การเก็บเกี่ยวเซลล์สาหร่าย Chlorella sp. TISTR 8236...

การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชคอมโพสตของอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวก

โดย

นางสาวกานตธดา แจงยบล

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร วทยาศาสตรมหาบณฑต (เทคโนโลยชวภาพ)

สาขาวชาเทคโนโลยชวภาพ คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยธรรมศาสตร

ปการศกษา 2560 ลขสทธของมหาวทยาลยธรรมศาสตร

Ref. code: 25605809032062JIW

HARVESTING OF CHLORELLA SP. TISTR 8236 USING MAGNETIC - CATIONIC CASSAVA STARCH COMPOSITES

BY

MISS KANTHIDA JANGYUBOL

A THESIS SUBMITTED IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE (BIOTECHNOLOGY)

DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

THAMMASAT UNIVERSITY ACADEMIC YEAR 2017

COPYRIGHT OF THAMMASAT UNIVERSITY

Ref. code: 25605809032062JIW

(1)

หวขอวทยานพนธ การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชคอมโพสตของอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวก

ชอผเขยน นางสาวกานตธดา แจงยบล ชอปรญญา วทยาศาสตรมหาบณฑต (เทคโนโลยชวภาพ) สาขาวชา/คณะ/มหาวทยาลย สาขาวชาเทคโนโลยชวภาพ

คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยธรรมศาสตร

อาจารยทปรกษาวทยานพนธ อาจารยทปรกษาวทยานพนธรวม

ผชวยศาสตราจารย ดร. สเปญญา จตตพนธ ดร. กตตวฒ เกษมวงศ

ปการศกษา 2560

บทคดยอ

ปจจบนสาหรายขนาดเลกจดเปนแหลงวตถดบธรรมชาตทส าคญและมศกยภาพในการ

น ามาประยกตใชทางดานเทคโนโลยชวภาพไดอยางหลากหลาย อยางไรกตามการเกบเกยวเซลล

สาหรายเพอน าไปใชประโยชนในระดบอตสาหกรรมขนาดใหญยงมคาใชจายสงประมาณ 20-30

เปอรเซนต ของกระบวนการผลตทงหมด ดงนนเพอลดขอจ ากดดงกลาวจงควรพฒนาเทคนคทใชใน

การเกบเกยวทสามารถลดพลงงานและระยะเวลาในการเกบเกยวเซลลสาหราย ได ในงานวจยนได

ประยกตใชเทคนคการแยกดวยแรงแมเหลกมาใชเพอเพมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล

การศกษาครงนจงมวตถประสงคเพอพฒนาคอมโพสตของอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลง

ประจบวกทมศกยภาพและมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย โดยดดแปรแปงมนส าปะหลง

ประจบวกจากแปงมนส าปะหลงดบโดยการใชไกลซดลไตรเมทลแอมโมเนยมคลอไรด (GTMAC)

ตอ หนวยแอนไฮโดรกลโคส (AUG) ในอตราสวนทตางกน พบวาแปงมนส าปะหลงประจบวกมคา

ระดบการแทนทตงแต 0.22 ถง 0.91 ซงคาระดบการแทนทแปรผนตามอตราสวนของ GTMAC ท

เพมขน การศกษาหมฟงกชนของแปงมนส าปะหลงประจบวกพบหมฟงกชน C-N ทเลขคลน 1482

เซนตเมตร-1 ซงแสดงถงหมควอเทอนารแอมโมเนยม นอกจากนศกษาโครงสรางของแปงโดยกลอง

จลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด พบวาโครงสรางของแปงมนส าปะหลงประจบวกถกท าลายมาก

ขนเมอมคาระดบการแทนทเพมขน งานวจยนไดพฒนาคอมโพสตของอนภาคแมเหลกกบแปงมน

Ref. code: 25605809032062JIW

(2)

ส าปะหลงประจบวกทมระดบการแทนทตางๆ ไดส าเรจ และเมอน าคอมโพสตของอนภาคแมเหลกกบ

แปงประจบวกทมคาระดบการแทนทแตกตางกนปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร มาทดลองเกบเกยว

เซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ความเขมขน 1 กรมตอลตร ทพเอช 9.5 พบวาอนภาค

คอมโพสตของอนภาคแมเหลกกบแปงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.76 0.82 และ 0.91

มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายมากกวา 96 เปอรเซนต (p>0.05) เมอพจารณาตนทน

ของการผลตอนภาคคอมโพสตและประสทธภาพในการเกดปฏกรยาของการดดแปรแปงมนส าปะหลง

งานวจยนจงไดเลอกอนภาคคอมโพสตของอนภาคแมเหลกกบแปงมนส าปะหลงทมคาระดบการ

แทนทเทากบ 0.76 มาใชเกบเกยวเซลลสาหรายตอไป จากนนศกษาปรมาณอนภาคคอมโพสต (200-

800 มลลกรมตอลตร) และพเอช (4-10) ทเหมาะสมในการเกบเกยวสาหราย Chlorella sp. TISTR

8236 ความเขมขน 1 กรมตอลตร พบวาอนภาคคอมโพสตของอนภาคแมเหลกกบแปงมนส าปะหลงท

มคาระดบการแทนทเทากบ 0.76 ปรมาณ 300 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล

สาหรายความเขมขน 1 กรมตอลตร ทพเอช 10 ภายในเวลา 2 นาท สงถง 95 เปอรเซนต และม

รปแบบการดดซบสอดคลองกบสมการของแลงเมยร สวนการศกษาการแยกเซลลสาหรายโดยการ

ปรบคาพเอชของอาหาร พบวาทพเอช 12 มประสทธภาพการแยกเซลลสาหรายออกจากคอมโพสต

สงสดเทากบ 9.69 เปอรเซนต จากผลการศกษาแสดงใหเหนวาคอมโพสตชนดใหมของอนภาค

แมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.76 นมประสทธภาพสงใน

การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 สามารถน าไปประยกตใชในอตสาหกรรม

การผลตชวมวลของสาหราย และสงผลใหชวยลดพลงงานและระยะเวลาในการเกบเกยวเซลลสาหราย

ได อยางไรกตามการแยกเซลลสาหรายจากอนภาคคอมโพสตยงคงมประสทธภาพต า ดงนนจงควรม

การศกษากระบวนการแยกเซลลสาหรายจากอนภาคคอมโพสตเพมเตมในอนาคต

ค าส าคญ: อนภาคคอมโพสต, การเกบเกยวเซลลสาหราย, แปงมนส าปะหลงประจบวก

Ref. code: 25605809032062JIW

(3)

Thesis Title Harvesting of Chlorella sp. TISTR 8236 using magnetic - cationic cassava starch composites

Author Miss Kanthida Jangyubol Degree Master of Science (Biotechnology) Department/Faculty/University Biotechnology

Faculty of Science and Technology Thammasat University

Thesis Advisor Thesis Co-Advisor

Assitant Professor Supenya Chittapun, Ph.D. Kittiwut Kasemwong, Ph.D.

