสารท้ังสองกระจายเข้า 0.5-2 ) แลว้ ปรบั พีเอชของสารละลายใหอ้ ย่ใู นสภาวะเบส ด้วยกัน แล้วหยดสารหยุดปฏิกิริยา (ไฮโดรควิโนนความ (8-10) ด้วยสารละลายแอมโมเนียม ไฮดรอกไซด์ โดย เข้มข้นร้อยละ 1 โดยน้าหนัก) เพื่อป้องกันการเกิด ปรับเปลี่ยนสภาวะให้เหมาะสมเพื่อให้สารละลายไม่เกิด พอลิเมอไรเซชันกันเอง (Self Polymerization) ของ การตกตะกอน เอ็มพีเอส นาไปใส่ในขวดก้นกลมและทาให้อยู่ในสภาวะ แก๊สไนโตรเจนโดยการใช้ป๊ัมดูดสลับกับการเป่าแก๊ส ผสมสารละลายส่วนที่ (1) และ (2) เข้าด้วยกัน ไนโตรเจนประมาณ 5 รอบ นาไปให้ความร้อนในอ่าง ท่ีอุณหภูมิห้อง จะได้สารเชิงซ้อนของสารก่ึงตัวนาเริม่ ตน้ ควบคุมอุณหภูมิประมาณ 110 องศาเซลเซียส ด้วยอตั รา แล้วทาการระเหยน้าท่ีอุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส การปั่น 500 รอบต่อนาที เป็นเวลา 3 ช่ัวโมง จะได้ ก่ อ น น า ผ ง ท่ี ไ ด้ ไ ป ท า ก า ร เ ผ า ที่ อุ ณ ห ภู มิ ป ร ะ ม า ณ อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทท่ีมีเอ็มพีเอส กราฟท์ (ผ่าน 500 องศาเซลเซียส เป็นเวลาประมาณ 6 ช่ัวโมง (16) หมู่ไซเลน) อยู่บนผิว จากน้ัน นาไปล้างด้วยเอทานอล และทาการศกึ ษาสมบัติตา่ ง ๆ ของอนุภาคทีเ่ ตรียมได้ คือ ประมาณ 3 รอบ เพ่ือกาจัดเอ็มพีเอสที่เหลืออยู่ในระบบ สัณฐานวิทยาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่อง แ ล ะ ท า ก า ร ศึ ก ษ า ด้ ว ย เ ท ค นิ ค ฟู เ รี ย ท ร า น ส ฟ อ ร์ ม ผ่ า น ( Transmission Electron Microscopy; TEM, อินฟราเรด สเปกโทรสโคปี ( Fourier Transform Tecnai 20, Philips, Netherlands) แ ล ะ วั ด ข น า ด Infrared Spectroscopy; FTIR, Nicolet iS5, Thermo อนุภาคด้วยเครื่องวัดการกระเจิงแสง (Dynamic Light Scientific, USA) เพ่ือยืนยันการกราฟท์ Scattering; DLS, Delsa Nano-C Beckman Coulter, USA) การเตรียมอนภุ าคนาโนเหลก็ ออกไซด์ 2. การปรับปรงุ พนื้ ผิวโดยการกราฟทด์ ้วยสารคู่ ช่ังเฟอร์ริก (II) คลอไรด์ 0.50 กรัม ละลายน้า ควบไซเลน 15 มิลลิลิตร จะได้สารละลายสีเหลือง ใส่ลงในขวด สังเคราะห์ จากนั้น ช่ังเฟอร์รัส (III) คลอไรด์ 0.875 กรัม เนื่องจากอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทเป็น ละลายน้า 15 มิลลิลิตร ผสมสารละลายเฟอร์ริก (II) อนุภาคอนินทรีย์ การที่จะกระจายตัวโดยตรงในชั้น คลอไรด์: เฟอร์รัส (III) คลอไรด์ ในอัตราส่วน 1: 2 ลงใน มอนอเมอร์ท่ีเป็นสารอินทรีย์ได้ดี และไม่เกิดการแยกชั้น ขวดกน้ กลม จะได้สารละลายสีเหลืองเขม้ เตมิ กรดโอเลอกิ ออกมาในระหวา่ งการสังเคราะหอ์ าจทาไดย้ าก ดังน้ัน ใน 1.5 กรัม ท่ีละลายในโทลูอีน 20 มิลลิลิตร ลงในขวดก้น ข้ั น ต อ น นี้ จ ะ ท า ก า ร ป รั บ ป รุ ง พื้ น ผิ ว ( Surface กลม จะเกิดการแยกชั้นระหว่างช้ันโทลูอีนกับชั้นน้า Modification) อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท เพื่อนาไป จากนน้ั ทาให้อยู่ในสภาวะแก๊สไนโตรเจน แลว้ นาขวดก้น ใช้ในการเตรียมพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลในข้ันตอนต่อไป โดยจะทาการกราฟท์อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทด้วย มอนอเมอรท์ มี่ ีหมไู่ ซเลน (17-19) คอื 3-ไตรเมทอกซีไซลิล

6 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) กลมแช่ลงในเครื่องเขย่าท่ีอุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส ก่อนนาไปทดสอบประสิทธิภาพในการบาบัดสี เป็นเวลา 5 นาที ฉีดสารละลาย 25 % แอมโมเนียม ย้อมในน้าเสีย จะทาการไฮโดรไลซิสพอลิเมอร์ไมโคร ไฮดรอกไซด์ 5 มิลลิลิตร แล้วรอ 1 ชั่วโมง เม่ือครบ แคปซูลที่ได้ เพ่ือเปลี่ยนพอลิเมทิลอะคริเลทเป็น 1 ชั่วโมง นามาเทใส่กรวยแยกแลว้ เตมิ สารละลายโซเดยี ม พอลิอะคริลิก แอซิด โดยนาไมโครแคปซูลท่ีได้ คลอไรดค์ วามเข้มขน้ 4 โมลาร์ ปรมิ าตร 10 มิลลลิ ิตร ตง้ั 20 มิลลิกรัม กระจายตัวในสารละลายโพแทสเซียม ทิ้งไว้จนแยกเป็น 2 ชั้น ไขส่วนล่างทิ้ง (ช้ันน้า) เก็บ ไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 0.05 โมลาร์ ปริมาตร ส่วนบนไว้ (22) 5 มิลลิลิตร ปั่นเป็นเวลา 24 ชั่วโมง (15) จากนั้น ล้าง ด้วยน้ากลั่น แลว้ ทาให้แห้งในตูอ้ บสญุ ญากาศ การเตรียมพอลิเมอร์ไมโครแคปซูล การศึกษาการเพิ่มรพู รนุ ท่ีผิวพอลเิ มอร์ไมโครแคปซูลโดย การเตรียมพอลิเมอร์ไมโครแคปซูล เริ่มจาก การสกัดด้วยตวั ทาละลาย ผสมมอนอเมอร์ คือ เมทิลเมทาคริเลท เมทิลอะคริเลท และไดไวนิลเบนซีน ท่ีอัตราส่วน 55: 25: 20 ร้อยละโดย ในขั้นต อนน้ี จ ะ ศึ กษา ผ ลของการสกัด น้าหนัก (1.925 0.875 และ 0.70 กรัม ตามลาดับ) พอลิเมทิลเมทาคริเลทซึ่งเป็นองค์ประกอบของเปลือก อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทและอนุภาคนาโนเหล็ก พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลต่อลักษณะสัณฐานวิทยา พ้ืนผิว ออกไซด์ 1.50 และ 0.25 กรัม ตามลาดับ เบนโซอิลเปอร์ และประสิทธิภาพการกาจัดสีย้อมของพอลิเมอร์ไมโคร ออกไซด์ร้อยละ 8 ของมอนอเมอร์ เป็นตัวริเร่ิมปฎิกิรยิ า แคปซลู ทเ่ี ตรียมได้ โดยใชต้ วั ทาละลาย 4 ชนิด คือ โทลูอีน และสารโยกย้ายสายโซ่ คือ ไอโอโดฟอร์ม ท่ีอัตราส่วน ไดคลอโรมเี ทน อะซิโทน และเททระไฮโดรฟูแรน โดยทา 1:10 โมลของตัวริเริ่มปฏิกิริยาให้เป็นเนื้อเดียวกัน การป่ันพอลเิ มอร์ไมโครแคปซูลในตัวทาละลายท้งั 4 ชนดิ ตามลาดบั เป็นชัน้ สารอินทรียห์ รือชนั้ น้ามัน จากนั้นเทลง เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ที่ความเข้มข้นของพอลิเมอร์ไมโคร ในช้ันน้า คือ สารละลายพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ความ แคปซูลร้อยละ 0.5 1 และ 5 โดยน้าหนักของตัวทา เข้มข้นร้อยละ 1 โดยน้าหนัก ปริมาตร 45 มิลิลิตร ทา ละลาย และศึกษาลักษณะสัณฐานวิทยาและรูปร่างด้วย การปั่นเตรียมหยดด้วยโฮโมจีไนเซอร์ (Homogenizer) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning โดยใช้อัตราเรว็ 5,000 รอบต่อนาที เป็นเวลา 5 นาที จะ Electron Microscope; SEM, JSM-6510, JEOL Ltd, ได้สารแขวนลอยที่มีหยดสารอินทรีย์กระจายตัวในชนั้ น้า Japan) นาสารแขวนลอยที่เตรียมได้เทลงในขวดก้นกลมแล้วปิด ด้วยจุกยางซิลิโคน ทาให้อยู่ในบรรยากาศแก๊สไนโตรเจน การทดสอบประสิทธิภาพในการบาบัดสีย้อมในนาเสีย แล้วนาไปใส่เคร่ืองเขย่าที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส สงั เคราะห์ เป็นเวลา 3 ช่ัวโมง จากน้ัน เปลี่ยนเป็นอุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 5 ชั่วโมง เมื่อครบเวลาการ ในการทดสอบประสิทธภิ าพการบาบัดสยี ้อมใน สังเคราะห์ ให้หยดสารละลายไฮโดรควิโนนความเข้มข้น งานวจิ ัยน้เี ลอื กใช้เมทลิ ีนบลูเปน็ ตัวแทนสยี ้อมต้นแบบ ร้อยละ 1 โดยน้าหนัก ประมาณ 3-4 หยด เพื่อหยุด ปฏกิ ริ ิยา จะไดส้ ารแขวนลอยของพอลเิ มอร์ไมโครแคปซลู โดยทาการติดตามการลดลงของสีย้อมด้วย กักเก็บอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทและอนุภาคนาโน เ ค รื่ อ ง UV-Visible Spectrophotometer เ ที ย บ กับ เหล็กออกไซด์ กราฟมาตรฐาน (Calibration Curve) ในการหาความ เข้มข้นของสีย้อมท่ีลดลง และรายงานผลเป็นมิลลิกรัม ของสีย้อมท่ีถูกบาบัดต่อกรัมของอนุภาคนาโนบิสมัท วานาเดททีอ่ ยภู่ ายในพอลเิ มอร์แคปซลู

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 7 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) ทาการเตรียมสารละลายเมทิลีนบลูท่ีความ และ 3 ชัว่ โมง จากนนั้ คานวณหาความเขม้ ข้นของเมทลิ นี บลู เข้มข้น 1 2 3 4 และ 5 พีพีเอ็ม และวัดค่าการดูดกลืน ที่ลดลงจากสมการที่ 1 แสง (Absorbance) ด้วยเครื่อง UV-Visible Spectro y = mx + c (1) photometer ที่ความยาวคลนื่ สูงสดุ (max) 664 นาโนเมตร เมื่อ y คือ ค่าการดูดกลืนแสงทีเ่ วลาต่าง ๆ เพื่อทากราฟมาตรฐาน จากนั้นเตรียมน้าเสยี สังเคราะหท์ ่ี m คือ ค่าความชัน มีเมทิลีนบลูเป็นสีย้อมต้นแบบท่ีความเข้มข้น 5 พีพีเอ็ม x คือ ความเขม้ ขน้ ของเมทิลีนบลู เติมพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลลงในน้าเสียสังเคราะห์ แล้ว c คอื จุดตัดแกน ป่ันในท่ีมืดเป็นเวลา 30 นาที จากนั้น ฉายแสงให้แก่น้า เสีย นาน้าเสียไปวัดค่าการดูดกลืนแสงที่เวลา 0.5 1 2 แผนภาพการทดสอบประสิทธิภาพในการ บาบัดสยี อ้ มในน้าเสยี แสดงดังรปู ท่ี 1 รูปท่ี 1 การทดสอบประสิทธิภาพในการบาบดั สีย้อมในนา้ เสีย การศึกษาลกั ษณะเฉพาะของพอลิเมอร์ไมโครแคปซลู ลงบนแผ่นคาร์บอนที่ติดอยู่บนแท่นวางตัวอย่าง (Stub) 1. ลกั ษณะสัณฐานวทิ ยา และทาการเคลือบด้วยทองคา จากน้ันตรวจวัดตัวอย่าง น า พ อ ลิ เ ม อ ร์ แ ค ป ซู ล ที่ เ ต รี ย ม ไ ด้ ไ ป ศึ ก ษ า โดยใช้กาลงั ขยายที่เหมาะสม ลักษณะรูปร่างด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง และ 2. ร้อยละการบรรจุและประสิทธิภาพในการ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ในกรณีของ กักเก็บอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทและอนุภาคนาโน กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงจะเตรียมตัวอย่างโดยการ เหลก็ ออกไซด์ใน พอลิเมอร์ไมโครแคปซูล หยดสารแขวนลอยของพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลท่ีเตรียม ได้ทั้งก่อนและหลังการสังเ คราะห์ล งบน กระจ กส ไ ล ด์ ทาการวิเคราะห์ร้อยละการบรรจุของอนุภาค 1-2 หยด ปิดด้วยกระจกปิดสไลด์ ทาการตรวจวัดด้วย นาโนบิสมัทวานาเดทและอนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ใน กาลังขยายที่เหมาะสม ส่วนในกรณีของกล้องจุลทรรศน์ พอลิเมอร์ไมโครแคปซูล (%Loading experiment; อิเล็กตรอนแบบส่องกราด เตรียมตัวอย่างโดยนา %Lexpt) โดยการนาสารแขวนลอยที่ได้หลังจากการ พอลิเมอร์แคปซูลที่เตรียมได้ไปทาให้แห้งก่อนนาไปโรย สังเคราะห์มาแยกด้วยแท่งแม่เหล็ก ส่วนของแคปซูลที่มี อ นุ ภ า ค น า โ น แ ม่ เ ห ล็ ก อ ยู่ ภ า ย ใ น จ ะ ถู ก ดู ด ติ ด กั บ แ ท่ ง

8 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) แม่เหล็ก ส่วนอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทท่ีไม่ถูกห้มุ จะ %EE = %Lexpt × 100 (3) ตกตะกอนนอนกน้ ขวด นาสารส่วนทต่ี กตะกอนนไี้ ปเผาที่ %Lth อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 5 นาที จากนั้น นาน้าหนักที่ได้จากการเผาลบออกจากน้าหนักอนุภาค 3. ขนาดและปริมาณของอนุภาคพอลิเมอร์ นาโนบิสมัทวานาเดทที่ใช้ในสภาวะการทดลอง แล้ว คานวณหาร้อยละการบรรจุ โดยเปรียบเทียบกับร้อยละ อิสระในชนั้ นา้ การบรรจุทางทฤษฎี (%Loading theory; %Lth) ซ่ึง คานวณไดจ้ ากสมการท่ี (2) นาสารแขวนลอยทีไ่ ดห้ ลังจากการสงั เคราะหไ์ ป ทาการดูดด้วยแท่งแม่เหล็ก สารแขวนลอยจะเกิดการ แยกช้ัน จากน้ัน นาชั้นน้าที่เหลือไปอบท่ีอุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง คานวณหา WBiVO4/Fe3O4 x 100 (2) ปริมาณอนุภาคพอลิเมอร์อิสระในชั้นน้า (% Free WBiVO4/Fe3O4+ Wmx (%Conversion)/100 %Lth = Polymer Particle; %Fp) โดยใชส้ มการที่ (4) ดงั ตอ่ ไปนี้ เมื่อ WBiVO4/Fe3O4 คือ น้าหนักของอนุภาคนาโน WFp บิสมัทวานาเดทและอนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ และ Wmx (%Conversion)/100 (4)%Fp = × 100 Wm คือ มอนอเมอรจ์ ากสภาวะการทดลอง เม่ือ WFp คือ น้าหนักอนุภาคพอลิเมอร์ในชั้นน้าที่เหลือ หลังจากการอบ ส่วนประสิทธิภาพการกักเก็บอนุภาคนาโน Wm คือ น้าหนักมอนอเมอร์ที่ใชใ้ นการทดลองนี้ บิสมัทวานาเดทและอนุภาคนาโนเหล็กออกไซดห์ รือร้อย ละการกักเก็บ (% Encapsulation; %EE) สามารถ คานวณไดจ้ ากสมการที่ (3) ดังนี้ BiVO4 (a) Bi-O m-BiVO4 (b) C=O C=C MPS (c) รูปที่ 2 ฟลเู รยี รท์ รานฟอร์มอินฟราเรดสเปกตรัมของอนภุ าคนาโนบิสมัทวานาเดท (a) อนุภาคนาโนบสิ มัทวานาเดทท่ี กราฟท์ด้วยเอ็มพเี อส (b) และเอ็มพีเอส (c) ผลการศึกษาและอภปิ รายผล สีเหลือง มีอนุภาคเป็นทรงกลม ขนาดเลก็ ในระดบั นาโนเมตร โดยขนาดอนุภาคเฉลี่ยประมาณ 2 นาโนเมตร แต่มี การเตรียมอนุภาคนาโนบสิ มทั วานาเดท บางส่วนที่จับกันเป็นก้อน ก่อนนาไปใช้ในขั้นตอนการ เตรียมแคปซูล จะทาการกราฟท์อนุภาคนาโนบิสมัท จากการเตรียมอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท วานาเดทด้วยสารคู่ควบไซเลน คือ 3-ไตรเมทอกซีไซลิล พบว่าอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท มีลักษณะเป็นผง

