การเตรียมซีโอไลต์ดูดซับอนุภาคนาโนซิลเวอร์โดยวิธีสีเขียว

บทคัดย่อ

อนุภาคนาโนซิลเวอร์เป็นสารต้านจุลินทรีย์ที่ถูกประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวาง โดยทั่วไปอนุภาคนาโนซิลเวอร์ในรูปแบบคอลลอยด์ได้รับความนิยมสําหรับการประยุกต์ใช้งาน อย่างไรก็ตามอนุภาคนาโนซิลเวอร์ซึ่งกระจายอยู่ในของเหลวดังกล่าวมีข้อเสียหลายประการ เช่น มีการเจือปนของสารเคมีหลายชนิด อาทิ สารเพิ่มความเสถียรของอนุภาค สารรีดิวซ์ เป็นต้น สารรีดิวซ์ที่นิยมใช้ในการสังเคราะห์อนุภาคนาโนซิลเวอร์ส่วนใหญ่มีความเป็นพิษ เช่น โซเดียมบอรอไฮไดรด์ หรือ ไฮดราซีน การตกค้างของสารเหล่านี้ในอนุภาคนาโนซิลเวอร์อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของผู้บริโภค และส่งผลให้เกิดความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้การใช้ตัวทําละลายปริมาณมากในการเตรียมคอลลอยดูของอนุภาคดังกล่าวยังก่อให้เกิดการเพิ่มต้นทุนการผลิตและการขนส่ง รวมทั้งความยากต่อกระบวนการผลิตวัสดุเมื่อต้องการใช้อนุภาคนาโนซิลเวอร์ปริมาณมากและในระบบที่ไม่ต้องการน้ำ (เช่น การผสมกับพลาสติก) อีกด้วย การเตรียมอนุภาคนาโนซิลเวอร์โดยการตรึงไว้บนอนุภาคของแข็งชนิดต่าง ๆ ได้แก่ ซิลิกา เคลย์ ไททาเนียม ไดออกไซด์ ซีโอไลต์ เป็นต้น จึงได้รับความสนใจมากขึ้น ซีโอไลต์เป็นสารอนินทรีย์ที่น่าสนใจ สามารถใช้เป็นวัสดุดูดซับไอออนโลหะผ่านการแลกเปลี่ยนไอออน และเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ยังทนความร้อนได้ดี การเปลี่ยนไอออนซิลเวอร์ที่ถูกดูดซับในซีโอไลต์ให้เป็นอนุภาคนาโนซิลเวอร์ (Ag NPs-doped zeolites) ทําได้โดยการรีดักชัน เช่น การใช้อัลตราซาวด์ ลําอิเล็กตรอน ความร้อน และสารรีดิวซ์ เป็นต้น อย่างไรก็ตามการใช้สารรีดิวซ์ที่ไม่เป็นพิษ เช่น กรดแอล - แอสคอร์บิก เป็นวิธีที่ง่าย ใช้พลังงานน้อย และปลอดภัย เนื่องจากกรดแอล - แอสคอร์บิกเป็นสารที่ มีความปลอดภัยต่อมนุษย์ และสิ่งแวดล้อม โดยได้รับการรับรองโดยองค์การอาหาร และยาว่าสามารถใช้เติมลงไปในอาหารได้อย่างปลอดภัย (“Generally Recognized as Safe”) ดังนั้นโครงการวิจัยนี้จึงเตรียมซีโอไลต์ดูดซับอนุภาคนาโนซิลเวอร์ผ่านกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน และการรีดักชันด้วยกรดแอล - แอสคอร์บิก โดยได้ผันแปรปริมาณของไอออนซิลเวอร์เริ่มต้นหรือความเข้มข้นของซิลเวอร์ไนเตรทเท่ากับ 0.01 0.02 0.03 0.04 และ 0.05 โมลาร์ ซีโอไลต์ดูดซับอนุภาคนาโนซิลเวอร์ที่เตรียมได้มีสีออกเทาแสดงค่าการดูดกลืนแสงที่เป็นลักษณะเฉพาะของอนุภาคนาโนซิลเวอร์ที่ช่วงความยาวคลื่น 459 - 470 นาโนเมตร และพีคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์ที่มุม 2? เท่ากับ 7 10 24 31 34 38.1 43.3 63.2 และ 77.7 องศา ซึ่งเป็นพีคเฉพาะของทั้งซีโอไลต์ และอนุภาคนาโนซิลเวอร์ อนุภาคนาโนซิลเวอร์มีรูปร่างกลม และมีขนาดอยู่ในช่วง 18.5 - 28.7 นาโนเมตร การเพิ่มปริมาณไอออนซิลเวอร์เริ่มต้นส่งผลให้ปริมาณอนุภาคนาโนซิลเวอร์ฟอร์มมากขึ้น และมีขนาดใหญ่ขึ้นด้วย นอกจากนี้ยังพบว่าซีโอไลต์ดูดซับอนุภาคนาโนซิลเวอร์แสดงประสิทธิภาพในการยับยั้ง และฆ่าเชื้อแบคทีเรียชนิดเอสเชอริเชียโคไล ดีกว่ากรณีของเชื้อสแตฟิโลค็อกคัสออเรียส และเชื้อบาซิลลัสซีเรียส และฤทธิ์ในการยับยั้ง และฆ่าเชื้อแบคทีเรียทั้ง 3 ชนิด เพิ่มขึ้น ตามปริมาณอนุภาคนาโนซิลเวอร์ที่มีในซีโอไลต์ อีกทั้งไม่พบการเคลื่อนย้ายของอนุภาคนาโนซิลเวอร์จากซีโอไลต์สู่น้ำกลั่น และสารละลายกรดแอซิติกเข้มข้น 3 %w/v เมื่อเก็บที่ อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 10 วัน ซีโอไลต์ดูดซับอนุภาคนาโนซิลเวอร์ที่เตรียมได้ (ปริมาณ 1 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของสตาร์ช) ถูกเติมลงในฟิล$มสตาร์ช ผ่านกระบวนการหล่อขึ้นรูปจากสารละลาย การเติมซีโอไลต์ดูดซับอนุภาคนาโนซิลเวอร์ส่งผลให้ฟิล์มสตาร์ชดูดกลืนรังสียูวีได้ดีขึ้น มีลักษณะทึบแสงมากขึ้น มีความสามารถในการดึงยืดดีขึ้น แต่มีความต้านทานแรงดึง และความแข็งลดลง นอกจากนี้ยังมีฤทธิ์ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียทั้ง 3 ชนิด ข้างต้น โดยมีฤทธิ์ยับยั้งการเจริญต่อเชื้อเอสเชอริเชียโคไลดีกว่าเชื้อสแตฟิโลค็อกคัสออเรียส และเชื้อบาซิลลัสซีเรียส ซีโอไลต์ดูดซับอนุภาคนาโนซิลเวอร์มีศักยภาพที่จะนําไปใช้เป็นสารเติมแต่ง 2 หน้าที่ (ปรับปรุงสมบัติเชิงกล และให้สมบัติการยับยั้งจุลินทรีย์) สําหรับพอลิเมอร์ และพลาสติกได้

คำสำคัญ