Academic Years 2017

ABSTRACT

At present, microalgae is a good natural source for valuable and beneficial substances that can be applied in various biotechnological aspects. However, large scale production of microalgae confronts with high investment cost of harvesting, approximately 20-30% of a total production cost. To diminish this limitation, therefore, the harvesting technique which reduced energy and time shall be improved. Magnetic separation has been applied for this research. To improve the efficiency of microalgal harvesting, this study aimed to develop a novel composite of magnetic-cationic cassava starch with high potential and effective for microalgal cell separation. To obtain cationic starch, native cassava starch had been modified by vary molar ratio of glycidyltrimethylammoniumchloride/anhydroglucose unit (GTMAC/AGU). The degree of substitution (DS) of modified cationic cassava starch varied from 0.22 to 0.91 in relation to the greater molar ratio of GTMAC/AGU. The FTIR spectrum of cationic cassava starch showed a peaks of C-N at 1482 cm-1, which represented for quaternary ammonium group. Additionally, scanning electron microscope analysis showed that higher number of DS was increase, more disintegrated structure of cationic starch was observed. Novel composites of magnetic-cationic cassava starch with differ DS value had been successfully developed. The separation efficiency of these composites for

Ref. code: 25605809032062JIW

(4)

1g/L Chlorella sp. TISTR8236 had been examined at pH 9.5. A 500 mg/L composite of magnetic- cationic starch of DS as 0.76, 0.82 and 0.91 showed the highest efficiency for algal cell harvesting >96% (p>0.05). Based on a production cost and reaction efficiency during cationic starch modification processes, a composite of magnetic and 0.76 DS cationic cassava starch (0.76 DS composite) was considered and selected as an potential agent for algal cell separation. The separation efficiency of this composite for 1g/L algal biomass had been studied under different doses (200-800 mg/L) and pH (4-10). The result showed that 95% of algal cell separation efficiency of magnetic and 0.76 DS cationic starch composite was recorded, when applied 300 mg/L composite to harvested 1 g/L Chlorella sp. at pH 10 within 2 min. The adsorption isotherm data fitted the Langmuir model. In addition, desorption of algal cells had been conducted by adjustment of media pH. The highest desorption (9.69%) was recorded at pH 12. These results indicate that a novel composite successfully developed from magnetic-0.76 DS cationic cassava starch shows a high efficacy for harvesting Chlorella sp. TISTR8236 within 2 min. This finding provides a new alternative agent with high separation efficiency, which results in the reduction of energy and time for algal production industry. However, desorption of algal cells from a composite still limited. Therefore, algal cell desorption should be further study.

Keywords: Magnetic composites, microalgae harvesting, cationic cassava starch

Ref. code: 25605809032062JIW

(5)

กตตกรรมประกาศ

ขอกราบขอบพระคณ ผชวยศาสตราจารย ดร. สเปญญา จตตพนธ อาจารยทปรกษาวทยานพนธหลกส าหรบวชาความรทเปนประโยชนตอการท าวทยานพนธ ค าแนะน า ค าปรกษาและความดแลเอาใจใสและความชวยเหลอตลอดการท าวทยานพนธ

ขอกราบขอบพระคณ ดร. กตตวฒ เกษมวงศ อาจารยทปรกษาวทยานพนธรวมทเ ออเฟอสถานทและสารเคมตลอดจนใหค าแนะน าและค าปรกษาท เปนประโยชนตอการท าวทยานพนธ

ขอกราบขอบพระคณ รองศาสตราจารย ดร. เทพปญญา เจรญรตน ประธานกรรมการสอบวทยานพนธ และ ดร. จนทนา ไพรบรณ กรรมการสอบวทยานพนธ ทกรณาใหค าแนะน า และความรทเปนประโยชนตอการท าวทยานพนธ

ขอขอบคณนกวจยหองปฏบตการ Nano Agro and Food Innovation (NAF) ศนยนาโนเทคโนโลยแหงชาต (NANOTEC) ส านกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต (สวทช.) ทใหความชวยเหลอระหวางการท างานวจยทศนยนาโนเทคโนโลยแหงชาต

ขอขอบคณสาขาวชาเทคโนโลยช วภาพ คณะวทยาศาสตรและเทคโ นโลย มหาวทยาลยธรรมศาสตร ส าหรบเครองมอ อปกรณ สารเคมและสถานทตลอดการท าวทยานพนธ

ขอขอบคณเพอนๆ พๆ นองๆ ทคอยชวยเหลอและเปนก าลงใจในการท าวทยานพนธในครงน และทายสดขอกราบขอบพระคณพอ คณแม และครอบครว ทคอยเปนก าลงใจ และคอยสนบสนนตลอดมา

นางสาวกานตธดา แจงยบล

มหาวทยาลยธรรมศาสตร

พ.ศ. 2560

Ref. code: 25605809032062JIW

(6)

สารบญ หนา

บทคดยอภาษาไทย (1)

บทคดยอภาษาองกฤษ (3)

กตตกรรมประกาศ (5)

สารบญตาราง (12)

สารบญภาพ (14)

รายการสญลกษณและค ายอ (16)

บทท 1 บทน า 1

1.1 ทมาและความส าคญ 1 1.2 วตถประสงคของงานวจย 3 1.3 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 3 1.4 สถานทท าการทดลอง 4

บทท 2 วรรณกรรมและงานวจยทเกยวของ 5

2.1 จลสาหราย 5 2.1.1 สาหราย Chlorella sp. 5 2.1.2 การน าสาหราย Chlorella sp. ไปใชประโยชนดานตางๆ 6

Ref. code: 25605809032062JIW

(7)

2.1.2.1 การผลตไขมนและน ามน 6

2.1.2.2 การผลตรงควตถและสารปฏชวนะ 7

2.1.2.3 การใชประโยชนทางดานสงแวดลอม 9 2.2 การเกบเกยวเซลลจลสาหราย 10

2.2.1 การท าใหเขมขนขน (thickening) 10

2.2.1.1 การเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยกระบวนการโคแอกกเลชน 11

หรอฟลอคคเลชนโดยเตมสารเคม (coagulation/flocculation)

2.2.1.2 การเกบเกยวเซลลจลสาหรายแบบออโตและไบโอฟลอคคเลชน 14 (auto and bioflocculation)

2.2.1.3 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยการตกตะกอน 15 (gravity sedimentation)

2.2.1.4 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยอาศยการลอยตว 15 (flotation)

2.2.1.5 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยอาศยกระบวนการ 16 ทางไฟฟา (electrical based processes)

2.2.2 การแยกน าออก (dewatering) 16 2.2.2.1 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยการกรอง (filtration) 17 2.2.2.2 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยการหมนเหวยง 18 (centrifugation) 2.2.2.3 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยการแยกดวยแรงแมเหลก 19 (magnetic separation)

2.3 อนภาคแมเหลก หรอ แมกนไทต (Fe3O4) 19 2.4 สมบตทางแมเหลก 20

2.4.1 กลมไดอะแมกนตก (Diamagnetic) 20 2.4.2 กลมพาราแมกนตก (Paramagnetic) 20 2.4.3 กลมเฟอรโรแมกนตก (Ferromagnetic) 20

2.5 ปจจยทมผลตอการเกบเกยวเซลลจลสาหรายดวยอนภาคแมเหลก 21

Ref. code: 25605809032062JIW

(8)

2.5.1 สายพนธของสาหราย 21 2.5.2 ระยะการเจรญเตบโตของสาหราย 21 2.5.3 ปรมาณของอนภาคแมเหลก 21 2.5.4 พเอช 22 2.5.5 ไอออนในอาหารเลยง 22 2.5.6 อณหภม 22

2.6 งานวจยทเกยวของกบการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคแมเหลก 22 2.7 แปง (starch) 24 2.8 แปงมนส าปะหลงทถกดดแปรดวยการแทนทของกลมประจบวก 25

2.8.1 แปงแคทไอออนก หรอแปงประจบวก (cationic starch) 25 2.8.2 แปงแอมโฟเทอรก (amphoteric starch) 27

2.9 การดดซบ 28 2.9.1 หลกการดดซบ 28

2.9.1.1 การดดซบทางกายภาพ 28 2.9.1.2 การดดซบทางเคม 28 2.9.1.3 การดดซบแบบแลกเปลยนไอออน 28

2.9.2 ไอโซเทอมการดดซบ 29 2.9.2.1 แบบจ าลองการดดซบของแลงเมยร 29 2.9.2.2 แบบจ าลองการดดซบของฟรนดซ 29

บทท 3 วธการวจย 31 3.1 วธการทดลอง 31

3.1.1 การเตรยมอนภาคคอมโพสต 31 3.1.1.1 การสงเคราะหอนภาคแมเหลก 31 3.1.1.2 การเตรยมแปงมนส าปะหลงประจบวก 31 3.1.1.3 การสงเคราะหอนภาคแมเหลกรวมกบแปงมนส าปะหลงประจบวก 31 3.1.2 การศกษาคณสมบตของแปงมนส าปะหลงประจบวก อนภาค 32 คอมโพสต และสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 3.1.2.1 การตรวจสอบคาระดบการแทนทของแปงมนส าปะหลงและแปงมน 32

Ref. code: 25605809032062JIW

(9)

ส าปะหลงประจบวกโดยเครอง CHN Element analysis 3.1.2.2 การตรวจสอบโครงสรางและหมฟงกชนของแปงมนส าปะหลงประจ 32 บวกและอนภาคคอมโพสตดวยเทคนคฟเรยรทรานสฟอรม อนฟาเรดสเปกโตรสโคป (Fourier Transform Infrared Spectroscopy: FTIR) 3.1.2.3 การวเคราะหสณฐานวทยาของแปงมนส าปะหลงประจบวกโดยกลอง 33 จลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM) 3.1.2.4 การวเคราะหคาศกยซตาของแปงมนส าปะหลงประจบวกและ 33 อนภาคคอมโพสตโดยเครอง Zetasizer Nano-ZS 3.1.2.5 การวเคราะหขนาดของอนภาคคอมโพสตโดยเครอง 33 Mastersizer 3.1.3 การศกษาประสทธภาพของอนภาคคอมโพสตในการเกบเกยว 33

เซลลสาหราย 3.1.3.1 การเพาะเลยงสาหรายขนาดเลกและศกษาผลของระยะการเจรญ 33 เตบโต 3.1.3.2 การศกษาการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต 35 ทมระดบการแทนทแตกตางกน 3.1.3.3 การศกษาคาพเอชทเหมาะสมตอประสทธภาพการเกบเกยวเซลล 36 สาหราย 3.1.3.4 การศกษาปรมาณของอนภาคคอมโพสตตอการเกบเกยว 36 เซลลสาหราย 3.1.3.5 การวเคราะหขอมลทางสถต 36

3.1.4 การศกษาระยะเวลาในการเกบเกยวเซลลสาหราย 36 3.1.5 การศกษาไอโซเทอมของการดดซบ 37 3.1.6 การศกษาคาพเอชทเหมาะสมตอการชะเซลลจลสาหรายออกจากอนภาค 38 คอมโพสต

บทท 4 ผลการวจยและอภปรายผล 39

4.1 การดดแปรและคณสมบตของแปงมนส าปะหลงประจบวก 39

Ref. code: 25605809032062JIW

(10)

4.1.1 ระดบการแทนทของหมไฮดรอกซลบนหนวยแอนไฮโดรกลโคสของแปงมน 40

ส าปะหละงประจบวก

4.1.2 การวเคราะหโครงสรางและหมฟงกชนของแปงมนส าปะหลงประจบวกโดย 44 เทคนค Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) 4.1.3 การวเคราะหสณฐานวทยาของแปงมนส าปะหลงประจบวก 48 4.1.4 การวเคราะหคาศกยซตาของแปงมนส าปะหลงประจบวก 51

4.2 การวเคราะหคณสมบตของอนภาคคอมโพสต 53 4.2.1 การวเคราะหโครงสรางและหมฟงกชนของอนภาคคอมโพสตโดย 53 เครอง Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) 4.2.2 การวเคราะหขนาดของอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสต 55 4.2.3 การวเคราะหคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสต 57

4.3 การศกษาคณสมบตและการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. ดวยอนภาค 60 คอมโพสต

4.3.1 การเจรญเตบโตของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 60 4.3.2 การวเคราะหโครงสรางและหมฟงกชนของสาหราย Chlorella sp. 61 TISTR 8236 โดยเครอง Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) 4.3.3 การวเคราะหคาศกยซตาของเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 63 4.3.4 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 63 ดวยอนภาคคอมโพสต 4.3.5 การศกษาผลของพเอชตอการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 68 8236 ดวยอนภาคคอมโพสต 4.3.6 ปรมาณอนภาคคอมโพสตตอการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. 71 TISTR 8236

4.4 การศกษาระยะเวลาในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 76 ดวยอนภาคคอมโพสต 4.5 ไอโซเทอมของการดดซบ 77 4.6 คาพเอชทเหมาะสมตอการแยกเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 79 ออกจากอนภาคคอมโพสต

Ref. code: 25605809032062JIW

(11)

บทท 5 สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ 82

5.1 การดดแปรและคณสมบตของแปงมนส าปะหลงประจบวก 82 5.2 การสงเคราะหและคณสมบตของอนภาคคอมโพสต 82 5.3 การศกษาคณสมบตและการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 82 ดวยอนภาคคอมโพสต 5.4 การศกษาระยะเวลาในการเกบเกยวและการดดซบ 83 5.5 คาพเอชทเหมาะสมตอการแยกเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 83 ออกจากอนภาคคอมโพสต 5.6 ขอเสนอแนะ 84

รายการอางอง 85 ภาคผนวก

ก การค านวณและขอมลดบ 92 ข ภาพถายภายใตกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM) 107 ค ภาพการเกบเกยวเซลลสาหราย 111 ง ไอโซเทอมการดดซบ 114

ประวตผเขยน 117

Ref. code: 25605809032062JIW

(12)

สารบญตาราง

ตารางท หนา 3.1 สตรอาหาร BG-11 34 3.2 สตรธาตอาหาร Trace metal mix A5 35 4.1 คาระดบการแทนท (DS) ของแปงมนส าปะหลงประจบวก 41 4.2 การดดแปรแปงประจบวกแตละชนด และคาระดบการแทนทของหมไฮดรอกซล 44 4.3 เลขคลนของแปงมนส าปะหลงดบและแปงมนส าปะหลงประจบวก 47 4.4 ประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายของอนภาคแมเหลกในปรมาณท 64 แตกตางกนทพเอช 9.5 4.5 ประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 66 โดยใชอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนททแตกตางกน ปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร 4.6 คาพเอชตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 69 โดยใชอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร 4.7 ปรมาณของอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ตอประสทธภาพในการเกบ 72 เกยวเซลลสาหรายทพเอช 10 4.8 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคแมเหลก 75 4.9 คาคงทและคาทค านวณไดจากไอโซเทอมการดดซบจากสมการของแลงเมยรและ 78 สมการของฟรนดซ 4.10 ผลของพเอชตอการแยกจบของเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 81 จากอนภาคแมเหลกคอมโพสต (DS=0.76) ก-1 การค านวณคาระดบการแทนทดวยการหาปรมาณไนโตรเจนโดยเครอง 93 CHN element analysis ก-2 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคแมเหลก ตงแต 200 ถง 800 95 มลลกรมตอลตร ก-3 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.22 ถง 0.91) 96 ก-4 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) 97 ตงแตพเอช 4 ถง 10 ก-5 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) 98