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 9 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) โพรพลิ เมทาครเิ ลท หรอื เอ็มพเี อส เพ่ือเพม่ิ ความไม่ชอบ แคปซูลในข้ันตอนต่อไป นอกจากการเพิ่มความไม่ชอบ นา้ ซึ่งคาดวา่ จะทาใหอ้ นภุ าคนาโนบิสมทั วานาเดทซ่ึงเปน็ น้าให้กับอนุภาคแล้ว การท่ีมีหมู่ C=C จากเอ็มพีเอสท่ผี วิ สารอนนิ ทรียส์ ามารถกระจายตวั ในชนั้ สารอนิ ทรยี แ์ ละคง ของอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท จะทาให้สามารถเกิด อยู่ในหยดมอนอเมอร์ในระหว่างการสังเคราะห์ได้ดีขึ้น ก า ร พ อ ลิ เ ม อ ไ ร เ ซ ชั น กั บ ม อ น อ เ ม อ ร์ ผ่ า น ก ล ไ ก ก า ร จากการศึกษาโครงสร้างทางเคมีด้วยเทคนิคฟลูเรียร์ สังเคราะห์แบบอนุมูลอิสระได้ ทาให้อนุภาคนาโนบิสมัท ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดสเปคโทรมิเตอร์ (FTIR) เพื่อ ว า น า เ ด ท จ ะ ถู ก กั ก เ ก็ บ ไ ว้ ภ า ย ใ น แ ค ป ซู ล ไ ด้ อ ย่ า ง มี ยืนยันการกราฟท์เอ็มพีเอสลงบนอนุภาคนาโนบิสมัทวา ประสทิ ธิภาพมากข้นึ นาเดท พบว่า นอกจากพบหมู่ Bi-O ที่ความยาวคลื่น การเตรยี มอนุภาคนาโนเหลก็ ออกไซด์ ประมาณ 700-800 cm-1 (23, 24) ของบิสมทั วานาเดท แล้ว ยังมีหมู่ C-H เพ่ิมข้ึนที่ความยาวคล่ืนประมาณ อนุภาคนาโนของเหล็กออกไซด์จะกระจายตัว 2,800-3,000 cm-1 หมู่ C=O เพิ่มข้ึนที่ความยาวคล่ืน อยู่ในช้ันของโทลูอีน ดังรูปที่ 3 (a) และเกิดการแยกช้ัน ประมาณ 1,600-1,700 cm-1 และมีหมู่ C=C เพิ่มขึ้นที่ อย่างชัดเจนกบั นา้ หลังจากการเติมโซเดยี มคลอไรด์ ดงั รปู ความยาวคลื่นประมาณ 1,500-1,600 cm-1 ซ่ึงเป็นหมู่ ท่ี 3 (b) เมื่อทดสอบด้วยแม่เหล็กพบว่าอนุภาคนาโนของ ฟังก์ชันท่ีพบในเอ็มพีเอส จึงสามารถยืนยันได้ว่าสามารถ เหล็กออกไซด์จะเคลื่อนที่มาติดที่แม่เหล็กท้ังหมดแสดง กราฟท์อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทด้วยเอ็มพีเอสได้ ว่ามีความเป็นแม่เหล็ก โดยการศึกษาลักษณะสัณฐาน สาเร็จ ดังรูปท่ี 2 (21) ซึ่งจะได้นาอนุภาคนาโนบิสมัท วิทยาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน วานาเดทท่ีมีหมู่ไซเลนนีไ้ ปทาการเตรียมพอลเิ มอร์ไมโคร พบว่า อนุภาคเหล็กออกไซด์เป็นทรงกลมและมีขนาด อนุภาคประมาณ 5 นาโนเมตร รปู ท่ี 3 การแยกชน้ั ของอนภุ าคนาโนเหลก็ ออกไซด์ทม่ี กี รดโอเลอกิ รอ้ ยละ 0.3 โดยนา้ หนัก ก่อน (a) และหลัง (b) การ เตมิ โซเดยี มคลอไรด์ การเตรียมพอลเิ มอรไ์ มโครแคปซลู จ น ก ร ะ ทั่ ง มี ค ว า ม ย า ว ส า ย โ ซ่ ถึ ง ค่ า ค ว า ม ย า ว วิ ก ฤ ต (Critical Chain Length) สายโซ่พอลเิ มอร์จะไม่สามารถ ก า ร เ ต รี ย ม พ อ ลิ เ ม อ ร์ ไ ม โ ค ร แ ค ป ซู ล ด้ ว ย ละลายเข้ากนั ไดก้ บั สารภายในหยดมอนอเมอร์อีก จึงเกิด กระบวนการสังเคราะห์แบบแขวนลอยโดยกลไกการ การแยกวัฎภาคและเคลอ่ื นท่ีออกมาท่ีรอยต่อระหว่างผิว แยกวัฎภาคภายใน (Internal Phase Separation) เป็น ของหยดมอนอเมอร์กับน้า และเกิดการจัดเรียงตัวเป็น เทคนิคทมี่ ีประสทิ ธิภาพในการกักเก็บค่อนขา้ งสงู (25, 26) เปลือกแคปซูล ซ่ึงการเกิดแคปซูลและประสิทธิภาพใน โดยการผสมสารท่ีต้องการกักเก็บกับมอนอเมอร์และตัว การกักเก็บขึ้นกับปัจจัยต่าง ๆ ท่ีสาคัญ คือ ความหนืด ริเริ่มปฏิกิริยา เตรียมเป็นหยดมอนอเมอร์ กระจายตัวใน ภายใน (Internal Viscosity) และค่าแรงตึงระหว่างผิว ช้ันน้า เม่ือเกิดการสังเคราะห์เกิดสายโซ่พอลิเมอร์

10 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) (Interfacial Tension) ระหว่างพอลเิ มอรก์ ับนา้ และสาร รปู ที่ 4 Optical (a) และ SEM (a’) micrographs ของ ท่ีตอ้ งการกักเก็บกับน้า พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลกักเก็บอนุภาคนาโน บิสมัทวานาเดทและอนภุ าคนาโนแมเ่ หล็ก ใ น ง า น วิ จั ย นี้ ใ ช้ ม อ น อ เ ม อ ร์ ส า ม ช นิ ด เ ป็ น องค์ประกอบของเปลือกแคปซูล คือ เมทิลเมทาคริเลท เ มื่ อ ท า ก า ร ไ ฮ โ ด ร ไ ล ซิ ส เ พ่ื อ เ ป ลี่ ย น พ อ ลิ เมทิลอะคริเลท และไดไวนิลเบนซีน เน่ืองจากพอลเิ มทิล เมทิลอะคริเลทเป็นพอลิอะคริลิก แอซิด ซึ่งมีสมบัติ เมทาครเิ ลทเป็นพอลิเมอร์ มีความชอบน้าคอ่ นขา้ งสงู และ ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงพีเอช จะทาให้ไมโคร สามารถเกิดเปน็ เปลอื ก ไมโครแคปซูลหมุ้ สารต่าง ๆ ดว้ ย แคปซูลน้ีมีความชอบน้ามากข้ึน เนื่องจาก ในสภาวะเบส กลไกการแยกวัฎภาคภายในได้ดี ส่วนพอลิเมทิลอะคริเลท จะเกิดการแตกตัวของหมู่คาร์บอกซิลของพอลิอะคริลิก เมื่อทาการไฮโดรไลซีสจะเปล่ียนเป็นพอลิอะคริลิกแอซิด แอซิดเป็นหมู่คาร์บอกซิเลทไอออน จึงจะทาให้แคปซูล ซ่ึงเป็นพอลิเมอร์ท่ีตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงพีเอช เกิดการพองตัวและดูดน้าได้มากขึ้น จึงมีโอกาสที่น้าซ่ึงมี (15) และพอลิไดไวนิลเบนซีนเป็นพอลิเมอร์โครงร่างแห สีย้อมจะเข้าไปสัมผัสกับอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทท่ี ซ่ึงจะทาให้ได้ไมโครแคปซูลท่ีมีความแข็งแรง จากการ อยู่ภายในได้มากขึ้น ซ่ึงจะส่งผลให้ประสิทธิภาพการ ทดลองพบว่า ลักษณะของไมโครแคปซูลท่ีเตรียมได้เป็น กาจัดสีย้อมสูงย่ิงข้ึน โดยพบว่าหลังการไฮโดรไลซิส ค่า ทรงกลมและมพี ้ืนผิวเรยี บ มีรอ้ ยละการกกั เก็บอนภุ าคนา ศักย์ซีตา (zeta potential) ของพอลิเมอร์ไมโครแคปซลู โนบิสมัทวานาเดทสูงเข้าใกล้ร้อยละ 100 และมีปริมาณ มีค่าเป็นลบ (ประมาณ -28 ถึง -38 mV) เป็นการยืนยัน ของอนุภาคพอลเิ มอร์อสิ ระในชน้ั นา้ ค่อนขา้ งตา่ (6-10 %) ถงึ การเกิดขน้ึ ของพอลิอะคริลิก แอซดิ จากการตรวจสอบลักษณะรูปร่างด้วยกล้องจุลทรรศน์ แบบใช้แสง พบว่า แคปซูลมีลักษณะเป็นทรงกลม มี ขนาดในระดับไมโครเมตร สอดคล้องกับการตรวจสอบ ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดซ่ึงพบว่า พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลมีลักษณะทรงกลม พ้ืนผิวเรียบ และมีขนาดอนภุ าคประมาณ 5-10 ไมโครเมตร ดังรปู ท่ี 4 รปู ท่ี 5 SEM micrographs ของพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลกักเก็บอนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทและอนุภาคนาโน แมเ่ หลก็ หลังเพิม่ รูพรนุ ทผี่ วิ พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลโดยการสกัดดว้ ยตัวทาละลายชนดิ ต่าง ๆ

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 11 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) การศึกษาการเพม่ิ รพู รนุ ที่ผวิ พอลเิ มอร์ไมโครแคปซูลด้วย บิสมัทวานาเดทที่ใช้ จากผลการศึกษาพบว่า ในสภาวะที่ ตัวทาละลาย ยังไม่มีการใหแ้ สงแกร่ ะบบเปน็ เวลา 30 นาที ทงั้ สภาวะท่ี ใช้อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทโดยตรงและใช้ P(MMA- เน่ืองจากการเกิดปฏิกิริยาโฟโตแคตาไลซิส จะ AA-DVB)/BiVO4/Fe3O4 ไมโครแคปซูล มีความเข้มข้น เกดิ ทผี่ วิ ของอนุภาคนาโนโฟโตแคตาลสิ ต์หรอื สารกึ่งตัวนา ของสารละลายสีย้อมเมทิลีนบลูลดลงบางส่วน ซึ่งน่าจะ ดังนั้น ประสิทธิภาพในการบาบัดสีย้อมจึงขึ้นอยู่กับการ เน่ืองจากการดูดซับของเมทิลีนบลูท่ีผิวของอนุภาคหรือ สัมผัสของสีย้อมในน้าเสียกับอนุภาคโฟโตแคตาลิสต์ แคปซูล ทาให้ปริมาณของเมทิลีนบลูในสารละลายลดลง นอกจากการเพ่ิมความชอบน้าให้กับเปลือกพอลิเมอร์ จากน้ัน เมื่อทาการให้แสงแก่ระบบ การบาบัดเมทิลีนบลู แคปซูลแล้ว การเพิ่มรูพรุนที่ผิวของพอลิเมอร์ไมโคร จะเพ่มิ ข้ึนเนอื่ งจากการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาโฟโตแคตาไลซสี โดย แคปซูลเพื่อให้น้าสามารถเข้าไปสัมผัสกับอนุภาคนาโน ก า ร ใ ช้ อ นุ ภ า ค น า โ น บิ ส มั ท ว า น า เ ด ท โ ด ย ต ร ง จ ะ มี โฟโตแคตาลิสต์ที่ถูกกักเก็บอยู่ภายในแคปซูลได้เป็นอีก ประสิทธิภาพในการบาบัดเมทิลีนบลูได้มากกว่าการใช้ แนวทางหนึ่ง ในข้ันตอนนี้จะศึกษาผลของการสกัด P(MMA-AA-DVB)/BiVO4/Fe3O4 ไ ม โ ค ร แ ค ป ซู ล พอลิเมทิลเมทาคริเลทซ่ึงเป็นองค์ประกอบของเปลือก เน่ืองจากการใช้อนุภาคนาโนบสิ มัทวานาเดทโดยตรงจะมี พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลต่อลักษณะสัณฐานวิทยาและ การสัมผัสของน้าเสียกับผิวของอนุภาคนาโนบิสมัทวา พน้ื ผิวของไมโครแคปซูล เม่ือศึกษาลักษณะสัณฐานวิทยา นาเดทได้มากกว่ากรณีท่ีอยู่ภายในแคปซูลซึ่งถูกหุ้มด้วย ด้วยกล้องจลุ ทรรศน์อเิ ล็กตรอนแบบส่องกราด พบว่าหลงั เปลอื กพอลเิ มอร์ ดังรูปท่ี 6 การสกัดด้วยตัวทาละลายชนิดต่าง ๆ ลักษณะพื้นผิวของ พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลไม่ได้มีการเปล่ยี นแปลงท่ีชัดเจน ---Dark--- ดังรูปที่ 5 ดังน้ัน จึงจะนาไปศึกษาการบาบัดสีย้อมเพ่ือ เปรยี บเทยี บประสิทธิภาพต่อไป การทดสอบประสิทธิภาพในการบาบัดสีย้อมในนาเสีย สังเคราะห์ ในการทดสอบประสิทธิภาพการบาบัดสีย้อม รูปท่ี 6 กราฟแสดงประสิทธฺ ภิ าพการบาบัดสียอ้ มเมทิลีนบลู ในงานวิจัยน้ีเลือกใช้เมทิลีนบลูเป็นตัวแทนสีย้อมที่ ในหน่วยมิลลิกรัมของเมทิลีนบลูต่อกรัมของ สามารถละลายน้าได้ดี ทาการทดลองในน้าสภาวะเบส อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท เมื่อใช้อนุภาคนาโน (pH 10) ซ่ึงเปน็ สภาวะท่ีหมคู่ ารบ์ อกซลิ ของพอลอิ ะครลิ กิ บิสมัทวานาเดท () และ P(MMA-AA-DVB)/ แอซิดเกิดการแตกตัวเป็นหมู่คาร์บอกซิเลทไอออนได้ดี BiVO4/Fe3O4 () การศึกษาประสิทธิภาพในการบาบัดเมทิลีนบลูโดยใช้ อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทโดยตรงเปรียบเทียบกับ เนื่องจากปฏิกิริยาโฟโตแคตาไลซีสจะเกิดข้ึนที่ อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดทที่ถูกกักเก็บอยู่ใน P(MMA- ผิวของอนุภาคนาโนโฟโตแคตาลิสต์ ดังน้ัน การเพ่ิมโอกาส AA-DVB)/BiVO4/Fe3O4 ไมโครแคปซูล โดยทาการ ในการสัมผัสของสีย้อมในน้าเสียกับอนุภาคนาโนโฟโต ติดตามการลดลงของสีย้อมเมทิลีนบลูด้วยการวิเคราะห์ แคตาลิสต์จะเพ่ิมประสิทธิภาพในการบาบัดสีย้อม จึงได้ ค่าการดูดกลืนแสงเทียบกับค่ากราฟมาตรฐานในการหา ทาการศึกษาการเพิ่มรูพรุนหรือความขรุขระของผิวไมโคร ความเข้มข้นของสีย้อมท่ีลดลง และรายงานผลเป็น มิลลิกรัมของเมทิลีนบลูท่ีลดลงต่อกรัมของอนุภาคนาโน

12 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) แคปซูลโดยการสกัดส่วนของพอลิเมทิลเมทาคริเลทที่ ลดความเข้มข้นของ พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลในการสกดั ลง เปลือกแคปซูลด้วยตัวทาละลายชนิดต่าง ๆ จากการศึกษา ประสิทธิภาพในการบาบัดน้าเสียจะเพ่ิมข้ึนตามลาดบั เม่ือ ประสิทธิภาพในการบาบัดสีย้อมเมทิลีนบลูด้วยพอลิเมอร์ เปรียบเทียบความเขม้ ข้นของพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลที่ร้อย ไมโครแคปซูลท่ีสกัดด้วยตัวทาละลาย 4 ชนิด คือ โทลูอีน ละ 0.5 1 และ 5 โดยน้าหนัก พบว่าท่ีความเข้มข้นร้อยละ ไดคลอโรมีเทน อะซิโทน และเททระไฮโดรฟูแรน ท่ีความ 0.5 โดยน้าหนักมีประสิทธิภาพในการบาบัดสีย้อม เข้มข้นต่าง ๆ พบว่า ในสภาวะท่ีใชอ้ ะซิโทนในการสกดั จะมี เมทิลนี บลสู งู ที่สดุ ดงั รูปที่ 7 ประสิทธิภาพสูงมากกว่าตัวทาละลายชนิดอ่ืน ๆ และเมื่อ ---Dark--- ---Dark--- ---Dark--- ---Dark--- รูปที่ 7 กราฟแสดงประสิทฺธิภาพการบาบัดสีย้อมเมทิลีนบลูในหน่วยมิลลิกรมั ของเมทิลีนบลูต่อกรัมของอนุภาคนาโน บิสมัทวานาเดทที่ถูกกักเก็บใน P(MMA-AA-DVB)/BIVO4/Fe3O4 ไมโครแคปซูล ที่สกัดด้วยตัวทาละลายชนดิ ต่าง ๆ ทร่ี ้อยละ 0.50 () 1 () และ 5 () โดยน้าหนกั เม่ือเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการบาบัด โทนซงึ่ นา่ จะมรี พู รุนท่ีผวิ ของแคปซลู มีประสทิ ธิภาพในการ เมทิลีนบลูในน้าเสียสังเคราะห์โดยใช้พอลิเมอร์ไมโคร บาบัดเมทลิ นี บลสู ูงข้ึนกว่าพอลิเมอรไ์ มโครแคปซูลก่อนการ แคปซูลท่ีสกัดด้วยอะซิโทน พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลตั้งต้น สกัด และใกล้เคียงกับการใช้อนุภาคนาโนบิสมัทวานาเดท (ก่อนการสกัดด้วยอะซิโทน) และอนุภาคนาโนบิสมัท ต้ังต้นโดยตรง ดังรูปท่ี 8 ซึ่งน่าจะเนื่องจาก การสกัด วานาเดท พบว่าพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลที่สกัดด้วยอะซิ พอลิเมทิลเมทาคริเลทด้วยอะซิโทนทาให้เกิดรูพรุนที่ผิว