Ref. code: 25605809032062JIW

(13)

ปรมาณตงแต 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร ก-6 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 4 99 ตงแตเวลา 0 ถง 20 นาท ก-7 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 5 100 ตงแตเวลา 0 ถง 20 นาท ก-8 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 6 101 ตงแตเวลา 0 ถง 20 นาท ก-9 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 7 102 ตงแตเวลา 0 ถง 20 นาท ก-10 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 8 103 ตงแตเวลา 0 ถง 20 นาท ก-11 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 9 104 ตงแตเวลา 0 ถง 20 นาท ก-12 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 10 105 ตงแตเวลา 0 ถง 20 นาท ก-13 การแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) 106

Ref. code: 25605809032062JIW

(14)

สารบญภาพ

ภาพท หนา 2.1 สาหรายคลอเรลลา (Chlorella sp.) 6 2.2 การตกตะกอนแบบฟลอคคเลชน 14 2.3 หลกการการกรองโดยเมมเบรน 18 2.4 โครงสรางของโมเลกลแปงประจบวก (cationic starch) 26 2.5 โครงสรางของโมเลกลแปงแอมโฟเทอรก (amphoteric starch) 27 2.6 รปแบบกราฟไอโซเทอมการดดซบ 30 3.1 สาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 34 4.1 ปฏกรยาการสงเคราะหแปงประจบวก 42 4.2 อนฟราเรดสเปกตรม (FTIR) ของแปงมนส าปะหลงประจบวก 46 4.3 สณฐานวทยาแปงมนส าปะหลงประจบวก 50 4.4 คาศกยซตาของแปงมนส าปะหลงประจบวกทมระดบการแทนทแตกตางกน 52 4.5 อนฟราเรดสเปกตรม (FTIR) ของอนภาพแมเหลกคอมโพสต 54 4.6 ขนาดของอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสต 56 4.7 คาศกยซตาของอนภาคแมเหลก อนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนท 58 แตกตางกนและสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 4.8 การเจรญเตบโตของสาหราย Chlorella sp. ทเพาะเลยงในอาหาร BG-11 61 4.9 อนฟราเรดสเปกตรม (FTIR) ของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 62 4.10 ประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 67 โดยใชอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนททแตกตางกน ปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร 4.11 ประสทธภาพในการเกบเกยวและความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย 70 Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร ทพเอชทแตกตางกน 4.12 ปรมาณของอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล 73 สาหรายและความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย ทพเอช 10 4.13 ผลของพเอชตงแต 4 ถง 10 และเวลาตงแต 0 ถง 5 นาท ตอการเกบเกยวเซลล 76 สาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76)

Ref. code: 25605809032062JIW

(15)

4.14 ผลของคาพเอชตอการแยกเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ออกจาก 81 อนภาคคอมโพสต ข-1 แปงมนส าปะหลงดบ 107 ข-2 แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.22) 107 ข-3 แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.54) 108 ข-4 แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.60) 108 ข-5 แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.62) 109 ข-6 แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.76) 109 ข-7 แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.82) 110 ข-8 แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.91) 110 ค-1 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยอนภาคแมเหลกตงแต 111 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร ค-2 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TTISTR 8236 โดยอนภาคคอมโพสต 111 (DS= 0.22 ถง 0.91) ค-3 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชอนภาคคอมโพสต 112 (DS=0.76) ปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร ทพเอช 4 ถง 10 ค-4 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชอนภาคคอมโพสต 112 (DS=0.76) ปรมาณ 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร ทพเอช 10 ค-5 การแยกเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ออกจากอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 12 113 ค-6 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสตภาย ใตกลองจลทรรศนแบบใชแสง 113

ง-1 ไอโซเทอมของแลงเมยรในการดดซบทพเอช 4 ถง 10 114

ง-2 ไอโซเทอมของฟรนดชในการดดซบทพเอช 4 ถง 10 115

Ref. code: 25605809032062JIW

(16)

รายการสญลกษณและค ายอ

สญลกษณ/ค ายอ ค าเตม/ค าจ ากดความ

AGU CHPTAC DS FTIR GTMAC NaOH SEM STTP Fe3O4

Anhydroglucose unit 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride Degree of substitution Fourier Transform Infrared Spectroscopy Glycidyltrimethylammonium chloride Sodium hydroxide Scaning electron microscope Sodiumtripolyphosphate แมกนไทต

Ref. code: 25605809032062JIW

บทท 1 บทน า

1.1 ทมาและความส าคญ

จลสาหราย (microalgae) เปนสงมชวตเซลลเดยว สามารถพบไดทวไปทงบนบกและแหลงน าตางๆ ทงน าจด น ากรอย และน าเคม สามารถสงเคราะหดวยแสงได ชวยเพมออกซเจนใหแกชนบรรยากาศ และยงมบทบาทเปนผผลตเบองตนในหวงโซอาหาร จลสาหรายจงถกจดเปนสงมชวตทมความส าคญตอระบบนเวศ นอกจากนจลสาหรายยงม คารโบไฮเดรต โปรตน ไขมน และแรธาตหลายชนดเปนองคประกอบ จงน ามาใชประโยชนทางดานเทคโนโลยชวภาพตางๆ เชน ใชผลตเปนอาหารเสรมของมนษย ใชเปนอาหารสตว ใชในการบ าบดน าเสยจากโรงงานอตสาหกรรม ใชเปนปยชวภาพ และผลตสารส าคญทางชวภาพตางๆ ขอไดเปรยบของจลสาหรายเมอเปรยบเทยบกบพชและจลนทรยอนๆ พบวาจลสาหรายสามารถเจรญเตบโตไดรวดเรว เจรญเตบโตในสภาวะแวดลอมทหลากหลาย สามารถเจรญเตบโตในแหลงน าเส ยทประกอบดวยไนเตรท และฟอสเฟต ใชคารบอนไดออกไซดทถกปลอยจากโรงงานอตสาหกรรม นอกจากนยงใหผลผลตชวมวลสงเมอเปรยบเทยบกบพชในระยะเวลาการเพาะเลยงทเทากน และยงไมเปนพชอาหารของมนษยจงไมเกดการแกงแยงทางดานอาหารและเกษตรกรรม โดยสาหรายทนยมน ามาใชประโยชนในดานตางๆ อยางแพรหลายไดแก สาหรายคลอเรลลา (Chlorella sp.) เปนสาหรายสเขยว มลกษณะเปนเซลลเดยว มเสนผานศนยกลางประมาณ 2-12 ไมโครเมตร สาหรายคลอเรลลาถกน ามาใชทงทางดานอตสาหกรรม การผลตสารสและสารปฏชวะนะ การผลตไขมนและน ามนรวมทงการน ามาใชในการบ าบดมลพษทางสงแวดลอม (Safi et al., 2014) ซงการผลตชวมวลจากจลสาหรายเพอน าไปใชประโยชนนนประกอบไปดวยกระบวนการทส าคญ ไดแก การเพาะเลยงจลสาหราย การเกบเกยวเซลลจลสาหราย การท าใหเซลลแตก และการสกดสารตางๆ ออกจากเซลลเพอน าไปใชประโยชนตอไป โดยพบวากระบวนการเกบเกยวจลสาหรายมคาใชจายรอยละ 20-30 ของกระบวนการผลตทงหมด (Girma et al., 2003) นอกจากนกระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายยงประสบปญหาและอปสรรคเนองจากเซลลของจลสาหรายมขนาดเลก (2-20 ไมโครเมตร) มความเขมขนของเซลลต า (0.5-5 กรมตอลตร) (Girma et al., 2003; Vandamme et al., 2012) และมความเสถยรเนองจากคาศกยซตาของเซลลเปนประจลบท าใหเกดแรงผลกกนระหวางเซลล สงผลใหเซลลกระจายตวอยในอาหารเพาะเลยงไดดและยากตอการเกบเกยวเซลล (Uduman et al., 2010) จากปญหาทกลาวมาจงท าใหการเกบเกยวเซลลจลสาหรายจากอาหารเพาะเลยงท าไดยาก ในปจจบนเทคนคทนยมใชในการเกบเกยวเซลลจลสาหราย ไดแก การกรอง (filtration) การลอยตว (flotation) การหมนเหวยง (centrifugation) การ