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 13 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) ของเปลือกไมโครแคปซลู ทาใหน้ ้าเสยี สามารถเขา้ ไปสัมผัส ก็ตาม พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลยังมีประสิทธิภาพการ กับผิวของอนุภาคนาโนโฟโตแคตาลิสต์ได้มากข้ึน และ บาบัดสีย้อมเมทิลนี บลูได้มากกวา่ รอ้ ยละ 50 สามารถเกิดปฏกิ ริ ิยาโฟโตแคตาไลซีสไดเ้ ช่นเดียวกับการใช้ อนุภาคนาโนบิสมั ทวานาเดทโดยตรงจึ งทาให้ มี รูปท่ี 9 กราฟแสดงประสิทธฺ ิภาพการบาบดั สีย้อมเมทิลีนบลู ประสทิ ธิภาพในการบาบดั เมทลิ ีนบลูได้ดเี ช่นเดยี วกนั โดยนา P(MMA-AA-DVB)/BiVO4/Fe3O4 ไมโคร แคปซลู กลบั มาใช้ซา้ ที่จานวนครง้ั ตา่ ง ๆ อย่างไรก็ตาม ในการเตรียม P(MMA-AA- DVB)/BiVO4/ Fe3O4 ไมโครแคปซูลมกี ารกักเก็บอนุภาคนา สรุปผล โนแม่เหล็กไว้ภายในด้วยซ่ึงจะทาให้สามารถแยกออกจาก ระบบหลังการบาบัดได้งา่ ยโดยการดงึ ดูดด้วยแมเ่ หลก็ และ สามารถนาไมโครแคปซูลดังกล่าวกลับมาใช้ใหม่ได้ ดังน้ัน จึงจะนาพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลดังกล่าวไปทาการศึกษา ความเปน็ ไปได้ในการนากลบั มาใชซ้ า้ --Dark-- -- รูปที่ 8 กราฟแสดงประสิทฺธิภาพการบาบัดสีย้อมเมทลิ ีนบลู จากการศกึ ษาการเตรยี มพอล(ิ เมทลิ เมทาคริเลท- ในหน่วยมิลลิกรัมของเมทิลีนบลูต่อกรัมของ อะคริลิก แอซิด-ไดไวนิลเบนซีน) ไมโครแคปซูลกักเก็บ อนุภาคนาโนบสิ มทั วานาเดท เมื่อใชอ้ นภุ าคนาโน อนุภาคนาโนบิสมัสวานาเดทและเหล็กออกไซด์เพ่ือการ บิ ส มั ท ว า น า เ ด ท ( ) P( MMA- AA- DVB) / บาบัดสีย้อมในน้าเสียสังเคราะห์ พบว่าพอลิเมอร์ไมโคร BiVO4/Fe3O4 ไมโครแคปซูลก่อนการสกัด () แคปซลู มีร้อยละการกักเกบ็ อนุภาคนาโนบสิ มสั วานาเดทสูง และ P(MMA-AA-DVB)/ BiVO4/Fe3O4 ไมโคร (ประมาณร้อยละ 100) และเมื่อเพ่ิมประสิทธิภาพการ แคปซูลหลังการสกัด () บาบัดสีย้อมเมทิลีนบลูด้วยการสกัดด้วยตัวทาละลายเพื่อ เพ่ิมรูพรุนท่ีเปลือกของพอลิเมอร์ไมโครแคปซูล พบว่า เ ม่ื อ น า P( MMA- AA- DVB) / BiVO4/ Fe3O4 พอลิเมอรไ์ มโครแคปซลู ทท่ี าการสกัดที่ความเข้มข้นร้อยละ ไมโครแคปซูลท่ีสกัดด้วยอะซิโทนมาศึกษาการนามา 0.5 ของพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลในตัวทาละลายอะซิโทนมี กลับมาใช้ซ้า จานวน 5 ครั้ง พบว่า ประสิทธิภาพในการ ประสิทธิภาพในการบาบัดสีย้อมเมทิลีนบลูได้ดีที่สุดและ บาบัดสีย้อมเมทิลีนบลูมีแนวโน้มค่อย ๆ ลดลงตาม ใกล้เคียงกับการใช้อนุภาคนาโนบิสมัสวานาเดทโดยตรง จานวนคร้ังในการใช้ซ้าท่ีเพิ่มข้ึน ดังรูปท่ี 9 แต่อย่างไร นอกจากน้ี สามารถแยกไมโครแคปซูลออกจากระบบหลัง การบาบัดได้ง่ายโดยการดึงดูดด้วยแม่เหล็กเน่ืองจากมีการ กักเก็บอนุภาคนาโนแม่เหล็กไว้ภายในด้วย และเมื่อนาไม โครแคปซูลกลับมาใช้ซ้า พบว่ายังมีประสิทธิภาพในการ บาบัดสีย้อมเมทิลีนบลูได้มากกว่าร้อยละ 50 เม่ือใช้ซ้า 5 ครั้ง ถึงแม้ว่าประสิทธิภาพจะค่อย ๆ ลดลงตามจานวน คร้งั ท่เี พมิ่ ขนึ้ ดังน้นั ในงานวจิ ยั น้ี จึงประสบความสาเร็จใน

14 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) การเตรยี มพอลิ(เมทลิ เมทาครเิ ลท-อะครลิ ิก แอซดิ -ไดไวนิล 5. Yin W, Wang W, Zhou L, Sun S, Zhang L. เบนซีน) ไมโครแคปซูลกักเกบ็ อนุภาคนาโนบิสมัสวานาเดท CTAB-assisted synthesis of monoclinic BiVO4 และเหล็กออกไซด์ที่มีประสิทธิภาพในการบาบัดสีย้อมใน photocatalyst and its highly efficient น้าเสียสงั เคราะห์และสามารถนากลับมาใช้ซา้ ได้ degradation of organic dye under visible- light irradiation. J Hazard Mater. กิตติกรรมประกาศ 2010;173(1-3):194-9. งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจากทุนวิจัยจาก 6. Sun M, Guo P, Wang M, Ren F. The effect of โครงการการสร้างภาคีในการผลติ บณั ฑิตระดบั ปรญิ ญาโท- pH on the photocatalytic performance of เอกของสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่ง BiVO4 for phenol mine sewage degradation ประเทศไทย (วว.) under visible light. Optik. 2019;179:672-9. เอกสารอ้างอิง 7. Fernández- Domene RM, Sánchez- Tovar R, Lucas- Granados B, Muñoz- Portero M- J, 1. Mahato N, Sharma K, Sinha M, Baral ER, Ramírez-Grau R, Garcia-Anton J. Visible-light Koteswararao R, Dhyani A, et al. Bio-sorbents, photoelectrodegradation of diuron on WO3 industrially important chemicals and novel nanostructures. J Environ Manage. materials from citrus processing waste as a 2018;226:249-55. sustainable and renewable Bioresource: A review. J Adv Res. 2020;23:61-82 8. Forgacs E, Cserhati T, Oros G. Removal of synthetic dyes from wastewaters: a review. 2. Hepel M, Hazelton S. Photoelectrocatalytic Environment international. 2004;30(7):953-71. degradation of diazo dyes on nanostructured WO3 electrodes. Electrochimica Acta. 9. Akpan UG, Hameed BH. Parameters affecting 2005;50(25-26):5278-91. the photocatalytic degradation of dyes using TiO2 - based photocatalysts: a review. J 3. Zheng Q, Lee C. Visible light Hazard Mater. 2009;170(2-3):520-9. photoelectrocatalytic degradation of methyl orange using anodized nanoporous WO3 . 10. Chatchai P, Murakami Y, Kishioka S-y, Nosaka Electrochim. Acta. 2014;115:140-5. AY, Nosaka Y. Efficient photocatalytic activity of water oxidation over WO3/BiVO4 composite 4. Kim C, Kim JT, Kim KS, Jeong S, Kim HY, Han under visible light irradiation. Electrochim. YS. Immobilization of TiO2 on an ITO Acta. 2009;54(3):1147-52. substrate to facilitate the photoelectrochemical degradation of an 11. Chatchai P, Nosaka AY, Nosaka Y. organic dye pollutant. Electrochim. Photoelectrocatalytic performance of Acta. 2009;54(24):5715-20. WO3 / BiVO4 toward the dye degradation. Electrochim. Acta.2013;94:314-9.

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 15 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) 12. Chatchai P, Kishioka S-y, Murakami Y, Nosaka 18. Zhao J, Milanova M, Warmoeskerken MM, AY, Nosaka Y. Enhanced photoelectrocatalytic Dutschk V. Surface modification of TiO2 activity of FTO/WO3/BiVO4 electrode modified nanoparticles with silane coupling agents. with gold nanoparticles for water oxidation Colloids Surf A. 2012;413:273-9. under visible light irradiation. Electrochim. Acta. 2010;55(3):592-6. 19. Moghaddam E, Youzbashi A, Kazemzadeh A, 13. Chaiyasat P, Noppalit S, Okubo M, Chaiyasat Eshraghi M. Photoluminescence A. Innovative synthesis of high performance poly ( methyl methacrylate) microcapsules investigation of ZnO quantum dots surface with encapsulated heat storage material by microsuspension iodine transfer modified with silane coupling agent as a polymerization ( ms ITP) . Sol Energy Mater Sol Cells. 2016;157:996-1003 :996-1003. capping agent. J Lumin. 2015;168:158-62. 14. Chaiyasat P, Noppalit S, Okubo M, Chaiyasat 20. Xie Y, Hill CA, Xiao Z, Militz H, Mai C. Silane A. Do encapsulated heat storage materials coupling agents used for natural really retain their original thermal properties. fiber/ polymer composites: A review. Phys Chem Chem Phys.. 2015;17(2):1053-9. Composites Part A. 2010;41(7):806-19. 15. Jantang S, Chaiyasat P. High Performance Poly 21. Tangsongcharoen W, Punyamoonwongsa P, ( methyl methacrylate- acrylic acid- Chaiyasat P. High performance divinylbenzene) Microcapsule Encapsulated biocompatible cellulose‐ based Heat Storage Material for Thermoregulating microcapsules encapsulating gallic acid Textiles. Fibers Polym. 2018; 19(10): 2039-48. prepared by inverse microsuspension polymerization. Polymer International. 16. Okunaka S, Tokudome H, Hitomi Y, Abe R. 2019;68(4):714-23. Preparation of fine particles of sheelite- monoclinic phase BiVO4 via an aqueous 22. Sadchaiyaphum J, Phapugrangkul P, chelating method for efficient photocatalytic Chaiyasat P, Chaiyasat A. High Encapsulation oxygen evolution under visible-light irradiation. Efficiency of Magnetite Nanoparticles in J Mater Chem A. 2016;4(10):3926-32. Hydrophobic Polymer Microcapsules using Microsuspension Conventional Radical 17. Tomovska R, Daniloska V, Asua JM. Surface Polymerization. Orient J Chem. modification of TiO2 nanoparticles via 2019;35(2):516-22. photocataliticaly induced reaction: Influence of functionality of silane coupling agent. 23. Shi Y, Hu Y, Zhang L, Yang Z, Zhang Q, Cui H, Appl Surf Sci. 2013;264:670-3. et al. Palygorskite supported BiVO4 photocatalyst for tetracycline hydrochloride removal. Appl Clay Sci. 2017;137:249-58.

16 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) 24. Ke D, Peng T, Ma L, Cai P, Dai K. Effects of hydrothermal temperature on the microstructures of BiVO4 and its photocatalytic O2 evolution activity under visible light. Inorganic Chemistry. 2009;48(11):4685-91. 25. Chaiyasat P, Islam MZ, Chaiyasat A. Preparation of poly ( divinylbenzene) microencapsulated octadecane by microsuspension polymerization: oil droplets generated by phase inversion emulsification. RSC Adv. 2013;3(26):10202-7. 26. Chaiyasat P, Chaiyasat A, Boontung W, Promdsorn S, Thipsit S. Preparation and characterization of poly ( divinylbenzene) microcapsules containing octadecane. Mater Sci Appl. 2011;2(08):1007.

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 17 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) Structural and Mechanical Properties of Cubic Na2O: First-Principles Calculations Tanisara Noinonmueng and Kanoknan Phacheerak* College of Nanotechnology, King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, Bangkok 10520, THAILAND *Corresponding author e-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: This work presents the investigation of the structural and Received: 29 May, 2020 mechanical properties of Na2O in cubic structure (hereafter denoted Revised: 5 June, 2020 as cubic Na2O) by using the first-principles calculations within the local Accepted: 8 July, 2020 density approximation (LDA) and the generalized gradient Available online: 14 August, 2020 approximation (GGA) in the functional form by Perdew-Wang 91 DOI: 10.14456/rj-rmutt.2020.14 (PW91). The structural parameters such as the equilibrium volume (V0), Keywords: the bulk modulus (B0), and its pressure derivative (B’0) can be obtained structural properties, by fitting the calculated energy (E) and volume (V) data with the third- mechanical properties, order Birch - Murnaghan’s equation of state whereas the elastic Na2O, first-principles constants can be obtained from the stress-strain approach. The calculated equilibrium structural parameters and all three elastic constants (C11, C12, and C44) show a good agreement with the experimental and other theoretical values. All elastic constants and bulk moduli calculated from LDA are slightly larger than those values calculated from GGA, by the reason of the lattice constant calculated from LDA is slightly smaller than that calculated from GGA. By using the calculated elastic constants and Born’s criteria, the cubic Na2O was found to be mechanically stable at ambient pressure. Consistent with the calculated elastic constants (Cij), other elastic moduli such as bulk modulus (B), shear modulus (G), Young’s modulus (Y), and Poisson ratio (v) of cubic Na2O can be obtained by Voigt–Reuss–Hill (VRH) method. Because the B/G and v values can be used to determine the brittleness and ductility of materials, our calculated B/G and v values indicate that cubic Na2O behaves as a brittle material at ambient pressure.

18 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) Furthermore, the hardness of cubic Na2O can also be obtained by using G/B and G values. The details of the structural and mechanical properties calculations for cubic Na2O were presented and discussed. INTRODUCTION Na2O by using the first-principles calculations to provide more understanding and information for Sodium oxide (Na2O) crystallizes in the the researcher in this material. cubic structure. It has received a great of interest in many applications for instance, solid-state MATERIALS AND METHODS batteries, gas detectors, and fuel cells (1 - 3 ) . There are several research studies about this Computational Method compound in both experimentally and theoretically, following are some examples. Zintl The computational method used is et al. (4) reported the lattice parameter of Na2O based on first principles density functional crystal by powder diffraction experiment. Wu et theory (DFT) (10, 11) with the plane wave al. (5 ) reported the high-pressure behavior of pseudo-potential method as implemented in Na2 O by using synchrotron angle-dispersive Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP) (12). powder X-ray diffraction. On the theoretical side, For the exchange- correlation terms, we used Dovesi et al. (6 ) used the Hartree-Fock method both local density approximation (LDA) (13, 14) to calculate the lattice constants and elastic and generalized gradient approximation (GGA) in properties of Li2O, Na2O, and K2O. Shukla et al. Perdew-Wang 91 (PW91) functional form (15). (7) reported the electronic structure calculations The projector augmented wave (PAW) was used of Li2O and Na2O by using the Wannier function for the pseudo-potential. The calculation was based on Linear Combination of Molecular performed on a 4×4×4 Monkhrost-Pack scheme Orbital (LCAO) formalism. Moakafi et al. (8) used (16) for k-point sampling integrations and the first-principles calculations to study the plane wave expansion was set up to 600 eV. The electronic and optical properties of Li2O, Na2O, total change in energy less than 10-3 eV and the K2O, and Rb2O. Thomson et. al. (9) investigated force less than 10-3 eV/Å were used as the electronic structure and phonon spectra in convergence criteria for structural relaxation. The Na2O by using density functional theory (DFT) cubic structure of Na2O used in this calculation method. Although, there are several is shown Fig. 1. experimental and theoretical works on Na2 O have been reported. There are only few works focused on the mechanical properties of Na2O. Thus, this work presents the study of the structural and mechanical properties of cubic

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 19 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) ������������������ ������11 ������12 ������12 0 0 0 ������������������ ������������������ ������12 ������11 ������12 0 0 0 ������������������ ������������������ = ������12 ������12 ������11 0 0 0 ������������������ ������������������ 0 0 0 ������44 0 0 ������������������ ������������������ 0 0 0 0 ������44 0 ������������������ (������������������) ( 0 0 0 0 0 ������44) (������������������) …(2) Figure 1 Crystal structure of cubic Na2O. The where ������������������ ( ������, ������ = ������, ������, ������ ) are the stress yellow spheres correspond to the Na components, ������������������ ( ������, ������ = ������, ������, ������ ) are the strain atoms and the red spheres correspond components, and ������������������ (������, ������ = 1, 2, 3,4,5,6) are to the O atoms. the elastic constants. According to the calculated elastic constants, other elastic moduli including bulk modulus (B), shear modulus (G), Young’s modulus (E) and Poisson’s ratio (v) can be obtained by Voigt–Reuss–Hill (VRH) method as described in Ref. (20) and (21). In cubic structure, the equations are demonstrated as The calculated energy (E) and volume ������������ = ������������ = 1 (������11 + 2������12) (3) 3 (4) (5) (V) data of a unit cell of cubic Na2O were fitted ������������ = 1 (������11 − ������12 + 3������44) (6) to the third-order Birch - Murnaghan’s equation 5 (7) ������������ = 5(������11−������12)������44 4������44+3(������11−������12) ������ = ������������+������������ of state (17, 18) to obtain the equilibrium volume 2 (V0), the bulk modulus (B0), and its pressure ������ = ������������+������������ derivative (B’0). The third-order Birch - Murnaghan’s equation of state is written as, 2 where V and R represent the Voigt and Reuss approximation, respectively. Then the Young’s 23 2 modulus (E) and Poisson’s ratio (v) can be ������(������) = ������0 + 9 ������0������0 {[(������0)3 − 1] ������0′ + [(������0)3 − calculated from, 16 ������ ������ 22 …(1) ������ = 9������������ (8) (9) 1] [6 − 4 (������0)3]} 3������+������ ������ ������ = 3������−2������ The elastic constants (Cij) are the crucial 2(3������+������) parameters for the calculation of mechanical properties of materials. For cubic structure, there RESULTS AND DISCUSSIONS are 3 independent elastic constants, namely C11, C12, and C44 (19). Their values can be determined Structural properties from the stress-strain approach. The three independent elastic constants are demonstrated The crystal structure of Na2O is cubic as, structure (cubic Na2O) with Fm-3m (no. 225). The cubic Na2O contains 12 atoms per unit cell (8 Na