Ref. code: 25605809032062JIW

2

ตกตะกอน (flocculation) โดยวธการทใชในการเกบเกยวเซลลสาหรายเหลานยงมคาใชจายสง ใชพลงงานสง มความซบซอนในการด าเนนการ และนยมใชรวมกนมากกวา 1 เทคนค ฉะนนการหาเทคนคใหมทชวยในการเกบเกยวเซลลไดอยางมประสทธภาพ เปนวธทไมยงยาก มคาใชจายในการด าเนนงานต า ใชพลงงานนอย และสามารถเกบเกยวเซลลสาหรายในระดบอตสาหกรรมได จงเปนแนวทางในการลดตนทนในกระบวนการเกบเกยว โดยเทคนคการแยกดวยแรงแมเหลก (magnetic separation) เปนเทคนคหนงทนาสนใจในการน ามาใชเกบเกยวเซลลสาหราย ซงวธการแยกดวยแรงแมเหลกนนเปนการแยกอนภาคทแขวนลอยออกจากสารละลายโดยอาศยคณสมบตของแรงแมเหลก วธการนเปนวธการทงาย ใชเวลานอยและมประสทธภาพสง โดยจะใชอนภาคทสามารถดดจบกบแมเหลกได เชน แมกนไทต (Fe3O4) มาจบสารแขวนลอยและถกแยกออกจากสารละลายโดยใชแรงแมเหลก วธการนจงเปนวธทนาสนใจทจะน ามาประยกตใชในการเกบเกยวเซลลจลสาหราย อยางไรกตามการเกบเกยวเซลลจลสาหรายดวยอนภาคแมเหลกยงคงมประสทธภาพต าเนองจากอนภาคแมเหลกถกออกซไดซไดงาย มแรงในการจบกบเซลลสาหรายไมเพยงพอ และชอบรวมตวกนเปนกลมกอน ท าใหประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลลดลง (Hu et al., 2013) ดงนนเพอลดปรมาณการใชอนภาคแมเหลกในการเกบเกยวและเพอเพมประสทธภาพในการจบกบเซลลสาหรายจงมการปรบปรงพนผวของอนภาคแมเหลกโดยการดดแปรพนผวของอนภาคแมเหลกใหมประจบวกดวยสารทใหประจบวก อยางไรกตามสารประจบวกทใชในการดดแปรพนผวอนภาคแมเหลกในปจจบนเปนสารเคมหรอพอลเมอรทถกสงเคราะหขน ซงอาจมผลกระทบตอสงแวดลอม ดงนนจงควรหาวสดทางชวภาพทมราคาถกและเปนมตรตอสงแวดลอมในการน ามาดดแปรพนผวของอนภาคแมเหลก

มนส าปะหลงจดเปนพชเศรษฐกจของประเทศไทย โดยมนส าปะหลงนยมน ามาแปรรปเปนแปงมนส าปะหลงประจบวกเพอน าไปใชในประโยชนทางดานอตสาหกรรมตางๆ สวนแปงมนส าปะหลงดดแปรประจบวกเปนแปงทถกดดแปรทางเคมชนดหนงเพอใหมประจเปนบวกโดยอาศยการท าปฏกรยาระหวางแปงกบสารเคมทมประจบวกโดยการแทนทของหมไฮดรอกซล (-OH) (กลาณรงค และคณะ, 2549) การหอหมอนภาคแมเหลกดวยแปงมนส าปะหลงประจบวกนอกจากจะชวยเพมประสทธภาพในการจบกบเซลลของสาหรายแลวยงชวยในเรองของการกระจายตวของอนภาคแมเหลกใหดขน นอกจากนยงเปนการสรางมลคาเพมใหกบแปงมนส าปะหลงและสงเสรมอตสาหกรรมแปงมนส าปะหลงไดอกดวย

จากทกลาวมาขางตนจะเหนวาจลสาหรายมประโยชนและสามารถน ามาประยกตใชทางเทคโนโลยชวภาพทงดานอตสาหกรรม ดานการเกษตร ดานสงแวดลอม และดานการแพทย แตการผลตในระดบอตสาหกรรมยงประสบปญหาในกระบวนการเกบเกยว ฉะนนเพอหาแนวทางในการลดคาใชจายของกระบวนการเกบเกยวเซลลสาหราย งานวจยชนนจงมงศกษาหาอนภาคคอมโพสตทม

Ref. code: 25605809032062JIW

3

ประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล และเปนมตรกบสงแวดลอม โดยสงเคราะหคอมโพสตของอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวก ศกษาคณสมบตของอนภาคคอมโพสตและประสทธภาพในการดดซบเซลลสาหรายโดยหาปรมาณและพเอชทเหมาะสมในการเกบเกยว

1.2 วตถประสงคของงานวจย

1.2.1 เพอสงเคราะหและศกษาคณสมบตของอนภาคคอมโพสต 1.2.2 เพอทดสอบประสทธภาพของอนภาคคอมโพสตตอการเกบเกยวเซลลสาหราย 1.2.3 เพอศกษาปรมาณอนภาคคอมโพสตตอการเกบเกยวเซลลสาหราย 1.2.4 เพอศกษาคาพเอชทเหมาะสมตอการเกบเกยวเซลลสาหรายขนาดเลกโดยใชคอม

โพสตของอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจวก 1.2.5 เพอศกษารปแบบไอโซเทอมการดดซบ 1.2.6 เพอศกษาคาพเอชทเหมาะสมตอการชะเซลลสาหรายขนาดเลกออกจากอนภาค

คอมโพสต

1.3 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1.3.1 สามารถเพมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลจลสาหรายดวยเทคนคการแยก

ดวยแรงแมเหลก

1.3.2 สามารถใชอนภาคแมเหลกทสงเคราะหรวมกบแปงมนส าปะหลงในการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยสามารถลดตนทนและระยะเวลาในการด าเนนงาน

1.3.3 สามารถสรางมลคาเพมใหกบแปงมนส าปะหลงและสรางรายไดใหกบอตสาหกรรมแปงมนส าปะหลง

Ref. code: 25605809032062JIW

4

1.4 สถานทท าการทดลอง

หองปฏบตการ Nano Agro and Food Innovation (NAF) ศนยนาโนเทคโนโลยแหงชาต (NANOTEC) ส านกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต (สวทช.)

หองปฏบตการสาหรายและแพลงกตอน (B-503-2) หองปฏบตการวศวกรรมกระบวนการ (B-103) อาคารบรรยายรวม 5 (บร.5) สาขาวชาเทคโนโลยชวภาพ คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยธรรมศาสตร ศนยรงสต

Ref. code: 25605809032062JIW

บทท 2 วรรณกรรมและงานวจยทเกยวของ

2.1 จลสาหราย

จลสาหรายเปนสงมชวตเซลลเดยวทมขนาดเลก มทงโปรคารโอตและยคารโอต สามารถ

เจรญเตบโตไดดวยการสงเคราะหดวยแสง จงจดเปนผผลตเบองตนในระบบนเวศ สามารถพบไดทวไปตามแหลงน าตางๆ เชน น าจด น ากรอย และน าเคม และยงสามารถพบไดในระบบนเวศทรนแรง เชน น าพรอนหรอหมะ เปนตน จลสาหรายทนยมน ามาใชประโยชนในปจจบนไดแก กลมสาหรายสเขยวแกมน าเงน สาหรายสเขยว สาหรายสแดง สาหรายสน าตาล เปนตน จากรายงานวจยตางๆ พบวาจลสาหรายถกน าไปใชประโยชนในดานตางๆ มากมายรวมถงการน ามาใชประโยชนทางดานเทคโนโลยชวภาพ เชน การประยกตใชในการบ าบดสารมลพษจากสงแวดลอมและน าเสยจากโรงงานอตสาหกรรม (Lekshmi et al., 2015) การผลตสารส าคญทางชวภาพ ไดแก สารส กลมเบตาแคโรทน แอสตาแซนทน สารเพมความหนด เชน พอลแซกคาไรด (Chu, 2012) เปนตน โดยจลสาหรายทถกนยมน ามาใชประโยชนในดานตางๆ ไดแก สาหรายคลอเรลลา (Chlorella sp.)

2.1.1 สาหรายคลอเรลลา (Chlorella sp.)

อนกรมวธานของสาหรายคลอเรลลา

Kingdom: Plantae

Division: Chlorophyta

Class: Trebouxiophyceae

Order: Chlorellales

Family: Chlorellaceae

Genus: Chlorella

สาหราย Chlorella sp. เปนสาหรายสเขยว สาหรายชนดนมลกษณะเปนเซลลเดยวทม

ขนาดเลก มเสนผานศนยกลางประมาณ 2-12 ไมโครเมตร อาจอยเปนเซลลเดยวๆ หรออยรวมกนเปน

กลมกอน ลกษณะของเซลลมรปรางหลายแบบ เชน ทรงกลม ทรงร และรปไข ไมมแฟลกเจลลา (ภาพ

Ref. code: 25605809032062JIW

6

ท 2.1) มรงควตถทชวยสงเคราะหแสงคอคลอโรฟลล เอ และคลอโรฟลล บ โดยจะอยในคลอโร

พลาสตซงมลกษณะเปนเปนรปถวยหรอเปนแบบแถบขาง และยงพบเบตาแคโรทน และแซนโทฟลล

มไพรนอยดอยในเมดคลอโรพลาสตท าหนาทเกบสะสมแปง สบพนธโดยการสรางออโตสปอร

(Autospore) มจ านวน 4 8 หรอ 16 ภายในเซลลทเจรญเตมวย สาหรายชนดนพบทงในน าจดและ

น าเคม เนองจากสามารถเจรญเตบโตไดในแหลงทมความเขมขนของสารอาหารในชวงกวาง

เจรญเตบโตงาย มโปรตนสงถง 40-50 เปอรเซนตของน าหนกเซลลแหง จงนยมน ามาใชเปนอาหาร

เสรมของมนษย หรอเปนอาหารเสรมของสตว และยงพบวาสาหราย Chlorella sp. สามารถสราง

สรางสารปฏชวนะ คลอเรลลน (Chlorellin) ไดอกดวย (Safi et al., 2014)

ภาพท 2.1 สาหรายคลอเรลลา (Chlorella sp.) ทมา : https://kingdomprotista2014.wordpress.com

วนทสบคน : 18 มถนายน 2559

2.1.2 การน าสาหรายคลอเรลลา (Chlorella sp.) ไปใชประโยชนในดานตาง ๆ

2.1.2.1 การผลตไขมนและน ามน

สาหรายคลอเรลลาไดรบความสนใจในการน ามาผลตเชอเพลงชวภาพเนองจากสาหรายคลอเรลลามไขมนและน ามนเปนองคประกอบอยภายในเซลลประมาณรอยละ 28-32 ของน าหนกเซลลแหง (Chisti, 2007) จงสามารสกดไขมนและน ามนออกมาได จากการศกษาของ สมฤทย (2553) เพาะเลยงสาหรายขนาดเลกเพอสกดไขมนของสาหราย Chlorella sp. WUW05 พบวามอตราการผลตไขมนเชงปรมาตร (volumetric lipid productivity) สงเทากบ 0.2 มลลกรมตอลตรตอชวโมง และจากการศกษาของ Leesing และคณะ (2011) ศกษาการผลตไขมนจากสาหราย

Ref. code: 25605809032062JIW

7

สเขยว Chlorella sp. KKU-S2 โดยเพาะเลยงแบบเฮเทอโรโทรฟก และใชกลโคส 50 กรมตอลตร เปนแหลงคารบอนในอาหาร BG-11 จากการทดลองพบวามการผลตไขมนเชงปรมาตรเทากบ 0.374 กรมตอลตรตอวน และมอตราการผลตจ าเพาะเทากบ 0.112 กรมตอลตรตอวน และเมอใชกากน าตาลเปนแหลงของคารบอนจะมอตราการผลตไขมนเทา 0.237 กรมตอลตรตอวน และ Yang และคณะ (2016) ศกษาการเจรญเตบโตและการสะสมไขมนของสาหราย Chlorella sp. 3 สายพนธ ไดแก Chlorella sp. Arc6-1 C. sorokiniana Des11-3 และ C. sorokiniana Nat9-1 จากภมภาคทแตกตางกน ทตอบสนองตออณหภมทผนผวน พบวาสาหราย Chlorella sp. ทง 3 สายพนธ สามารถสะสมไขมนได 51.83 ± 2.49 เปอรเซนตของน าหนกเซลลแหง 42.80 ± 2.97 เปอรเซนตของน าหนกเซลลแหง และ 36.13 ± 2.27 เปอรเซนตของน าหนกเซลลแหง ตามล าดบ แสดงใหเหนวาปจจยทางดานสารอาหารและอณหภมมผลตอการสะสมไขมนภายในเซลลของสาหรายคลอเรลลา นอกจากน Heller และคณะ (2015) ศกษาการผลตน ามนจากสาหราย Chlorella protothecoides จากการทดลองพบวาเซลลสาหรายสามารถเจรญเตบโตเพมขนเปน 2 เทาในเวลา 6.6 ชวโมง และสามารถผลตและสามารถผลตน ามนไดสงสดเทากบ 1.9 กรมตอลตรตอวน จะเหนไดวาสาหราย คลอเรลลามศกยภาพในการน ามาใชเปนวตถดบในการผลตน ามนเชอเพลงชวภาพทดแทนเชอเพลงชวภาพทไดจากพช นอกจากนสาหรายคลอเรลลายงสามารถเพาะเลยงไดงาย เจรญเตบโตไดรวดเรว ใหผลผลตของชวมวลสง และยงสามารถควบคมสภาวะตางๆ เพอใหไดผลผลตของไขมนและน ามนเพมขนไดอกดวย