20 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) atoms and 4 O atoms). To obtain the equilibrium Figure 2 The calculated energy (E) and volume structure of cubic Na2O, we first calculated (V) data from LDA (black color) and energy as a function of volume, E(V), as shown in GGA (blue color) approximations. The Figure 2 for both LDA and GGA approximation. solid circles represent the equilibrium Then fitted the calculated E-V data with the volume (V0). third-order Birch - Murnaghan’s equation of state (17, 18) to obtain the equilibrium volume (V0), the bulk modulus (B0), and its pressure derivative (B’0). The fitting results are listed in Table 1. Table 1 Calculated lattice constants (a), bulk modulus (B), and its pressure derivative (B’) of cubic Na2O This work Other calculations Exp. LDA GGA LDA GGA a (Å) 5.363 5.562 5.398(9), 5.408(8) 5.583(9), 5.592(8) 5.49(22) B (GPa) 59.09 47.04 56(9), 57.79(8) 54(9), 47.11(8) 55.6(5) B’ 4.45 4.41 4.20(8) 4.71(8) - Table 2 Calculated elastic constants (Cij) and other elastic moduli of cubic Na2O. This work Other calculations Exp. LDA GGA LDA GGA C11 (GPa) 120 98.6 114 (9) 114 (9) - C12 (GPa) C44 (GPa) 24.1 12.6 37.8(9) 34.7 (9) - B (GPa) 32.7 25.2 32.8 (9) 27.4(9) - 56.1 41.3 56(9), 57.79(8) 54(9), 47.11(8) 55.6(5) G (GPa) 38.1 31.3 - -- E (GPa) 93.2 75.0 - -- v 0.223 0.197 - -- B/G 1.472 1.319 - -- Hv(GPa) 7.80 7.69 - --

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 21 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) From Table1, we can see that our C44 > 0; C11 – C12 > 0; C11+2C12 > 0. Our calculated calculated results are in good agreement with results from both LDA and GGA calculations the previously works. The lattice constant calculated from LDA is 2.32 % smaller than the indicate that the obtained elastic constants of value from experiment and it is only 1.32 % higher than the experimental value by using GGA. cubic Na2O at ambient pressure satisfy the We can see that LDA gives a slightly smaller mechanical stability criteria. lattice constant and a slightly larger bulk modulus than GGA. The calculated elastic moduli including Mechanical properties the bulk modulus (B), shear modulus (G), The elastic constants and elastic moduli Young’s modulus (E), Poisson’s ratio (v), and B/G are the crucial information to study the mechanical properties in materials. All elastic ratio are also listed in Table2. The bulk modulus constants and bulk moduli calculated from LDA are slightly larger than those values calculated (B), shear modulus (G) and Young’s modulus (E) from GGA, by the reason of the lattice constant calculated from LDA is slightly smaller than that reflect the resistance of materials against volume calculated from GGA. The calculated elastic constants for cubic Na2O are listed in Table2. Our change, the resistance of materials against shape calculated elastic constants are consistent with other calculations. Note that, there are no change and stiffness of materials, respectively. experimental results for elastic constants in cubic Na2O. By using VRH approximation, the bulk modulus The elastic constants C11 represents the (B) from both LDA and GGA approximations are elasticity in length whereas the other elastic constants, C12 and C44 represent the elasticity in consistent with those obtained by the third- shape. In general, we can see that C11 has the largest value, implying that the deformation in order Birch-Murnaghan equation of state fittings. length is stronger than the deformation in shape. Our calculated bulk moduli are in good Moreover, the stability of crystal can be considered from the mechanical stability. For agreement with the experimental value. The v cubic structure, the mechanical stability must obey Born’s criteria (23) by the limitations on and B/G value are used to determine the elastic constants as following relations, C11 > 0; brittleness and ductility of materials (24). A material with v < 0.26 or B/G < 1.75 is brittle, if not it is ductile. From Table2, the calculated v and B/G values from both LDA and GGA approximations indicate that cubic Na2O compound can be classified as brittle material at ambient pressure. The B and G also are used to determine hardness in materials. Hardness is a measure of the resistance of materials against the deformations. The hardness (Hv) of cubic Na2O is determined using the equation proposed by Tian et. al. (25) for low hardness materials, written as, .������������ From this = 0.92(������)1.137������0.708 ������ relation, we can see that the high hardness corresponds to the high G/B and G values. The

22 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) hardness values calculated from LDA and GGA (HPCL), College of Nanotechnology (KMITL) for are 7.80 GPa and 7.69 GPa respectively. The providing computational resources. calculated hardness obtained from LDA is a bit larger than that obtained from GGA. REFERRENCES CONCLUSION 1. Jamal M, Venugopal G, Shareefuddin M, Chary MN. Sodium ion conducting glasses In summary, the first-principles with mixed glass formers NaI–Na2O–V2O5– calculations method within LDA and GGA B2O3: application to solid state battery. approximations were used to investigate the Mater Lett. 1999;39(1):28-32. structural and mechanical properties of cubic Na2O. The calculated lattice constant and elastic 2. Cho KI, Lee SH, Cho KH, Shin DW, Sun YK. constants are in good agreement with the Li2O–B2O3–P2O5 solid electrolyte for thin film available experimental and theoretical data. All batteries. J Power Sources. 2006;163(1):223-8. elastic constants and bulk moduli calculated from LDA are slightly larger than those values 3. Lee KB, Beaver MG, Caram HS, Sircar S. calculated from GGA, by the reason of the lattice Performance of Na2O promoted alumina as constant calculated from LDA is slightly smaller CO2 chemisorbent in sorption-enhanced than that calculated from GGA. By using the reaction process for simultaneous calculated elastic constants and Born’s criteria, production of fuel-cell grade H2 and cubic Na2O was found to be mechanically stable compressed CO2 from synthesis gas. J Power at ambient pressure. Moreover, the elastic Sources. 2008;176(1):312-9. moduli such as bulk modulus (B), shear modulus (G), Young’s modulus (E), and Poisson ratio (v) of 4. Zintl E, Harder A, Dauth B. Gitterstruktur der cubic Na2O were obtained by the calculated oxyde, sulfide, selenide und telluride des elastic constants (Cij). The Poisson’s ratio and B/G lithiums, natriums und kaliums. Zeitschrift ratio indicate a brittle manner of cubic Na2O. The für Elektrochemie und angewandte hardness of cubic Na2O also were obtained by physikalische Chemie. 1934;40(8):588-93. the G/B and G values. We hope our work will provide more understanding and information for 5. Wu X, Zhang Y, Zhang J, Liu R, Yang J, Yang the researcher in Na2O material. B, et al. High pressure X-ray diffraction study of sodium oxide (Na2O): Observations of ACKNOWLEDGMENT amorphization and equation of state measurements to 15.9 GPa. J Alloy Compd. The authors would like to acknowledge 2020;823:153793. the High Performance Computing Laboratory 6. Dovesi R, Roetti C, Freyria-Fava C, Prencipe M, Saunders V. On the elastic properties of

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 23 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) lithium, sodium and potassium oxide. An ab 15. Perdew JP, Chevary JA, Vosko SH, Jackson initio study. Chem Phys. 1991;156(1):11-9. KA, Pederson MR, Singh DJ, et al. Atoms, molecules, solids, and surfaces: Applications 7. Shukla A, Dolg M, Fulde P, Stoll H. Towards of the generalized gradient approximation a quantum-chemical description of for exchange and correlation. Phys Rev B. crystalline insulators: a Wannier-function- 1992;46(11):6671-87. based Hartree-Fock study of Li2O and Na2O. J Chem Phus. 1998;108(20):8521-7. 16. Monkhorst HJ, Pack JD. Special points for Brillouin-zone integrations. Phys Rev B. 8. Moakafi M, Khenata R, Bouhemadou A, 1976;13(12):5188-92. Khachai H, Amrani B, Rached D, et al. Electronic and optical properties under 17. Birch F. Finite Elastic Strain of Cubic Crystals. pressure effect of alkali metal oxides. Eur Phys Rev. 1947;71(11):809-24. Phys J B. 2008;64(1):35-42. 18. Murnaghan FD. The compressibility of media 9. Thompson M, Shen X, Allen PB. Density under extreame pressure. Am J Math. functional calculation of electronic structure 1944;49(2):235. and phonon spectra of Na2O. Phys Rev B. 2009;79(11):113108. 19. Kittel C. Introduction to Solid State Physics. USA: John Wiley & Sons, Inc; 1996. 10. Hohenberg P, Kohn W. Inhomogeneous Electron Gas. Phys Rev. 1964;136(3B):B864-71. 20. Hill R. The Elastic Behaviour of a Crystalline Aggregate. Proc Phys Soc Sec A. 11. Kohn W, Sham LJ. Self-Consistent Equations 1952;65(5):349-54. Including Exchange and Correlation Effects. Phys Rev. 1965;140(4A):A1133-8. 21. Reuss A. Berechnung der Fließgrenze von Mischkristallen auf Grund der 12. Kresse G, Furthmüller J. Efficient iterative Plastizitätsbedingung für Einkristalle. ZAMM. schemes for ab initio total-energy J Appl Math Mech. 1929;9(1):49-58. calculations using a plane-wave basis set. Phys Rev B. 1996;54(16):11169-86. 22. Zintle E, Harder A, Dauth B. Lattice Structure of the oxides, sulfides, selenides and 13. Ceperley DM, Alder BJ. Ground State of the tellurides of lithium, sodium and potassium. Electron Gas by a Stochastic Method. Phys. Z Elektrochem. 1934;40:588. Rev. Lett. 1980;45(7):566-9. 23. Born M, Huang K. Dynamical theory of crystal 14. Perdew JP, Zunger A. Self-interaction lattices. Clarendon press; 1954. correction to density-functional approximations for many-electron systems. 24. Pugh S. XCII. Relations between the elastic Phys Rev B. 1981;23(10):5048-79. moduli and the plastic properties of polycrystalline pure metals. The London,

24 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1954;45(367):823-43. 25. Tian Y, Xu B, Zhao Z. Microscopic theory of hardness and design of novel superhard crystals. Int J Refract Met H. 2012;33:93-106.

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 25 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) การปรับปรุงคุณภาพน้าโดยกระบวนการทางชีวภาพส้าหรับแหล่งน้าสาธารณะ กรณีศึกษาบงึ แก่นนคร Water Quality Improvement by Biological Process for Public Water Resource: A Case Study Bueng Kaennakorn พิสิษฐ์ ต้นกติ ตริ ตั นากุล วนัสพรรศั ม์ สวสั ดี และ ศศธิ ร หาสนิ * Pisit Tonkittirattanakul, Vanatpornratt Sawasdee and Sasitorn Hasin* สาขาวิชานวัตกรรมการจัดการส่ิงแวดล้อม วิทยาลัยนวัตกรรมการจัดการ มหาวิทยาลัยราชภัฏวไลยอลงกรณ์ ในพระบรมราชูปถัมภ์ จ.ปทมุ ธานี 13180 Program in Innovation of Environmental Management, College of Innovative Management, Valaya Alongkorn Rajabhat University under the Royal Patronage, Pathumthani 13180, THAILAND *Corresponding author e-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: This research aims to water quality improvement by Received: 4 June, 2020 bioaugmentation process (Biological) in Buen Kaennakorn. The selected Revised: 17 June, 2020 microbes consist of 3 stains Pediococcus spp. Pichia spp. and Dekkera spp. Accepted: 3 July, 2020 that input into 10 points of Buen Kaennakorn. The parameters that effect Available online: 14 August, 2020 to eutrophication phenomenon was measured. This research found that DOI: 10.14456/rj-rmutt.2020.15 temperature in Buen Kaennakorn between 29-35 °C that suitable for growth Keywords: of organisms, aquatic plants, and algae. The pH at release point of water quality improvement, microorganisms was between 7.5-7.9 that also suitable for growth of Bueng Kaennakorn, organisms, aquatic plants, and algae. Dissolve oxygen (DO) was 10.8-4.5 mg biological process, selected L-1. The initial state, dissolve oxygen was less than 5 mg L-1 that was not microbes, eutrophication suitable for rest area. After biological treatment with selected microbes that phenomenon can be increase dissolve oxygen and lead to high water quality category 2 that suitable for rest area. In term of nitrogen: phosphorus ratio was R = 11.155 mg L-1 that higher than 10. This ratio was showed the higher nitrogen in water resource and phosphorus was limits the eutrophication phenomenon in Buen Kaennakorn. After biological treatment with selected

26 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) microbes that can be decrease the nitrogen: phosphorus ratio was R = 6.275 mg L-1 that can be reduced within specified range and was not affect to eutrophication phenomenon. In term of blue green algae that was investigated with optical microscope. The results showed that selected microbe can be destroy and decrease of algae. Therefore, the selected microbe that good choice can be used to water quality improvement in Buen Kaennakorn and effective for water quality improvement. บทคดั ย่อ มิลลิกรัม/ลิตร ถือได้ว่าลดลงอยู่ในช่วงท่ีก้าหนด ไม่ส่งผล กระทบต่อการเกิดปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคช่ัน และในส่วน งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพ่ือการปรับปรุง ปริมาณสาหร่ายสีเขียวแกมน้าเงิน จากการส่องกล้อง คุณภาพน้าโดยใช้กระบวนการทางชีวภาพในบึงแก่นนคร จุลทรรศน์แบบใช้แสง พบว่าจุลินทรีย์คัดสายพันธุ์สามารถ กลุ่มจุลินทรีย์คัดสายพันธุ์เพื่อการบ้าบัดน้าเสียนั้นจะใช้ ท้าลายเซลล์สาหร่าย และลดปริมาณสาหร่ายสีเขียวแกม จุลินทรีย์ท้ังหมด 3 สกุล Pediococcus spp. Pichia spp. น้าเงินได้ ดังน้ันการน้าจุลินทรีย์คัดสายพันธ์ุมาใช้ในการ และ Dekkera spp. เติมในพื้นที่บึงแก่นนครท้ังหมด ปรับปรุงคุณภาพน้าในบึงแก่นนคร จึงถือได้ว่าเป็นอีกหน่ึง 10 จุด มีการตรวจวัดพารามิเตอร์ที่ส่งผลต่อการเกิด ทางเลือกที่ดีและมีประสิทธิภาพส้าหรับการปรับปรุง ปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชั่น จากผลการวิจัยพบว่าในบึงแก่น คุณภาพน้าในบึงแก่นนคร นครมีอุณหภูมิอยู่ในช่วง 29-35 องศาเซลเซียส ซ่ึงเป็น อุณหภมู ทิ ่เี หมาะสมตอ่ การเจรญิ เตบิ โตของส่งิ มีชวี ติ พืชน้า คำสำคัญ: การปรับปรุงคุณภาพน้า บึงแก่นนคร และสาหร่าย ในส่วนค่าพีเอช ท้ัง 10 จุด ตามจุดปล่อย กระบวนการทางชีวภาพ จุลินทรีย์คัดสายพันธ์ุ จลุ ินทรียพ์ บว่ามคี ่าอยู่ในชว่ ง 7.5-7.9 ตลอดระยะเวลาการ ปรากฏการณ์ยโู ทรฟเิ คช่ัน ท้าการตรวจวัด ซึ่งเป็นค่าที่เหมาะสมส้าหรับส่ิงมีชีวิตใน แหล่งน้า ค่าออกซิเจนละลายในน้า (Dissolve Oxygen: บทน้า DO) พบว่ามีค่าอยู่ในช่วง 4.5-10.8 มิลลิกรัม/ลิตร โดย ในช่วงเริ่มต้นมคี ่าออกซิเจนละลายในน้าไม่ถึง 5 มิลลิกรัม/ ปัจจุบันการขยายตัวของชุมชนเมืองมีแนวโน้ม ลิตร ซ่ึงเป็นค่าท่ีคุณภาพน้าท่ีไม่เหมาะส้าหรับพื้นท่ีการ เพิ่มขึ้นอย่างต่อเน่ือง ส่งผลให้เกิดการขยายตัวของพ้ืนที่ พักผ่อนหย่อนใจ แต่เมื่อผ่านการปรับปรุงคุณภาพน้าโดย เมืองออกไปเกิดการเพ่ิมจ้านวนประชากรที่อยู่รวมตวั กัน จุลินทรีย์คัดสายพันธ์ุ ท้าให้ค่าออกซิเจนละลายในน้า หนาแน่นมากขึ้นในพ้ืนที่ต่างจังหวัด โดยเฉพาะจังหวัด เพิ่มข้ึน เม่ือเทียบกับประเภทการใช้ประโยชน์ของแหลง่ น้า ขอนแก่น ถือเป็นจังหวัดท่ีมีความเจริญอย่างมาก ชุมชน ผิวดินพบว่า อยู่ในประเภทที่ 2 ซ่ึงเหมาะสมกับการเป็น เมืองเกิดข้ึนเป็นจ้านวนมาก ท้าให้เกิดปัญหาส่ิงแวดล้อม แหล่งพักผ่อนหย่อนใจ พารามิเตอร์อัตราส่วนระหว่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาด้านมลพิษทางน้า เน่ืองจาก ไนโตรเจนต่อฟอสฟอรัส พบว่าค่า R = 11.155 มิลลิกรัม/ ชุมชนที่อาศัยอยู่บริเวณโดยรอบหรอื ใกล้เคียงพื้นที่แหล่ง ลิตร ซึ่งมีค่ามากกว่า 10 แสดงให้เห็นว่าในบึงแก่นนครมี น้าสาธารณะนั้น สามารถท้าให้เกิดการปนเปื้อนน้าเสีย ปรมิ าณไนโตรเจนมาก และฟอสฟอรสั เปน็ ตัวจา้ กัดการเกิด จากชุมชนลงสู่แหล่งน้าสาธารณะ ดังน้ันเม่ือแหล่งน้า ปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคช่ัน หลังจากการใช้จุลินทรยี ์คดั สาย สาธารณะไม่ได้รับการดูแลอย่างถูกวิธี ส่งผลให้เกิดการ พันธุ์เพื่อปรับปรุงคุณภาพน้า พบว่าค่า R = 6.275 เน่าเสีย ปญั หาหลักที่ท้าให้แหล่งน้าสาธารณะเกิดการเน่า

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 27 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) เ สี ย คื อ ก า ร เ กิ ด ป ร า ก ฏ ก า ร ณ์ ยู โ ท ร ฟิ เ ค ชั่ น จุลินทรีย์ (Microorganisms) ในการปรับปรงุ คณุ ภาพนา้ (Eutrophication) เป็นปรากฏการณ์ท่ีแหล่งน้ามีธาตุ โดยกระบวนการบ้าบัดน้าเสยี ทางชีวภาพสามารถแบ่งได้ อาหารอดุ มสมบูรณ์ ท้าใหส้ าหร่ายและพชื นา้ เจริญเตบิ โต เปน็ 2 แบบ คือ การบ้าบดั แบบไมใ่ ชอ้ ากาศ (Anaerobic อย่างรวดเร็ว (1) เม่ือเวลาผ่านไปพืชน้าและสาหร่ายน้า Treatment) และการบ้าบัดแบบใช้อากาศ (Aerobic จะตายทับถมกันจนท้าให้น้าเน่าเสีย ปริมาณออกซิเจน Treatment) ซึ่งกระบวนการบ้าบัดในแต่ละวิธีน้ันมี ละลายลดลง เกิดความเส่ือมโทรมของแหล่งน้าและ ลักษณะท่ีแตกต่างกัน และเหมาะสมกับลักษณะของน้า คณุ ภาพนา้ ปัจจัยท่สี า้ คญั ที่ท้าใหเ้ กดิ ปรากฏการณ์ ยโู ทร เสียท่ีแตกต่างกัน เพื่อให้การปรับปรุงคุณภาพน้ามี ฟิเคช่ัน คือ ปริมาณธาตุอาหาร ประกอบด้วยไนโตรเจน ประสิทธิภาพสูงสุด จากงานวิจัยท่ีผ่านมามีงานวิจัย เพ่ือ และฟอสฟอรัส นอกจากน้ียังมีปัจจัยอื่น ๆ ที่สนับสนุน การลดปัญหาการเกิดปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคช่ันในแหลง่ การเกิดปรากฏการณ์ คือ เวลา ความเข้มแสง และ น้า โดยใช้พืชที่สามารถดูดซับปริมาณไนโตรเจน และ อุณหภูมิ (2, 3) โดยปกติปริมาณธาตุอาหารในแหล่งน้า ฟอสฟอรัสได้ นักวิจัย Jiang และคณะ (5) ได้ศึกษา ธรรมชาติมีเพียงพอต่อความต้องการของพืชน้า และ ประสิทธิภาพในการดูดซับไนโตรเจนและฟอสฟอรัสของ สาหร่ายในน้าส้าหรับการเจริญเติบโต แต่เน่ืองจากการ Phragmitis communis และ Zizania latifolia ซ่งึ จาก ขยายตัวของชุมชนเมือง ส่งผลให้ปริมาณไนโตรเจนและ งานวิจัยพบว่าพืชสองชนิดมีประสิทธิภาพในการดูดซับ ฟอสฟอรัสจากน้าเสียชุมชนเพิ่มข้ึนอย่างรวดเร็ว ดังน้ัน ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสได้ ท้าให้สามารถลดการเกิด การแก้ปัญหาการเกิดปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคช่ันได้อย่าง ปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชนั่ ได้ นอกจากนยี้ งั มกี ระบวนการ รวดเร็ว คือ การลดปริมาณหรอื ก้าจัดพืชน้าหรอื สาหรา่ ย ก้าจัดไนโตรเจนจากแหล่งน้าโดยใช้วิธี Nitrification โดยผ่านกระบวนการบ้าบัดน้าเสีย ซ่ึงกระบวนการบ้าบดั denitritation-anaerobic ammonia oxidation จ า ก น้าเสียสามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท คือ กระบวนการ งานวิจัยของ Sharp R, และคณะ (6) ซึ่งถือเป็นวิธีทาง บ้าบัดน้าเสียทางกายภาพ กระบวนการบ้าบัดน้าเสียทาง ชีวภาพท่ีอาศัยกระบวนการท้างานของจุลินทรีย์ จาก เคมี และกระบวนการบ้าบัดน้าเสียทางชีวภาพ (4) โดย ผลการวิจัยพบว่าสามารถลดปรมิ าณไนโตรเจนไดถ้ ึง 80 % กระบวนการบ้าบัดน้าเสียทางกายภาพน้ันเป็นการใช้ ท้าให้ไม่ส่งผลกระทบต่อการเกิดปรากฏการณ์ยูโทร หลักการทางกายภาพ เช่น การดักด้วยตะแกรง ฟิเคชั่นในแหล่งน้า ดังน้ันในงานวิจัยน้ีเลือกใช้ (Screening) การกรอง (Filtration) เป็นต้น กระบวนการ กระบวนการบ้าบัดน้าเสียทางชีวภาพ โดยกลุ่มจุลินทรีย์ บ้าบัดน้าเสียทางกายภาพนั้น เหมาะสมกับการก้าจัดสิ่ง คัดเลือกสายพันธุ์ ทั้งหมด 3 สกุล Pediococcus spp. สกปรกที่ไม่ละลายน้า จึงเป็นการก้าจัดสิ่งสกปรกข้ันต้น Pichia spp. และ Dekkera spp. ในพน้ื ท่ีศึกษาบึงแก่นนคร เพ่ือน้าไปสู่กระบวนการข้ันถัดไป กระบวนการบ้าบัดน้า จังหวัดขอนแก่น โดยจุลินทรีย์คัดเลือกสายพันธ์ุทั้ง เสียทางเคมี เป็นการท้าปฏิกิริยากับส่ิงเจือปนในน้าเสีย 3 ชนิดมีความสามารถในการย่อยสลายสารอินทรีย์ และ ที่มักอยู่ในรูปสารละลาย เพื่อการก้าจัดและปรับปรุง สามารถทนอยู่ได้ในอุณหภูมิท่ีมีความแตกต่างกันได้ คุ ณ ภ า พ น้ า ใ ห้ ดี ขึ้ น เ ช่ น ก า ร ท้ า ใ ห้ เ ป็ น ก ล า ง นอกเหนือจากนี้ Dekkera spp. ยังสามารถผลิตเอนไซม์ (Neutralization) การท้าให้ตกตะกอน (Precipitation) ที่ใช้ในการย่อยเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลสได้ ส่งผลให้ และปฏิกิริยาออกซิเดช่ัน – รีดักช่ัน(Oxidation- สามารถเข้าไปย่อยสลายสาหร่ายที่ส่งผลต่อการเกิด Reduction) เป็นต้น กระบวนการบ้าบัดน้าเสียทาง ปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคช่ันได้อีกด้วย (7) อย่างไรก็ตาม ชีวภาพ เพอ่ื ลดปริมาณสาหรา่ ยสีเขียวแกมน้าเงิน รวมถึง การใช้วิธีทางชีวภาพน้ันยังสามารถลดการใช้สารเคมี ลดปริมาณไนโตรเจนและฟอสฟอรัสนั้น เป็นการใช้ ส้าหรับก้าจัดสาหร่ายสีเขียวแกมน้าเงินในกระบวนการ

28 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) ปรับปรุงคุณภาพน้า คือ คอปเปอร์ซัลเฟต (CuSO4) ซึ่ง การปรับปรุงคุณภาพน้าในบึงแก่นนครโดยใช้กลุ่ม เมื่อใช้ในปริมาณมากจะส่งผลกระทบต่อสงิ่ มีชีวิตท่ีอาศยั จลุ ินทรยี ์ ในแหล่งน้า และยังสามารถเกิดการสะสมของโลหะหนัก ในช้ันดินใต้ท้องน้า (Benthic Zone) อีกด้วย (8) ดังนั้น การใช้กลุ่มจุลินทรียค์ ดั สายพนั ธุ์ส้าหรบั การวิจัย การใช้จุลินทรีย์เฉพาะทางเพื่อการปรับปรุงคุณภาพน้า ได้รับจาก บริษัท จี แอนด์บี เอนไซม์ จ้ากัด ซ่ึงมีจุลินทรีย์ น้นั ถอื เป็นทางเลือกที่ดแี ละหลีกเลี่ยงการใชส้ ารเคมไี ด้ สกุลหลัก 3 สกุล คือ Pediococcus spp. Pichia spp และ Dekkera spp. ก้าหนดจุดเติมจุลินทรีย์ในบึงแก่น วธิ ดี ้าเนนิ การวจิ ยั นคร จังหวดั ขอนแก่น จา้ นวน 10 จุด ดังรปู ท่ี 2 (ก) – (ญ) พ้ืนทีศ่ กึ ษา บึงแก่นนคร (รูปท่ี 1) เป็นบึงขนาดใหญ่ มีเน้ือ ท่ี 603 ไร่ ต้ังอยู่ในเขตเทศบาลนครขอนแก่น มีช่อื เดมิ วา่ กข บึงบอน เป็นบึงขนาดใหญ่ รูปวงรี มีถนนรอบบึงอยู่ ชั้นนอก ทางเท้าและท่ีพักผ่อนอยู่ริมบึงด้านใน ปัจจุบัน บึงแก่นนครเป็นพื้นที่รับน้าท้ิงจากครัวเรือนที่มาจาก เทศบาลเมืองเก่าจังหวัดขอนแก่น และเกิดปัญหากล่ิน ค ง เหม็นในช่วงต้นฤดูฝนเป็นประจ้า เน่ืองจากการเกิด ปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชั่น เป็นปรากฏการณ์ท่ีปริมาณ สาหร่ายสีเขียวแกมน้าเงินเพิ่มข้ึนอย่างรวดเร็วในแหล่ง จฉ น้า ส่งผลให้น้าเน่าเสียและเกิดกล่ินเหม็นในบึงแก่นนคร รบกวนฟุ้งกระจายไปท่ัวบริเวณซ่ึงเป็นแหล่งพักผ่อนของ ประชาชนและนักท่องเท่ยี ว (9) ชซ บงึ แกน่ นคร ฌญ รปู ที่ 2 (ก) – (ญ) จุดเติมจุลินทรีย์ในบึงแก่นนคร จังหวดั ขอนแก่น จ้านวน 10 จุด การวิเคราะหค์ ณุ ภาพน้าในบึงแกน่ นคร รปู ที่ 1 แสดงพน้ื ท่ีบึงแก่นนคร และการใช้ประโยชน์จาก มีการวางแผนการทดลองแบบสุ่มสมบูรณ์ รอบบึงแกน่ นคร ( Completely Randomized Design: CRD) โ ด ย วา ง รูปแบบการทดลอง 5 x 4 Factorial Arrangement จ้านวน 3 ซ้า โดยเก็บข้อมูลในช่วงฤดูฝน เน่ืองจากเป็น ช่วงทม่ี ีการเกิดปญั หายโู ทรฟิเคชนั่ เป็นอย่างมากวิเคราะห์

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 29 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) พารามิเตอร์ช้ีวัดคุณภาพน้าก่อนและหลังการบ้าบัด ดัง ตารางที่ 1 ตารางท่ี 1 พารามเิ ตอร์ตรวจวัดคณุ ภาพน้าก่อนและหลังการบา้ บัด พารามเิ ตอร์ วธิ ีวิเคราะห์ อณุ หภูมิ (Temperature; °C) Meter (DIGICON WA-48SD) ค่าพเี อช (pH) pH Meter ค่าออกซิเจนละลายในน้า )DO) DO Meter ไนเตรต )NO3-) Cadmium Reduction Method ออโทฟอสเฟต )OPO4-P) Ascorbic Method ปรมิ าณสาหร่ายสีเขียวแกมนา้ เงนิ Optical Microscope (Blue green algae) จากนัน้ วิเคราะห์ขอ้ มูล โดยใชส้ ถติ ิเชิงพรรณนา ฟอสฟอรัสค่อนข้างมาก และไนโตรเจนเป็นตัวจ้ากัดการ (Descriptive Statistics) ได้แก่ ค่าเฉลี่ย (Mean) และ เกิดยโู ทรฟิเคช่ัน ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation) และ สถิติเชิงอนุมาน (Inferential Statistic) เพ่ือใช้ในการ ผลการศกึ ษาและอภปิ รายผล ทดสอบสมมุติฐาน (Hypothesis Testing) ในการใช้กลุ่ม จุลินทรีย์คัดสายพันธ์ุส้าหรับการแก้ไขปัญหาการเกิด ในการปรับปรุงคุณภาพน้าในบึงแก่นนครโดย ปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคช่ัน จากนั้นจึงน้าไปสู่การ ใช้กลุ่มจุลินทรีย์คัดสายพันธุ์สกุลหลัก 3 สกุล คือ สงั เคราะหข์ ้อมูลต่อไป Pediococcus spp. Pichia spp และ Dekkera spp. ที่ จดุ ปล่อยจลุ ินทรยี ท์ ่กี ้าหนดไว้ 10 จุด รอบบงึ แก่นนคร มี การค้านวณอตั ราสว่ นระหว่างไนโตรเจนและฟอสฟอรัส การติดตามพารามิเตอร์ท่ีส้าคัญ ดังแสดงในตารางที่ 1 จากผลการวิจัยแสดงดงั น้ี ในการศึกษาการเกิดปรากฏการณ์ยโู ทรฟเิ คช่ัน นั้น อัตราสว่ นระหวา่ งไนโตรเจนและฟอสฟอรสั ถือเปน็ สง่ิ 1) คุณภาพน้าก่อนและหลังกระบวนการบ้าบัดทาง ส้าคัญมาก เน่ืองจากในแหล่งน้ามีท้ังไนโตรเจน และ ชีวภาพโดยกลมุ่ จลุ ินทรีย์คดั สายพนั ธ์ุ ฟอสฟอรัสที่สามารถส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ได้ (3) ซ่ึง สามารถค้านวณได้จากสมการที่ (1) การติดตามคุณภาพน้าก่อนและหลังการบ้าบดั โดยกลุ่มจุลินทรีย์คัดสายพันธ์ุนั้น ประกอบด้วย ������ = [������������] (1) พารามิเตอร์ท่ีมีผลกระทบต่อการเกิดปรากฏการณ์ยูโทร ฟิเคช่ัน อุณหภูมิถือเป็นปัจจัยแรกท่ีส้าคัญ เนื่องจาก [������������������4 ������] อุณหภูมิเป็นพารามิเตอร์ทางกายภาพที่ส่งผลกระทบต่อ อัตราการเติบโตของพืชน้า และจุลินทรีย์ โดยอุณหภูมิที่ เมื่อ เหมาะสมควรอยู่ในช่วง 30-35 องศาเซลเซียส จากการ ตรวจวัดในแหลง่ น้าทั้ง 10 จุด พบว่ามีอุณหภูมอิ ยู่ในช่วง [TN] = ปริมาณไนโตรเจนทง้ั หมดในแหลง่ นา้ (มิลลิกรมั /ลติ ร) 29-35 องศาเซลเซียส (รูปที่ 3) ถือได้ว่าเป็นช่วงอณุ หภูมิ [OPO4-P] = ปริมาณออโทฟอสเฟต (มิลลกิ รมั /ลติ ร) ถ้าค่า R > 10 แสดงว่าแหล่งน้ามีปริมาณ ไนโตรเจนมาก และฟอสฟอรัสเป็นตัวจ้ากัดการเกดิ ยโู ทร ฟิเคชั่น ถ้าค่า R < 5 แสดงว่าแหล่งน้ามีปริมาณ

30 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) ท่ีเหมาะสมต่อส่ิงมีชีวิตในแหล่งน้า และไม่เร่งปฏิกิริยา การเกิดปรากฏการณย์ โู ทรฟิเคชนั่ 36ุอณห ูภ ิม (°C) อณุ หภูมิ จุด 1 อณุ หภูมิ จดุ 2 35 อณุ หภมู ิ จดุ 3 อุณหภูมิ จุด 4 34 อณุ หภูมิ จุด 5 อณุ หภมู ิ จดุ 6 33 อุณหภูมิ จุด 7 อณุ หภมู ิ จดุ 8 32 อณุ หภมู ิ จดุ 9 อณุ หภมู ิ จุด 10 31 30 29 28 0 5 10 15 20 25 30 35 40 เวลา (วนั ) รูปท่ี 3 อุณหภูมิในบึงแก่นนครท้งั 10 จุด ตามจุดปลอ่ ยจลุ นิ ทรีย์ เมือ่ พจิ ารณาคา่ พเี อชในบึงแกน่ นคร ทั้ง 10 จดุ ไนโตรเจนนั้น ไนเตรต (NO3-) ถือเป็นตัวแทนของ ตามจุดปล่อยจุลินทรีย์พบว่ามีค่าอยู่ในช่วง 7.5-7.9 ตลอดระยะเวลาการท้าการตรวจวัด ซึ่งเป็นค่าที่ ไนโตรเจน เนื่องจากในการสรา้ งชีวมวลของสาหรา่ ยจะใช้ เหมาะสมส้าหรบั สิ่งมชี ีวติ ในแหล่งน้า พารามเิ ตอร์ถัดไปที่ ไนโตรเจนในรูปไนเตรต และปรมิ าณฟอสฟอรัสในรูปของ มีความส้าคัญส้าหรับการเกิดปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชั่น ออโธฟอสเฟต ซึ่งไนโตรเจนและฟอสฟอรัสเป็น คือ ค่าออกซิเจนละลายในน้า (Dissolve Oxygen: DO) พารามิเตอร์ที่ส้าคัญที่ส่งผลกระทบต่อแหล่งน้า (12) ซ่ึ งเ ป็ นพา ร า มิ เ ต อร์ ท่ีส่ งผ ล กร ะ ทบ โ ด ย ต ร งต่อ กระตุ้นให้พืชน้าและสาหร่ายเกิดการเจริญเติบโตอย่าง ปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคช่ัน (10) โดยจากการตรวจวัดค่า รวดเร็ว ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชั่น ดังนั้นจึง ออกซิเจนละลายในบึงแก่นนครท้ังหมด 10 จุด พบว่ามี มีการพิจารณาในส่วนไนเตรต และฟอสฟอรัส เพ่ือ ค่าอยู่ในช่วง 4.5-10.8 มิลลิกรัม/ลิตร โดยในช่วงวัน คาดการณ์การเกิดปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคช่ัน โดยใช้ เรม่ิ ตน้ น้นั พบว่าคา่ ออกซิเจนละลายในน้ามีค่าน้อยกว่า 5 ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณไนโตรเจน และฟอสฟอรัส มลิ ลกิ รัม/ลติ ร ซึ่งในแหล่งน้าควรมคี ่าออกซเิ จนละลายใน ซ่ึงโดยปกติการสร้างเซลสาหร่ายต้องใช้อัตราส่วนของ น้ามากกวา่ 5 มลิ ลกิ รัม/ลิตร (11) ซงึ่ เป็นคา่ ที่แสดงให้เห็น ไนโตรเจนต่อฟอสฟอรัส คือ 7:1 (3) ซึ่งในแหล่งน้า ว่าแหล่งน้าน้ันมีคุณภาพดี และจากรูปที่ 4 แสดงให้เห็น สามารถบ่งชี้ได้ว่าไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัสที่เป็นสาเหตุ ว่าเมื่อผ่านการเติมจุลินทรีย์คัดสายพันธ์ุ ท้าให้ค่า หลักท้าให้เกิดปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชั่น จากผลการ ออกซิเจนละลายในน้าเพ่ิมขึ้น ท้ังน้ีเนื่องจากกลุ่ม วิเคราะห์ พบว่าบงึ แกน่ นครมไี นโตรเจนเปน็ สาเหตหุ ลักที่ จลุ ินทรีย์คดั สายพันธท์ุ งั้ 3 ชนดิ สามารถเขา้ ไปลดจ้านวน ท้าให้เกิดปรากฏการณ์ยโู ทรฟเิ คช่ัน สาหร่ายสีเขียวแกมน้าเงินได้ ท้าให้ออกซิเจนสามารถ ละลายลงสู่แหล่งน้าได้มากข้ึน ในส่วนพารามิเตอร์ เนือ่ งจากมีคา่ R = 11.155 มิลลิกรมั /ลิตร (โดย ค้านวณจากค่าไนโตรเจน และฟอสฟอรัสท่ีตรวจวัดได้) ซึ่งมีค่ามากกว่า 10 แสดงให้เห็นว่าในบึงแก่นนครมี