2.1.2.2 การผลตรงควตถและสารปฏชวนะ

. สาหรายคลอเรลลามรงควตถทชวยสงเคราะหแสงคอคลอโรฟลล เอ และ

คลอโรฟลล บ นอกจากนยงมรงควตถพวก เบตาแคโรทน แอสตาแซนทน ลทน และซแซนทน เปน

ตน ในปจจบนรงควตถทไดจากพช สตว รวมถงสาหรายถกน าไปใชประโยชนในดานตางๆ มากมาย

เชน ใชทางดานอตสาหกรรมอาหาร และอตสาหกรรมยา รงควตถทผลตไดจากสาหรายทนยมใชกน

มากไดแก แอสตาแซนทน เปนรงควตถทใหสชมพแดง นอกจากมคณสมบตเปนสารสแลวยงมฤทธใน

การตานอนมลอสระอกดวย (วรรณวมล และมารจ, 2553) โดยสาหรายคลอเรลลามรายงานวา

สามารถผลตแอสตาแซนทนได โดยจากการศกษาของ Liu และคณะ (2012) ศกษาการผลตน ามน

และแอสตาแซนทนของสาหราย Chlorella zofingiensis โดยใชกากน าตาลเปนแหลงคารบอน

พบวา C. zofingiensis สามารถผลตน ามนได 0.71 กรมตอลตรตอวน และสามารถผลตแอสตาแซน

ทนไดเทากบ 1.7 มลลกรมตอลตรตอวน ผลจากการศกษามแนวโนมวาสาหราย C. zofingiensis

สามารถน ามาใชในการบ าบดของเสยจากอตสาหกรรม น ามาใชในการผลตไบโอดเซล และผลต

Ref. code: 25605809032062JIW

8

แอสตาแซนทนเพอน าไปใชประโยชนตอไป และจากการศกษาของ Fung และ Chen (2005) ศกษา

การผลตแอสตาแซนทน โดยสาหรายสเขยว Chlorella zofingiensis ทเพาะเลยงในทมด พบวา

สาหรายสเขยว C. zofingiensis มอตราการเจรญเตบโตจ าเพาะเทากบ 0.031 ตอชวโมง และสามารถ

ผลตแอสตาแซนทนไดเทากบ 10.3 มลลกรมตอลตร จากผลการศกษาแสดงใหเหนวาสาหราย

C. zofingiensis มศกยภาพในการผลตแอสตาแซนทนในระดบอตสาหกรรม นอกจากนสารในกลม

แคโรทนอยด ไดแก ลทน (lutiein) มรายงานการน าไปใชประโยชนทางดานอาหารเสรม เนองจากม

คณสมบตเปนสารตานอนมลอสระและชวยชะลอความเสอมของศนยกลางจอประสาทตา

(Nwachukwu et al., 2016) และมรายงานการผลตลทนจากสาหรายคลอเรลลาได จากการศกษา

ของ Shi และคณะ (1999) ศกษาอทธพลความเขมขนของน าตาลกลโคสในการผลตชวมวลและลทน

ของสาหราย Chlorella protothecoides จากการศกษาพบวาชวมวลของสาหรายเพมขนจาก 4.9

กรมตอลตรน าหนกเซลลแหง เปน 31.2 กรมตอลตรน าหนกเซลลแหง เมอมกลโคสเพมขนจาก 10

กรมตอลตร เปน 80 กรมตอลตร สวนการผลตลทนพบวาสามารถผลตลทนเ พมขนจาก 19.39 เปน

76.56 มลลกรมตอลตร เมอกลโคสมความเขมขนเพมขนจาก 10 กรมตอลตร เปน 40 กรมตอลตร

นอกจากนสาหรายคลอเรลลายงสามารถผลตรงควตถกลม ซแซนทน (zeaxanthin) ซงเปนสารใน

กลมแคโรทนอยดมคณสมบตคลายคลงกบลทนคอ ชวยกรองหรอปองกนรงสจากแสงแดดทเปน

อนตรายตอดวงตา และชวยปกปองเซลลของจอประสาทตาไมใหถกท าลาย (Nwachukwu et al.,

2016) โดยจากการศกษาของ Singh และคณะ (2015) มรายงานการเพมประสทธภาพการสกด

ซแซนทน และเบตาแคโรทนจากสาหราย Chlorella saccharophila ทคดแยกไดจากน าทะเล

ประเทศนวซแลนด พบวาสามารถผลตซแซนทนไดมากทสด 112 มลลกรมตอกรม และผลตเบตา

แคโรทนได 4.98 มลลกรมตอกรม จะเหนไดวาสาหรายคลอเรลลาสามารถผลตสารรงควตถตางๆ ซง

รงควตถเหลานถกน าไปใชประโยชนในดานตางๆ ทงการน ามาใชผลตเปนอาหารในการเพาะเลยงสตว

น า การใชผลตเปนอาหารเสรมสขภาพส าหรบมนษย เนองจากมคณสมบตเปนสารตานอนม ลอสระ

ซงจะชวยปองกนโรคตางๆ เชน การไหลเวยนโลหต โรคเกยวกบระบบสมอง และสายตา เปนตน

(วรรณวมล และมารจ, 2553)

สาหรายคลอเรลลายงมรายงานการผลตสารปฏชวนะทสามารถยบยงการ

เจรญเตบโตของแบคทเรย และไวรส เปนตน โดย Pratt และคณะ (1994) รายงานการสรางสาร

ปฏชวนะจากสาหราย Chlorella vulgaris และสาหราย Chlorella pyrenoidosa พบวาสามารถ

ยบยงการเจรญเตบโตของแบคทเรย ไดแก Bacillus subtilis, Bacterium coli, Staphylococcus

Ref. code: 25605809032062JIW

9

aureus, Streptococcus pyogenes และ Pseudomonas aeruginosa โดยสารสกดทผลตไดนคอ

คลอเรลลน (Chlorellin) และจากการทดลองของ วนา (2556) ศกษาผลของสารสกดจากสาหราย

Chlorella spp. ในการยบยงการเจรญของจลนทรยกอโรค โดยผลของสารสกดหยาบจากสาหราย

Chlorella spp. 5 สายพนธไดแกสาหราย Chlorella sp. A0505, Chlorella sp. B2, Chlorella

ellipsoidea TISTR 8260, Chlorella vulgaris TISTR 8261 และ Chlorella sp. TISTR 8445 ท