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 31 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) ปริมาณไนโตรเจนมาก และฟอสฟอรัสเป็นตัวจ้ากัดการ และฟอสฟอรัส พบวา่ ค่า R = 6.275 มลิ ลกิ รัม/ลิตร ซง่ึ มี เกิดปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชั่น หลังจากการใช้จุลินทรีย์ ค่าอัตราส่วนท่ีเหมาะสมส้าหรับการเจริญเติบโตของ คัดสายพันธุ์ จึงมีการวิเคราะห์อัตราส่วนของไนโตรเจน สาหร่ายในแหลง่ น้าไมม่ ากเกนิ พอ 12Dissolve oxygen (m L-1) DO จุด 1 DO จดุ 2 10 DO จดุ 3 DO จุด 4 8 DO จุด 5 DO จุด 6 6 DO จุด 7 DO จุด 8 4 DO จุด 9 DO จุด 10 2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 เวลา (วัน) รูปที่ 4 ปรมิ าณออกซเิ จนละลายในนา้ ในบงึ แกน่ นคร 2) ปริมาณสาหร่ายสีเขียวแกมน้าเงิน (Blue green ก algae) ข โดยทั่วไปสาหร่ายสีเขยี วแกมนา้ เงินสามารถพบ ได้ในแหล่งน้าผิวดินท่ัวไป มีบทบาทส้าคัญในห่วงโซ่ รปู ท่ี 5 แสดงลกั ษณะสาหร่ายสีเขยี วแกมนา้ เงินจากการ อาหารในสิ่งแวดล้อม (13) ซึ่งสาหร่ายสีเขียวแกมน้าเงิน ส่องกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (ก) คือลักษณะ น้ัน สามารถเจริญเติบโตได้ดีในสภาวะท่ีเหมาะสม มี สาหร่ายสีเขียวแกมน้าเงินก่อนการเติมจุลินทรยี ์ อุณหภูมิ แสง ธาตุอาหารโดยเฉพาะไนเตรตและ คัดสายพันธุ์ และ (ข) ลักษณะสาหร่ายสีเขียว ฟอสฟอรัส ซ่ึงเมื่อมีธาตุอาหารมากเกินพอ ท้าให้เกิด แกมน้าเงนิ หลงั การเตมิ จุลินทรยี ์คดั สายพนั ธ์ุ ปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชั่นในแหล่งน้านั้น ๆ ดังน้ันการ ตรวจสอบสาหร่ายสเี ขยี วแกมน้าเงินในแหลง่ น้า กอ่ นและ หลังจากการเตมิ กลมุ่ จลุ นิ ทรีย์คัดสายพันธุ์ เป็นส่ิงจ้าเปน็ นอกเหนือจากพารามิเตอร์อ่ืน ๆ จากการส่องกล้อง จุลทรรศน์แบบใช้แสง เพื่อติดตามการท้างานของกลุ่ม จุลนิ ทรยี ์คัดสายพนั ธ์ุ ดังรปู ท่ี 5

32 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) จากรูปแสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์คัดสายพันธุ์ เอกสารอ้างอิง ส า ม า ร ถ ท้ า ล า ย เ ซ ล ล์ ข อ ง ส า ห ร่ า ย แ ล ะ ยั บ ยั้ ง ก า ร เจริญเติบโตของสาหร่าย อีกท้ังยังสามารถปรับสภาพน้า 1. Zamparas M, Zacharias I. Restoration of ให้มีความขุ่นลดลง ดังนั้นหลังจากการเติมจุลินทรีย์คัด eutrophic freshwater by managing internal สายพนั ธุ์ทา้ ให้น้าในแหล่งน้าใสขน้ึ ดงั รูปที่ 6 nutrient loads A review. Sci Total Environ. 2014;496:551-62. กข 2. อ่อนจันทร์ โคตรพงษ์, อัศมน ลิ่มสกุล, วุฒิชัย แพง แก้ว, บุญชอบ สุทธมนัสวงษ์. พลวัตของธาตุอาหาร รูปที่ 6 ตัวอย่างน้าในบึงแก่นนคร (ก) ก่อนการเติม พืช ยูโทรฟิเคชั่น และเมตาบอลิซึม ของระบบนิเวศ จุลินทรีย์คัดสายพันธุ์ (ข) หลังการเติมจุลินทรีย์ ในพื้นท่ีชุ่มน้าทะเลน้อย [Nutrient dynamics, คัดสายพนั ธ์ุ eutrophication and ecosystem metabolism in Thalenoi wetland]. ว า ร ส า ร ก า ร จั ด ก า ร สรุปผล สง่ิ แวดลอ้ ม. 2553;6(2):1–18. 3. ม ลิ ว ร ร ณ บุ ญ เ ส น อ . นิ เ ว ศ พิ ษ วิ ท ย า (Ecotoxicology). พมิ พ์คร้ังที่ 5. นครปฐม: โรงพิมพ์ มหาวิทยาลัยศิลปากร วิทยาเขตพระราชวังสนาม จันทร์; 2560. การปรับปรุงคุณภาพน้าโดยใชก้ ระบวนการทาง 4. สันทัด ศิริอนันต์ไพบูลย์. ระบบบ้าบัดน้าเสีย ชีวภาพ กลุ่มจุลินทรีย์คัดสายพันธุ์เพื่อการบ้าบัดน้าเสีย Wastewater Treatment System. พิมพ์คร้ังท่ี 1. น้ันจะใช้จุลินทรีย์ท้ังหมด 3 สกุล Pediococcus spp. กรงุ เทพมหานคร: ส้านักพมิ พท์ ้อป จ้ากดั ; 2557. Pichia spp. และ Dekkera spp. โดยเติมในพ้ืนที่บึง แก่นนครทั้งหมด 10 จุดน้ัน สามารถใช้ในการปรับปรุง 5. Rajasekhar P, Fan L, Nguyen T, Roddick FA. A คุณภาพนา้ ในบงึ แกน่ นคร ชว่ ยเพ่ิมคา่ ออกซเิ จนละลายใน review of the use of sonication to control นา้ และสามารถลดปรมิ าณธาตุอาหารทเ่ี ปน็ สาเหตสุ า้ คญั cyanobacterial blooms. Water Res. สา้ หรบั การเกดิ ปรากฏการณ์ยโู ทรฟิเคชั่น ถอื เปน็ อีกหนึ่ง 2012;46:4319-29. ทางเลือกท่ีดีและมีประสิทธิภาพส้าหรับการปรับปรุง คุณภาพน้าในบึงแก่นนคร ท้าให้บึงแก่นนครเป็นพื้นที่ 6. Sharp R, Khunjar W, Daly D, Perez-Terrero J, พักผ่อนหย่อนใจ และชุมชนโดยรอบพื้นที่มีคุณภาพชีวิต Chandran K, Niemiec A, et al. Nitrogen ทดี่ ีข้ึน removal from water resource recovery facilities using partial nitrification, กติ ตกิ รรมประกาศ denitratation-anaerobic ammonia oxidation (PANDA). Sci Total Environ. 2020;724:138283. ขอขอบคุณบริษัท จี แอนด์บี เอนไซม์ จ้ากัด ที่ ให้ความอนุเคราะห์เชื้อจุลนิ ทรียค์ ัดสายพันธุ์ ส้าหรับการ 7. Oelofse A, Pretorius IS, Toit MD. Significance ด้าเนินการวิจยั of Brettanomyces and Dekkera during

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 33 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) Winemaking: A Synoptic Review. Enol Vitic. 2008;29(2):128-44. 8. Jiang CL, Cui GB, Fan XQ. Purification capacity of ditch wetland to agricultural non-point pollutants. Huan Jiang Ke Xue. 2004;25:125–8. 9. บึงแก่นนคร [อินเตอร์เน็ต]. [สืบค้นเมื่อวันที่ 15 เม.ย. 2563]. จาก: https://www.paiduaykan.com/travel 10. Yi L, Gao B, Liu H, ZhangY, Du C, Li Y. Characteristics and assessment of toxic metal contamination in surface water and sediments near a uranium mining area. Int J Environ Res Public Health. 2020;17:548. 11. กรมควบคุมมลพิษ. พระราชบัญญัติส่งเสริมและ รักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ พ.ศ. 2535 กฎ ประกาศ และระเบียบท่ีเกี่ยวข้องด้านการควบคุม มลพิษ. พิมพ์คร้ังท่ี 5. กรุงเทพมหานคร: โรงพิมพ์ องคก์ ารสงเคราะหท์ หารผ่านศกึ ; 2555. 12. Ansari AA, Gill SS. Eutrophication: Causes, Consequences and Control. 2nd ed. Switzerland: Springer; 2014. 13. Lemley DA, Adams JB. Chapter 1 Eutrophication. Encyclopedia of Ecology. 2nd ed. Elsevier; 2018.

34 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) คุณภาพการปรากฏลายนวิ้ มือแฝงบนโลหะแต่ละประเภทโดยใชว้ ธิ กี ารปัดผงฝุ่นสีดา The Quality Appearance of Latent Fingerprint on Various Metals by Using Black Dust Powder ณัฐธิดา ปนสันเทยี ะ และ วรธชั วชิ ชวุ าณิชย์* Nattida Ponsunthia and Woratouch Vichuwanich* คณะนิติวิทยาศาสตร์ โรงเรยี นนายรอ้ ยตารวจ อ.สามพราน จ.นครปฐม 73110 Forensic Science Faculty, Royal Police Cadet, Samphran, Nakhonpathom 73110, THAILAND *Corresponding author e-mail: [email protected] ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: The objective of this research was to study the appearances of Received: 5 May, 2020 latent fingerprints occurring on different types of metal by using the Revised: 29 June, 2020 dusting method. The black power was used to compare quality Accepted: 22 July, 2020 appearances. The sample group consisted of six members including 3 Available online: 14 August, 2020 men and 3 women. The experiment was conducted by testing3 men on DOI: 10.14456/rj-rmutt.2020.16 five different types of metal including copper sheet (C1100), Brass sheet Keywords: appearance of (C2801), Galvanized sheet (G3302), coin and Aluminum. The duration of latent fingerprint, sex, the experiment was 1 hour, 3 hours, 6 hours, 1 day, 3 days, 5 days, 1 round, time, metal type week, 2 weeks, 3 weeks and 4 weeks repeating 3 times. The women was testing the same as men. After that, the AFIS machine was used for minutiae count to compare the appearances of the latent fingerprint. The results indicated that the appearances of latent fingerprint between male and female were significant difference. The statistically significant result was 0.05 (T = 1.672, Sig = 0.000) After consideration, The appearances of latent fingerprint in male were more obvious than female and the quality of latent fingerprint appearances in each metal was statistically significant difference 0.05 (F = 7979.118, Sig = 0.000) founded that copper, brass and coin had high resolution respectively there was no a significant difference on the quality of latent fingerprint appearances

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2019 35 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) in each duration with repeating 3 round and times. Types of metal giving the high resolution are copper, brass and coin respectively. As the different types of metal have different porous, the different porous occur due to different chemical bond. The research indicated that metals are the interesting physical evidence due to the high in daily life. Although 1 month passed, the resolution’s still obvious. Therefore; Metal can be used for physical evidence in a crime scene. บทคัดย่อ แต่ละชนิดความพรุนของโลหะขึ้นอยู่กับพันธะเคมีของ โลหะนั้น ๆ รวมไปถงึ ความบริสุทธ์ดิ ว้ ย หากโลหะมีความ การวิจัยครั้งน้ีมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการ พรุนมากเท่าไรคุณภาพความคมชัดของลายนิ้วมือจึงมี ปรากฏขึ้นของลายนิ้วมือแฝงที่เกิดขึ้นบนโลหะต่าง ๆ มากข้ึนด้วยจากการวิจัยจะเห็นได้ว่าโลหะเป็นวัตถุพยาน ดว้ ยการใชว้ ิธีการปดั ฝ่นุ โดยใช้ผงฝุน่ สดี าและเปรียบเทยี บ อีกชนิดหน่ึงท่ีน่าสนใจและพบมากให้อุปกรณ์การใช้งาน คุณภาพการปรากฏลายนว้ิ มือแฝงบนโลหะแตล่ ะประเภท ในชีวิตประจาวัน ถึงแม้ระยะเวลาจะผ่านไป 1 เดือน แต่ โดยมีกลุ่มตัวอยา่ ง จานวน 6 คน แบ่งเปน็ เพศชายจานวน คณุ ภาพของลายนิ้วมอื แฝงกย็ ังปรากฏได้ชัดเจน สามารถ 3 คน และเพศหญิง จานวน 3 คน ทาการทดลองพิมพ์ ใชเ้ ปน็ วตั ถพุ ยานในสถานท่ีเกดิ เหตไุ ด้ ลายนิ้วมือแฝงของกลุ่มตัวอย่างลงบนโลหะ 5 ประเภท คือ แผ่นทองแดง (C1100), แผ่นทองเหลือง (C2801), คำสำคัญ: การปรากฏขึ้นของลายนิ้วมือแฝง เพศ รอบท่ี แผ่นสังกะส(ี G3302), เหรียญกษาปณ์ และอลูมเิ นียม ทา เวลา ประเภทโลหะ ใน 10 ช่วงเวลา คือ 1 ชั่วโมง 3 ช่ัวโมง 6 ช่ัวโมง 1 วัน 3 วัน 5 วัน 1 สัปดาห์ 2 สัปดาห์ 3 สัปดาห์ และ บทนา 4 สปั ดาห์ จานวน 3 รอบ หลังจากนัน้ ใช้เครอื่ งตรวจสอบ ลายพิมพ์น้ิวมอื อัตโนมัติ (AFIS) นับจานวนจุด Minutiae การเก็บรวบรวมพยานหลักฐานในการสืบสวน เพื่อเปรียบเทียบกับรอยลายน้ิวมอื แฝง แล้วนาค่าที่ได้มา หาตัวผกู้ ระทาผิดมารับโทษตามกฎหมาย เป็นขัน้ ตอนที่มี ทาการวิเคราะห์ข้อมูล ผลการวิจัยพบว่า คุณภาพการ ความสาคัญมากเนื่องจากพยานหลักฐานแต่ละช้ิน ปรากฏลายน้ิวมือแฝงบนโลหะของเพศชายและเพศหญงิ สามารถระบตุ ัวผกู้ ระทาผิดและขน้ั ตอน ในการกระทาผิด แตกต่างกันอย่างมีนัยสาคัญทางสถิติท่ีระดับ 0.05 ได้โดยพยานหลักฐานที่สามารถพบได้ในสถานที่เกิดเหตุ (T = 1.672 , Sig = 0.000) เม่ือพิจารณาแล้วพบว่าเพศ เชน่ คราบเลือด คราบอสุจิ คราบน้าลาย รอยฟัน เสน้ ผม ชายมีความชัดเจนมากกว่าเพศหญิง และคุณภาพการ และรอยลายนิ้วมือ เป็นต้น แต่รอยลายนิ้วมือเป็น ปรากฏลายนวิ้ มอื แฝงบนโลหะทั้ง 5 ประเภทแตกตา่ งกัน พยานหลักฐานท่ีมีความสาคัญ และพบมากท่ีสุดบนวัตถุ อย่างมีนัยสาคัญทางสถิติท่ีระดับ 0.05 (F = 7979.118, พยาน สามารถนามาตรวจพิสูจน์เอกลักษณ์บุคคลเพ่ือ Sig = 0.000) พบวา่ ทองแดง ทองเหลอื ง และเหรียญ มี ยืนยันตัวผู้กระทาความผิด ได้อย่างถูกต้อง เพราะ คุณภาพความคมชดั สูงมาก ตามลาดับ ในขณะทีค่ ณุ ภาพ ล า ย นิ้ ว มื อ ข อ ง ม นุ ษ ย์ มี ลั ก ษ ณ ะ พิ เ ศ ษ ไ ม่ เ ห มื อ น กั น การปรากฏลายน้ิวมอื แฝงบนโลหะในแต่ละช่วงเวลาและ แม้กระท่ังฝาแฝดที่เกิดจากไข่ใบเดียวกันซ่ึงมีรหัส การทดลองทั้ง 3 รอบ ไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสาคัญ พันธุกรรม (DNA) เหมือนกัน ก็ยังคงมีลายนิ้วมือที่ กล่าวคือวัสดปุ ระเภทโลหะมีความพรุนค่อนข้างสูง โลหะ

36 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) แตกต่างกัน นอกจากน้ันลายน้ิวมือยังไม่มีกา ร วิธีการตรวจหา LFPs บนวัตถุพยานท่ีเป็นโลหะ เปล่ียนแปลงรูปแบบ (Ridge) ต้ังแต่เกิดจนตาย (1) ซ่ึง นั้น สานักงานพิสูจน์หลักฐานตารวจ สานักงานตารวจ รอยลายนิว้ มือทพี่ บในสถานทีเ่ กดิ เหตุสามารถแบ่งออกได้ แหง่ ชาติ จะนิยมใช้อยู่ 4 วธิ ี คอื การปัดผงฝนุ่ ดา (Carbon เป็น 2 ประเภท ได้แก่ รอยลายน้ิวมือท่ีสามารถมองเห็น Black Dust) การอบไอกาว (Super Glue) รว่ มกบั การปดั ได้ด้วยตาเปล่า (Visible Fingerprints หรือ VFPs) และ ผงฝุ่นดา การอบไอกาวร่วมกับการฉายแสงความยาวคลืน่ รอยลายน้ิวมือท่ีมองไม่เห็นหรือมองเห็นด้วยตาเปล่าไม่ ต่าง ๆ (Polilight) และการอบไอกาวร่วมกับการย้อมสีโร ชัดเจน (Latent Fingerprints หรือ LFPs) VFPs เกิด ดามีน 6G (Rhodamine 6G) แล้วจึงฉายแสงความยาว จากนิ้วมือที่เป้ือนเลือดหรือสีไปสัมผัสกับวัตถุพยานเกิด คลื่นต่าง ๆ ซึ่งในการปัดผงฝุ่นดานั้นต้องใช้ความชานาญ เป็นรอยลายนิ้วมอื บนพ้ืนผวิ วตั ถนุ น้ั หรืออาจเกิดจากการ ในการปัดโดยปัดวนตามเส้นลายนิ้วมือและไม่ให้เป็นการ ประทับนิ้วมือบนวัตถุผิวนิ่ม (Plastic Fingerprints) เช่น ทาลาย LFPs และต้องไม่ใช้ผงฝุ่นในการปัดมากเกินไป ดินน้ามัน ช็อกโกแลตก้อน หรือปูนท่ียังไม่แห้ง ทาให้ เพราะผงฝุ่นมักฟุ้งกระจายในอากาศส่งผลเสียต่อระบบ มองเห็นรอยลายนิ้วมือท่ีปรากฏ บนพ้ืนผิววัตถุได้อย่าง ทางเดินหายใจ นอกจากนั้นการปัดผงฝุ่นดาไม่สามารถใช้ ชัดเจน ส่วน LFPs เกิดจากคราบเหงื่อและคราบไขมันท่ี หา LFPs ทม่ี อี ายุ (Aged LFPs) ได้ (4) ถูกขับออกจากต่อมเหงื่อท่ีอยู่บนเส้นนูนของลายนิ้วมือ เมื่อนิ้วมือไปสัมผัสกับวัตถุจะทาให้คราบเหงื่อและคราบ การศึกษาคร้ังนี้เป็นการศึกษาเชิงทดลอง ผู้วิจยั ไขมันติดอยู่บนพื้นผิววัตถุน้ัน เนื่องจากคราบเหง่ือและ คราบไขมันมีลักษณะใสไม่มีสีจึงทาให้มองเห็นรอย สนใจท่ีจะศึกษาเกี่ยวกับการปรากฏของลายน้ิวมือบน ลายนิ้วมือที่ปรากฏบนพ้ืนผิววัตถุน้ันไม่ชัดเจนหรือไม่ สามารถมองเห็นไดด้ ว้ ยตาเปล่า (2) โดยรอยลายนว้ิ มือท่ี โลหะประเภทต่าง ๆ ในระยะเวลาที่ต่างกัน ซึ่งโลหะท่ีจะ พบบนวตั ถพุ ยานท่รี วบรวมได้ในสถานที่เกิดเหตสุ ่วนใหญ่ เป็นลายน้ิวมือประเภท LFPs ซ่ึงเป็นท่ียอมรับในทาง นามาทาการศึกษาคร้ังน้ีสามารถพบได้ในชีวิตประจาวัน กฎหมายของทุกประเทศท่ัวโลกในการนามาใช้ตรวจ พิสูจน์เอกลักษณ์บุคคล วัตถุพยานหลักฐานส่วนใหญ่ท่ี ซึ่งวัสดุท่ีมีส่วนประกอบของโลหะท่ีพบมากในสถานท่ีเกิด พบในสถานท่ีเกิดเหตุ เช่น ปลอกกระสุนปืน มีด กุญแจ เหรียญพระเคร่อื ง และอาวุธพกพาตา่ ง ๆ จะเป็นวัตถุทม่ี ี เหตุ เช่น ปลอกกระสุนปืน เหรียญ กุญแจ แม่กุญแจ ส่วนประกอบของโลหะซึ่งเป็นพื้นผิวท่ีไม่มีรูพรุน (Non- Porous Surface) พื้นผิวประเภทนี้จะไม่สามารถดูดซับ ลูกบิด ประตู มีดและอาวุธพกพา ซ่ึงอาจเป็นอาวุธหรือ เอาส่วนประกอบใด ๆ ของคราบเหงื่อและ ไขมันได้ ทา ให้รอยลายน้ิวมือยังคงปรากฏอยู่บนพื้นผิววัตถุได้เป็น ส่ิงของท่ีผู้ต้องสงสัยทิ้งล่องรอยไว้ในท่ีเกิดเหตุ โดยจะ เวลานานหากไม่ถูกลบท้ิงหรือได้รับ ผลกระทบจาก สภาวะแวดลอ้ ม (3) ทาการศึกษาระยะเวลาท่ีคาดว่าลายน้ิวมือแฝงจะยัง ปรากฏได้ชัดเจนเพื่อสืบหาและระบุตัวตนได้ต่อไป ผู้วิจัย หวังเป็นอย่างย่ิงว่างานวิจัยนี้จะสามารถนาไปใช้ใน กระบวนการยุติธรรมหรือการสอบสวนของเจ้าหน้าท่ี ตารวจได้ งานวิจัยน้ีมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการปรากฏ ข้ึนของลายนิ้วมือแฝงท่ีเกิดข้ึนบนโลหะต่าง ๆ ประกอบ ด้วย แผ่นทองแดง (C1100) แผ่นทองเหลือง (C2801) แผ่นสังกะสี (G3302) อลมู ิเนียม และเหรียญกษาปณ์ (ใช้ ด้านที่มีพระบรมรปู ของรชั กาลที่ 9 พ.ศ. 2549) ด้วยการ ใช้วิธีการปัดฝุ่นโดยใช้ผงฝุ่นสีดา และเปรียบเทียบ คณุ ภาพการปรากฏลายนิ้วมอื แฝงบนโลหะแต่ละประเภท

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2019 37 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) วิธดี าเนินการวจิ ัย สัปดาห์ เมื่อเก็บลายน้ิวมือแฝงไดต้ ามระยะเวลาทีก่ าหนด แลว้ นามาปัดด้วยผงฝุ่นสดี าโดยใชแ้ ปรงขนอูฐ กลุ่มประชากรที่ใช้ในการวจิ ยั หลังจากท่ีปัดด้วยผงฝุ่นสีดาแล้วนา ม า ผู้ร่วมทาการทดลอง ในการศึกษาครั้งนี้ ใช้ผู้ ตรวจสอบลายนิ้วมือแฝงแต่ละน้ิวโดยระบบตรวจสอบ ร่วมทาการทดลองทั้งสิ้น 6 คน เป็นเพศชาย 3 คน และ ลายพิมพ์นิ้วมืออัตโนมัติ (Automated Fingerprint เพศหญงิ 3 คน Identification System) หรือ AFIS โดยนับจดุ ที่ปรากฏ โลหะที่ใชใ้ นการทดลอง วธิ กี ารวเิ คราะห์ขอ้ มูลและสถติ ิทีใ่ ช้ในการวเิ คราะหข์ อ้ มูล แผ่นทองแดง (C1100) แผ่นทองเหลือง (C2801) การวิเคราะห์ระดับคุณภาพของลายน้ิวมือแฝง แผ่นสังกะสี (G3302) อลูมิเนียม และเหรียญกษาปณ์ (ใช้ อ า ศั ย เ ก ณ ฑ์ ก า ร แ ป ล ค่ า ค ะ แ น น เ ฉ ลี่ ย ข อ ง จ า น ว น ด้านทีม่ พี ระบรมรูปของรชั กาลท่ี 9 พ.ศ. 2549) minutiae ท่ีตรวจพบบนโลหะ แล้วแบ่งค่าเฉลี่ยของ จานวน minutiae ที่ได้ ออกเปน็ ชว่ งอนั ดับ 5 ระดบั เพื่อ การเตรียมวัตถุพยานตัวอย่าง นามาอธิบายความหมายของระดับคุณภาพของการ ตรวจสอบลายนวิ้ มือแฝง โดยมีวิธกี าร ดังน้ี วัตถุพยานตัวอย่างที่ใช้ในการทดลองประกอบ ด้วย แผ่นทองเหลอื ง แผ่นทองแดง แผ่นสแตนเลส แผ่น ระดับ = คะแนนสูงสดุ – คะแนนตำ่ สดุ สังกะสี และเหรียญกษาปณ์ โดยนาแผ่นโลหะมาตัดให้มี จ่ำนวนชน้ั ขนาด 3 x 3 cm2 แล้วนามาทาความสะอาดในเอทานอล เป็นเวลา 10 นาที แล้วจึงล้างด้วยน้าและทิ้งไว้ให้แห้ง ได้ชว่ งความกว้างของแต่ละระดับคอื 10.68 ซึ่ง เพอ่ื จาลอง LFPs ตอ่ ไป สามารถแบง่ เกณฑไ์ ดด้ งั น้ี เก็บลายนวิ้ มือแฝงจากผู้ร่วมทาการทดลอง 47.36 - 58.04 ระดับ (A) สูงมาก การกดนิ้วมือของผู้ร่วมทาการทดลองให้กดลง ไปตรง ๆ บนโลหะแตล่ ะชนิดซึง่ วางไว้บนเครอ่ื งชั่ง โดยที่ 36.67 - 47.35 ระดบั (B) สูง ผู้ร่วมทาการทดลองจะต้องออกแรงในการกด 900 – 1,000 กรัม จากน้ันดึงมือขนึ้ ในแนวดง่ิ เพือ่ ป้องกนั มใิ ห้น้ิว 25.98 - 36.66 ระดับ (C) ปานกลาง มือมีการบิดหรือเคลื่อนท่ีซ่ึงอาจทาให้ลายน้ิวมือแฝงที่ได้ มีความคลาดเคล่ือนไป โดยทาการประทับไปทีละนวิ้ โดย 15.29 – 25.97 ระดบั (D) นอ้ ย ใช้ระยะเวลาท่ีน้ิวหัวแม่มือ นิ้วชี้ น้ิวกลาง น้ิวนาง และ นิ้วก้อย สัมผัสโลหะในแต่ละครั้งให้ใกล้เคียงกันมากทส่ี ุด 4.60 – 15.28 ระดบั (E) นอ้ ยมาก นาโลหะท่ีประทับลายน้ิวมือแฝงเรียบร้อยแล้วเก็บใส่ ตะกรา้ นาไปวางไว้ในท่อี ณุ หภมู ิห้อง ในการวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อศึกษาเปรียบเทียบ การปรากฏข้ึนของรอยลายนิ้วมือแฝงท่ีตรวจเก็บ ใช้สถิติ การตรวจเก็บลายนิ้วมอื แฝงจะทาการตรวจเกบ็ เชงิ อนมุ าน คือ เป็นทดสอบความแตกตา่ งระหวา่ งคา่ เฉลี่ย 10 ครั้ง ตามระยะเวลาดังน้ี 1 ช่ัวโมง 3 ชั่วโมง 6 ชั่วโมง ของกลุ่มตัวอย่าง 2 กลุ่ม ท่ีเป็นอิสระต่อกัน โดยใช้สถิติ 1 วัน 3 วัน 5 วัน 7 วัน 2 สัปดาห์ 3 สัปดาห์และ 4 การทดสอบค่า t-test independent และทดสอบความ แตกต่างระหว่างค่าเฉลี่ยของตัวแปรท่ีมีมากกว่า 2 กลุ่ม เทคนิคทางสถิติท่ีใช้ในการทดสอบคือ F-test การ วิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (One-Way Analysis of Variance) โดยมีค่านัยสาคัญทางสถิติที่ระดับ 0.05 และสมมติฐานท่ีกาหนดไว้

38 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) ผลการศกึ ษาและอภิปรายผล คนท่ี 3 เพศชาย ระดับความชัดการปรากฏ ลายนิ้วมือแฝงบนโลหะความชัดระดับ (A) มีจานวน การวิเคราะหค์ ณุ ภาพการปรากฏลายนว้ิ มอื แผงบนโลหะ 90 ครั้ง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (D) จานวน แตล่ ะประเภท 31 คร้ัง และ ความชดั ระดับ (E) จานวน 29 คร้ัง จากตารางท่ี 1 แสดงข้อมูลเก่ียวกับการตรวจ คนที่ 1 เพศหญิง ระดับความชัดการปรากฏ ภาพการปรากฏลายนิ้วมือแฝงบนโลหะแต่ละประเภท ลายน้ิวมือแฝงบนโลหะความชัดระดับ (A) มีจานวน ของกลุ่มตัวอย่าง โดยใช้เคร่ือง AFIS นับจานวนจุด 90 ครั้ง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (C) จานวน Minutiae จาแนกตามคนท่ีและแยกเปน็ เพศชายและเพศ 30 คร้ัง และความชดั ระดบั (E) จานวน 30 คร้งั หญิง อย่างละจานวน 450 คร้งั จากการตรวจภาพ พบวา่ คนท่ี 2 เพศหญิง ระดับความชัดการปรากฏ คนท่ี 1 เพศชาย ระดับความชัดการปรากฏ ลายนิ้วมือแฝงบนโลหะความชัดระดับ (A) มีจานวน 90 ลายนิ้วมือแฝงบนโลหะความชัดระดับ (A) มีจานวน คร้ัง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (C) และ (E) อย่าง 90 คร้ัง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (D) และ (E) ละจานวน 30 ครงั้ อย่างละจานวน 30 คร้งั คนที่ 3 เพศหญิง ระดับความชัดการปรากฏ คนท่ี 2 เพศชาย ระดับความชัดการปรากฏ ลายนิ้วมือแฝงบนโลหะความชัดระดับ (A) มีจานวน ลายนิ้วมือแฝงบนโลหะความชัดระดับ (A) มีจานวน 90 90 คร้ัง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (C) และ (E) คร้ัง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (D) และ (E) อย่าง อย่างละจานวน 30 ครั้ง ตามลาดับ ละจานวน 30 ครัง้ ตารางที่ 1 แสดงข้อมูลเก่ยี วกับการตรวจภาพการปรากฏลายนิ้วมือแฝงบนโลหะแตล่ ะประเภทของกลุ่มตัวอย่าง โดย ใชเ้ ครอื่ ง AFIS นับจานวนจุด Minutiae จาแนกตามลาดบั คนทแ่ี ละเพศ ระดบั ความชดั การปรากฏลายนว้ิ มือแฝงบนโลหะ คนท่ี เพศ ระดับ (A) ระดับ (B) ระดบั (C) ระดับ (D) ระดับ (E) รวม คมชดั สูงมาก คมชดั สูง คมชัดปานกลาง คมชดั นอ้ ย คมชดั นอ้ ยมาก 1 ชาย 90 0 0 30 30 150 2 ชาย 90 0 0 30 30 150 3 ชาย 90 0 0 31 29 150 1 หญิง 90 0 30 0 30 150 2 หญงิ 90 0 30 0 30 150 3 หญงิ 90 0 30 0 30 150 รวม 540 0 90 91 179 900

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2019 39 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) รปู ที่ 1 ลายนวิ้ มอื หลงั จากทปี่ ระทับบนแผ่นโลหะ ตารางท่ี 2 แสดงข้อมูลเก่ียวกับการตรวจภาพการปรากฏลายน้ิวมือแฝงบนโลหะแตล่ ะประเภทของกลุม่ ตัวอย่าง โดย ใช้เครือ่ ง AFIS นับจานวนจุด Minutiae จาแนกตามเพศ ระดบั ความชัดการปรากฏลายนว้ิ มอื แฝงบนโลหะ เพศ ระดับ (A) ระดบั (B) ระดับ (C) ระดบั (D) ระดับ (E) รวม คมชดั สงู มาก คมชดั สูง คมชัดปานกลาง คมชัดน้อย คมชดั น้อยมาก ชาย 270 0 0 91 89 450 หญิง 270 0 90 0 90 450 รวม 540 0 90 91 179 900 ตารางท่ี 3 แสดงข้อมูลเก่ียวกับการตรวจภาพการปรากฏลายนิ้วมือแฝงบนโลหะแต่ละประเภทของกลุ่มตัวอย่าง โดย ใชเ้ ครอ่ื ง AFIS นบั จานวนจดุ Minutiae จาแนกตามรอบท่ีทาการทดลอง รอบทีท่ า ระดับความชดั การปรากฏลายนวิ้ มือแฝงบนโลหะ รวม การทดลอง ระดบั (A) ระดับ (B) ระดบั (C) ระดบั (D) ระดบั (E) คมชดั สูงมาก คมชดั สูง คมชัดปานกลาง คมชดั น้อย คมชัดนอ้ ยมาก รอบที่ 1 270 0 30 30 60 300 รอบท่ี 2 270 0 30 27 63 300 รอบที่ 3 270 0 30 34 56 300 รวม 540 0 90 91 179 900 จากตารางท่ี 2 แสดงข้อมูลเก่ียวกับการตรวจ ชัดระดับ (A) มีจานวน 270 ครั้ง รองลงมาคือ ความชัด ภาพการปรากฏลายน้ิวมือแฝงบนโลหะแต่ละประเภทของ ระดับ (D) มีจานวน 91 คร้ัง และระดับ (E) มีจานวน 89 กลุ่มตัวอย่าง โดยใช้เคร่ือง AFIS นับจานวนจุด Minutiae ครั้ง สาหรับเพศหญงิ ระดบั ความชดั การปรากฏลายน้ิวมอื จาแนกตามเพศ แยกเป็นเพศชายและเพศหญิง อย่างละ แฝงบนโลหะ ความชัดระดับ (A) มีจานวน 270 ครั้ง จานวน 450 คร้ัง จากการตรวจภาพ พบว่า เพศชาย รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (C) มีจานวน 90 ครั้ง ระดับความชัดการปรากฏลายนิ้วมือแฝงบนโลหะ ความ และความชัดระดับ (E) มจี านวน 90 คร้ัง ตามลาดับ

40 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) จากตารางท่ี 3 แสดงข้อมูลเก่ียวกับการตรวจ รอบที่ 2 ระดับ (A) คมชัดสูงมาก มีจานวน ภาพการปรากฏลายน้ิวมือแฝงบนโลหะแต่ละประเภท 270 ครั้ง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (C) มีจานวน ของกลุ่มตัวอย่าง โดยใช้เคร่ือง AFIS นับจานวนจุด 30 ครั้ง ความชัดระดับ (D) มีจานวน 27 คร้ัง และความ Minutiae จาแนกตามรอบที่ทาการทดลอง แยกเป็นรอบ ชดั ระดับ (E) มีจานวน 63 ครั้ง ที่ 1 – 3 รอบละ 300 ครงั้ จากการตรวจภาพ พบว่า รอบท่ี 3 ระดับ (A) คมชัดสูงมาก มีจานวน รอบท่ี 1 ระดับ (A) คมชัดสูงมาก มีจานวน 270 ครั้ง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (C) มีจานวน 270 คร้ัง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (C) มีจานวน 30 ครั้ง ความชัดระดับ (D) มีจานวน 27 ครั้ง และความ 30 ครง้ั ความชดั ระดบั (D) มีจานวน 30 ครง้ั และความ ชัดระดับ (E) มีจานวน 63 ครัง้ ตามลาดับ ชดั ระดบั (E) มจี านวน 60 คร้งั ตารางท่ี 4 แสดงข้อมูลเกี่ยวกับการตรวจภาพการปรากฏลายนิ้วมือแฝงบนโลหะแต่ละประเภทของกลุ่มตัวอย่าง โดย ใช้เครือ่ ง AFIS นับจานวนจุด Minutiae จาแนกตามชว่ งเวลาที่ทาการทดลอง ชว่ งเวลาท่ที า ระดับความชัดการปรากฏลายนวิ้ มอื แฝงบนโลหะ การทดลอง ระดบั (A) ระดับ (B) ระดับ (C) ระดับ (D) ระดบั (E) รวม ช่ัวโมงท่ี 1 คมชดั สูงมาก คมชัดสูง คมชดั ปานกลาง คมชัดนอ้ ย คมชดั นอ้ ยมาก ชว่ั โมงท่ี 2 90 ชวั่ โมงท่ี 3 54 0 9 8 19 90 วนั ท่ี 1 54 0 9 8 19 90 วันท่ี 3 54 0 9 8 19 90 วนั ท่ี 5 54 0 9 9 18 90 สปั ดาหท์ ี่1 54 0 9 9 18 90 สปั ดาหท์ ่ี2 54 0 9 9 18 90 สัปดาห์ท่3ี 54 0 9 10 17 90 สปั ดาหท์ ี่4 54 0 9 10 17 90 54 0 9 10 17 90 รวม 54 0 9 10 17 900 540 0 90 91 179 จากตารางท่ี 4 แสดงข้อมูลเกี่ยวกับการตรวจ ชั่วโมงท่ี 1 – ชั่วโมงที่ 3 ระดับ (A) คมชัดสูง ภาพการปรากฏลายนิ้วมือแฝงบนโลหะแต่ละประเภท มาก มีจานวน 54 ครั้ง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ ของกลุ่มตัวอย่าง โดยใช้เคร่ือง AFIS นับจานวนจุด (C) มีจานวน 9 คร้ัง ความชัดระดับ (D) มีจานวน 8 คร้งั Minutiae จาแนกตามช่วงเวลาที่ทาการทดลอง แยก และความชดั ระดับ (E) มีจานวน 19 ครง้ั เป็นช่วงเวลา 10 ช่วงเวลา ดังน้ี คือ 1 ช่ัวโมง 2 ช่ัวโมง 3 ช่ัวโมง 1 วัน 3 วัน 5 วัน 1 สัปดาห์ 2 สัปดาห์ 3 วันท่ี 1 –วันที่ 5 ระดับ (A) คมชัดสูงมาก มี สัปดาห์ และ 4 สัปดาห์ ช่วงเวลาละ 90 รอบ จากการ จานวน 54 ครั้ง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (C) มี ตรวจภาพ พบวา่

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2019 41 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) จานวน 9 คร้ัง ความชัดระดับ (D) มีจานวน 9 คร้ัง และ ได้แก่ ทองแดง ทองเหลือง แผ่นสังกะสี เหรียญ และ อลูมิเนียม ทาการทดสอบประเภทของโลหะอย่างละ ความชัดระดบั (E) มีจานวน 18 ครงั้ 180 ครง้ั จากการตรวจภาพ พบวา่ สัปดาห์ที่ 1 - สัปดาห์ท่ี 4 คมชัดสูงมาก มี ทองแดง ทองเหลือง และเหรยี ญ มีความคมชัด จานวน 54 คร้ัง รองลงมาคือ คือ ความชัดระดับ (C) มี ระดบั (A) คอื คมชัดสงู มาก มีจานวน 180 ครั้ง จานวน 9 ครง้ั ความชดั ระดับ (D) มจี านวน 10 ครัง้ และ ความชดั ระดบั (E) มีจานวน 17 คร้งั ตามลาดับ อลูมิเนียม มีความคมชัดระดับ ระดับ (C) มี จานวน 90 คร้ัง ความชัดระดับ (D) มีจานวน 87 คร้ัง จากตารางที่ 5 แสดงข้อมูลเกี่ยวกับการตรวจ และความชัดระดับ (E) มีจานวน 3 ครั้ง สังกะสี ความ ภาพการปรากฏลายนิ้วมือแฝงบนโลหะแต่ละประเภท คมชัดระดับ (D) มีจานวน 4 คร้ัง และความชัดระดบั (E) ของกลุ่มตัวอย่าง โดยใช้เคร่ือง AFIS นับจานวนจุด มีจานวน 176 คร้งั ตามลาดับ Minutiae จาแนกตามประเภทของโลหะ 5 ประเภท ตารางที่ 5 แสดงข้อมูลเกี่ยวกับการตรวจภาพการปรากฏลายนิ้วมือแฝงบนโลหะแต่ละประเภทของกลมุ่ ตัวอย่าง โดย ใชเ้ ครื่อง AFIS นบั จานวนจดุ Minutiae จาแนกตามประเภทของโลหะ ประเภทของ ระดับความชดั การปรากฏลายนว้ิ มือแฝงบนโลหะ โลหะ ระดับ (A) ระดบั (B) ระดับ (C) ระดบั (D) ระดับ (E) รวม ทองแดง คมชัดสงู มาก คมชดั สงู คมชัดปานกลาง คมชดั นอ้ ย คมชัดน้อยมาก ทองเหลอื ง 180 อลมู ิเนียม 180 0 0 0 0 180 เหรยี ญ 180 0 0 0 0 180 0 0 90 87 3 180 สงั กะสี 180 0 0 0 0 180 รวม 0 0 0 4 176 900 540 0 90 91 179 ทดสอบสมมตุ ฐิ านทตี่ ้ังไว้ ลายนิ้วมือแฝง ด้วยการใช้วิธีการปัดฝุ่นโดยใช้ผงฝุ่นสีดา หาลายนวิ้ มือแฝง จาแนกตามเพศ พบวา่ กล่มุ ตวั อยา่ งที่ ตารางที่ 6 แสดงผลการวิเคราะห์เพ่ือเปรียบเทียบความ มีเพศต่างกัน มีการปรากฏคุณภาพของลายน้ิวมือแฝง แตกต่างการปรากฏคุณภาพของลายนิ้วมือแฝง ด้วยการ ต่างกัน อย่างมีนัยสาคัญทางสถติ ิที่ระดับ 0.05 ซ่ึงเป็นไป ใชว้ ธิ ีการปัดฝุน่ โดยใช้ผงฝุ่นสดี าหาลายนิ้วมือแฝง จาแนก ตามสมมติฐาน ตามเพศ จากตารางท่ี 7 ผลการวิเคราะหค์ วามแปรปรวน เพศ X S.D. t Sig เพื่อเพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างการปรากฏคุณภาพ ของลายน้วิ มือแฝง ด้วยการใช้วธิ ีการปดั ฝนุ่ โดยใช้ผงฝุ่นสี ชาย 25.37 19.40 1.672 0.000 ดาหาลายนิ้วมือแฝง จาแนกตามรอบท่ี พบว่า กลุ่ม หญงิ 23.30 17.66 ตัวอย่างท่ีทาการทดสอบรอบท่ีต่างกัน มีการปรากฏ คุณภาพของลายนิ้วมือแฝงไม่ต่างกัน อย่างมีนัยสาคัญ *มีนัยสาคัญทางสถติ ิท่ีระดบั 0.05 ทางสถติ ิทีร่ ะดับ 0.05 ซึ่งไม่เปน็ ไปตามสมมตฐิ าน จากตารางที่ 6 ผลการวเิ คราะหค์ วามแปรปรวน เพ่ือเปรียบเทียบความแตกต่างการปรากฏคุณภาพของ

42 Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2020 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) ตารางท่ี 7 แสดงผลการวิเคราะห์เพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างการปรากฏคุณภาพของลายน้ิวมือแฝง ด้วยการใช้ วิธีการปดั ฝุ่นโดยใชผ้ งฝนุ่ สดี าหาลายนิว้ มือแฝง จาแนกตามรอบท่ี แหลง่ ความแปรปรวน SS df M.S. F Sig ระหวา่ งกลุ่ม 31.692 2 15.846 0.046 0.955 ภายในกลุ่ม 309961.550 897 345.554 309993.243 899 รวม ตารางที่ 8 แสดงผลการวิเคราะห์เพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างการปรากฏคุณภาพของลายนิ้วมือแฝง ด้วยการใช้ วธิ ีการปัดฝุ่นโดยใช้ผงฝนุ่ สดี าหาลายน้ิวมอื แฝง จาแนกตามเวลา แหล่งความแปรปรวน SS df M.S. F Sig ระหว่างกลุม่ 1839.419 9 204.380 .590 .806 ภายในกลุ่ม 308153.823 890 346.240 รวม 309993.243 899 ตารางท่ี 9 แสดงผลการวิเคราะห์เพ่ือเปรียบเทียบความแตกต่างการปรากฏคุณภาพของลายนิ้วมือแฝง ด้วยการใช้ วธิ ีการปัดฝ่นุ โดยใช้ผงฝุ่นสดี าหาลายนิว้ มือแฝง จาแนกตามประเภทของโลหะ แหล่งความแปรปรวน SS df M.S. F Sig ระหวา่ งกลมุ่ 301537.544 4 75384.386 7979.118 0*000. ภายในกลุ่ม 8455.699 895 9.448 รวม 309993.243 899 จากตารางท่ี 8 ผลการวเิ คราะห์ความแปรปรวน นัยสาคัญทางสถิติท่ีระดับ 0.05 ซึ่งเป็นไปตามสมมตฐิ าน เพื่อเพ่ือเปรียบเทียบความแตกต่างการปรากฏคุณภาพ จึงได้ทดสอบความแตกต่างเป็นรายคู่ ด้วยวิธีของ LSD ของลายนวิ้ มือแฝง ดว้ ยการใชว้ ิธกี ารปดั ฝุ่นโดยใชผ้ งฝุ่นสี ปรากฏผลดงั ตารางท่ี 9 ดาหาลายน้ิวมือแฝง จาแนกตามเวลา พบว่ากลมุ่ ตวั อย่าง ท่ีทาการทดสอบเวลาท่ีต่างกัน มีการปรากฏคณุ ภาพของ จากตารางท่ี 10 เม่ือทาการทดสอบความ ลายน้วิ มือแฝงไม่ตา่ งกนั อย่างมีนัยสาคญั ทางสถติ ิทรี่ ะดบั แตกต่างของการปรากฏคุณภาพของลายนิ้วมือแฝงที่ 0.05 ซึง่ ไม่เปน็ ไปตามสมมติฐาน ปรากฏตามประเภทของโลหะ ที่แตกต่างกัน เป็นรายคู่ พบวา่ มจี านวน 10 คู่ ไดแ้ ก่ จากตารางที่ 9 ผลการวิเคราะห์ความแปรปรวน เพ่ือเปรียบเทียบความแตกต่างการปรากฏคุณภาพของ คู่ท่ี 1 กลุ่มตัวอย่างที่ทดสอบด้วยทองแดง มี ลายน้ิวมือแฝง ด้วยการใช้วิธีการปัดฝุ่นโดยใช้ผงฝุ่นสีดา การปรากฏคณุ ภาพของลายนิ้วมอื แฝงดกี วา่ กลุ่มตัวอย่าง หาลายน้ิวมือแฝง จาแนก ตามประเภทของโลหะพบว่า ที่ทดสอบด้วยทองเหลือง กลุ่มตัวอย่างที่มีทดสอบด้วยประเภทของโลหะท่ีต่างกัน มีการปรากฏคุณภาพของลายนิ้วมือแฝงต่างกัน อย่างมี คู่ที่ 2 กลุ่มตัวอย่างท่ีทดสอบด้วยทองแดง มี การปรากฏคุณภาพของลายนิ้วมือแฝงดกี ว่ากลมุ่ ตัวอย่าง ท่ที ดสอบด้วยแผน่ สังกะสี

Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, Vol 19, Issue 2, 2019 43 ISSN: 1686-8420 (Print), 2651-2289 (Online) คู่ท่ี 3 กลุ่มตัวอย่างท่ีทดสอบด้วยทองแดง มี คู่ที่ 7 กลุ่มตัวอย่างท่ีทดสอบดว้ ยทองเหลือง มี การปรากฏคณุ ภาพของลายนิ้วมอื แฝงดกี วา่ กล่มุ ตัวอย่าง การปรากฏคณุ ภาพของลายน้วิ มอื แฝงดีกวา่ กล่มุ ตวั อย่าง ทที่ ดสอบด้วยเหรยี ญ ที่ทดสอบด้วยอลมู เิ นยี ม คู่ท่ี 4 กลุ่มตัวอย่างที่ทดสอบด้วยทองแดง มี คทู่ ี่ 8 กลุ่มตวั อย่างท่ีทดสอบดว้ ยแผน่ สงั กะสี มี การปรากฏคณุ ภาพของลายน้ิวมือแฝงดกี วา่ กลมุ่ ตัวอย่าง การปรากฏคุณภาพของลายนว้ิ มอื แฝงดีกว่ากลมุ่ ตวั อยา่ ง ที่ทดสอบด้วยอลมู เิ นยี ม ทท่ี ดสอบด้วยเหรียญ คู่ท่ี 5 กลุ่มตัวอย่างท่ีทดสอบด้วยทองเหลือง มี ค่ทู ี่ 9 กลุ่มตวั อยา่ งที่ทดสอบด้วยแผ่นสังกะสี มี การปรากฏคุณภาพของลายน้วิ มือแฝงดีกว่ากลุ่มตัวอย่าง การปรากฏคณุ ภาพของลายนิว้ มือแฝงดกี วา่ กล่มุ ตวั อยา่ ง ที่ทดสอบดว้ ยแผ่นสงั กะสี ท่ที ดสอบด้วยอลูมิเนียม คู่ท่ี 6 กลุ่มตัวอย่างที่ทดสอบด้วยทองเหลือง มี คู่ท่ี 10 กลุ่มตัวอย่างที่ทดสอบด้วยเหรียญ มี การปรากฏคุณภาพของลายนว้ิ มือแฝงดกี วา่ กลุ่มตวั อยา่ ง การปรากฏคณุ ภาพของลายนวิ้ มอื แฝงดีกวา่ กลุ่มตวั อย่าง ทท่ี ดสอบดว้ ยเหรยี ญ ทที่ ดสอบดว้ ยอลมู เิ นียม ตารางท่ี 10 แสดงผลการวิเคราะห์เปรียบเทียบค่าเฉลย่ี รายคู่ (LSD) ของการปรากฏคุณภาพของลายนิ้วมือแฝง ด้วย การใชว้ ิธกี ารปัดฝ่นุ โดยใชผ้ งฝนุ่ สดี า จาแนกตามประเภทของโลหะ ประเภท คา่ เฉล่ยี ทองแดง ทองเหลือง แผน่ สังกะสี เหรยี ญ อลมู ิเนยี ม ของโลหะ 11.5467 11.5467 10.5750 38.5872 7.6372 53.3244 ทองแดง 10.5750 ทองเหลือง 38.5872 - 0.97167* (.003) -41.77778* (.0002) 3.90944* (.000) -27.04056* (.000) แผ่นสังกะสี - - -42.74944* (.000) 2.93778* (.000) -28.01222* (.000) - - 45.68722* (.005) 14.73722* (.000) - เหรยี ญ 7.6372 - - - - -30.95000* (.000) อลมู ิเนยี ม 53.3244 - - - - - สรุปผล สาหรับช่วงเวลาที่ทาการทดลอง พบว่าทุกช่วงเวลาให้ ความคมชดั สงู มาก เป็นสว่ นใหญ่ ซ่ึงในระยะเวลา คุณภาพการปรากฏลายน้ิวมือแฝงบนโลหะแต่ ละประเภทโดยใช้วิธีการปัดผงฝนุ่ สีดา พบว่ามีประเด็นท่ี 1 ชั่วโมง 3 ชั่วโมง 6 ชั่วโมง และ 1 วัน จะให้ น่าสนใจ สามารถนามาอภิปรายได้ดังน้ี ระดับความชัด ความคมชัดของลายน้ิวมืออยู่ในระดับที่สูงมาก เน่ืองจาก การปรากฏลายน้ิวมือแฝงบนโลหะ พบว่า การปรากฏ Amino acid ใ น ส า ร คั ด ห ล่ั ง จ า ก ต่ อ ม เ ห งื่ อยั งไ ม่ ลายน้ิวมือแฝงบนโลหะของเพศชายและหญิงมีความ เกิดปฏิกิริยากับอากาศ และประเภทของโลหะที่ใหร้ ะดบั แตกต่างกัน เพศชายมีความชัดมากกว่าเพศหญิ ง ความคมชัดสูงมาก ได้แก่ ทองแดง ทองเหลือง และ เนื่องจากเพศชายมีปริมาณสารคัดหลั่งจากต่อมเหง่ือ เหรียญ ตามลาดับ กล่าวคือวัสดุประเภทโลหะมีความ มากกว่าเพศหญิง โดยองค์ประกอบทางเคมีหลักท่ีพบใน พรุนค่อนข้างสูง โลหะแต่ละชนิดความพรุนของโลหะ ลายน้ิวมือ คือ Amino acid ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่อยู่ใน ขึ้นอยู่กับพันธะเคมีของโลหะนั้น ๆ (5) รวมไปถึงความ สารคัดหลั่งจากต่อมเหง่ือบนเส้นนูนของลายนิ้วมือ ใน บริสุทธิ์และมีคุณสมบัติความมันวาวมากเท่าไรคุณภาพ การทดสอบท้ัง 3 รอบ มีความคมชัดสูงมาก มีมากที่สุด ความคมชัดของลายนิ้วมือจึงมีมากข้ึนด้วย ซ่ึงสอดคล้อง