สกดดวยสารละลายไดคลอโรมเทนสามารถยบยงการเจรญของแบคทเรยกอโรคได 6 ชนด โดยสาร

สกดจากสาหราย Chlorella sp. A0505, Chlorella sp. B2, Chlorella ellipsoidea TISTR 8260,

และ Chlorella sp. TISTR 8445 สามารถยบย งการ เจรญของแบคท เ ร ย 4 ชนด ได แก

Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis , Bacillus cereus แ ล ะ Pseudomonas

fluorescens สวน Chlorella vulgaris TISTR 8261 สามารถยบยงการเจรญของแบคทเรย ได 3

ชนด ไดแก Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis และ Bacillus cereus จะเหนไดว า

สาหรายคลอเรลลาสามารถผลตสารปฏชวนะทสามารถยบยงการเจรญเตบโตของจลลนทรยทกอโรค

ได

2.1.2.3 การใชประโยชนทางดานสงแวดลอม

สาหรายคลอเรลลามรายงานการน าไปใชประโยชนทางดานสงแวดลอมโดย

มรายงานการศกษาของ Lekshmi และคณะ (2015) ศกษาการลดลงของสารมลพษอนนทรยในน า

เ ส ย โ ดย Chlorella pyrenoidosa และ Scenedesmus abundans พบว า C. pyrenoidosa

สามารถก าจด ไนเตรท แอมโมเนยม และฟอสเฟต ได 99 เปอรเซนต 96 เปอรเซนต และ 80

เปอรเซนต ตามล าดบ และ S. abundans สามารถก าจด ไนเตรท แอมโมเนยม และฟอสเฟต ได 98

เปอรเซนต 95 เปอรเซนต และ 83 เปอรเซนต ตามล าดบ จากผลการศกษาแสดงใหเหนวาทง

C. pyrenoidosa และ S. abundans สามารถเจรญเตบโตและใชสารอาหารในน าเสยได และม

รายงานการน าสาหรายคลอเรลลามาบ าบดน าเสยโดยจากงานวจยของ Singh และคณะ (2012) ท า

การเพาะเลยง Chlorella minutissima ทตรงในเมดอลจเนตในน าเสยทมโครเมยม พบวาสามารถ

ดดซบโครเมยมได 57.33 มลลกรมโครเมยมตอกรมแหงของตวดดซบตอลตร และรายงานการศกษา

ของ Podder และ Majumder (2015) ศกษาการดดซบสารหนในแหลงน าเสยโดยสาหราย

Chlorella pyrenoidosa พบวา C. pyrenoidosa มศกยภาพในการบ าบดสารหน โดยสามารถ

ก าจดสารหน ในรป As(III) ได 85.22 เปอรเซนต และก าจดสารหน ในรป As(V) ไดเทากบ 88.15

Ref. code: 25605809032062JIW

10

เปอรเซนต นอกจากนสาหรายคลอเรลลายงมรายงานการดดซบกาซคารบอนไดออกไซดเพอใชในการ

เจรญเตบโตและมผลลดการเกดปรากฏการณเรอนกระจก จากงานวจยของ Chien และคณะ (2014)

ศกษาการเพาะเลยง Chlorella sp. โดยใชกาซคารบอนไดออกไซดและกาซทไดจากโรงงาน

อตสาหกรรม พบวา Chlorella sp. มประสทธภาพในการใช CO2, NOX และ SO2 และยงมศกยภาพ

ในการผลตไขมนและองคประกอบของกรดไขมนจะข นอยกบองคประกอบของกาซท ใช ใน

กระบวนการเพาะเลยง จากรายงานวจยขางตนแสดงใหเหนวาสาหรายคลอเรลลามศกยภาพในการ

น ามาใชประโยชนทางดานสงแวดลอมไมวาจะเปนการดดซบสารโลหะหนกจากแหลงน าเสยในโรงงาน

อตสาหกรรมและการดดซบคารบอนไดออกไซดทถกปลอยออกจากโรงงานอตสาหกรรม เปนตน

2.2 การเกบเกยวเซลลจลสาหราย

การผลตชวมวลจากจลสาหรายเพอน าไปใชประโยชนในดานตางๆ นนตองผานกระบวนการเพาะเลยงเซลลสาหราย การเกบเกยวเซลลสาหราย การท าใหเซลลแตก และการสกดสารตางๆ ออกจากเซลล โดยกระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายเปนกระบวนการทเปนปญหาและมคาใชจายสง ในการผลตระดบอตสาหกรรม เนองจากชวมวลสาหรายมความหนาแนนของเซลลต า โดยปกตจะไดเซลลประมาณ 0.3-0.5 กรมตอลตร (Girma et al., 2003) แตในระดบอตสาหกรรมนนตองการเซลลเปนจ านวนมากอยางนอย 300-400 กรมตอลตร หลงจากเพาะเลยงเซลลสาหรายไปไดระยะหนง จะตองมการแยกเซลลออก ซงการเกบเกยวเซลลสาหรายนนเปนขนตอนทมความทาทายเนองจากเซลลของสาหรายมขนาดเลก (1-20 ไมครอน) มความเขมขนของเซลลต า และแขวนลอยอยในน าหรออาหารเหลว (Klinthong, 2015) ปจจบนมเทคนคในการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยกนหลายวธโดยจะมดวยกน 2 รปแบบใหญไดแก

2.2.1.การท าใหเขมขนขน (thickening)

เปนการเพมความเขมขนของสาหรายทแขวนลอยอยในน าและเปนการลดปรมาณกอนทจะเขาสกระบวนการตอไป โดยกระบวนการท าใหเขมขนขนมหลายเทคนคดวยกนดงตอไปน

Ref. code: 25605809032062JIW

11

2.2.1.1 การเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยกระบวนการโคแอกกเลชน

หรอฟลอคคเลชนโดยเตมสารเคม (coagulation/flocculation)

กระบวนการโคแอกกเลชน เปนกระบวนการสรางและรวมตะกอนโดยใช

สารเคมมหลกการคอ เปนการท าใหสารแขวนลอยขนาดเลกรวมตวกนเปนตะกอนขนาดใหญ โดยการ

เตมพอลเมอรประจบวกลงในอาหารเพาะเลยง เนองจากสารแขวนลอยมประจเปนลบจงไมสามารถ

รวมตวกนเปนตะกอนขนาดใหญได จงมการเตมสารทเปนโคแอกกแลนท (coagulant) (เปนสารเคมท

แตกตวแลวใหอนภาคทมประจบวก) มผลท าใหสารแขวนลอยทมประจเปนลบเกดแรงผลกระหวาง

อนภาคนอยลงและสามารถรวมตวกนเปนตะกอนขนาดใหญ ซงเรยกวา ฟลอค (floc) โดยสารทนยม

น ามาใชในกระบวนการน ไดแก FeCl3, Al2(SO4)3 และ Fe2(SO4)3

ขนตอนในการท าใหอนภาคคอลลอยดมารวมกนเปนเปนฟลอค ม 2 ขนตอนดวยกนไดแก

1). เปนขนตอนการท าลายเสถยรภาพของคอลลอยด สามารถแบงออกเปน 1.1) ท าใหประจลบบนผวคอลลอยดกลายเปนศนย หรอลดอ านาจของประจลบลง

จะท าใหคอลลอยดสามารถรวมเขาหากนได เนองจากแรงดงดดมากกวาแรง

ผลกทางไฟฟา

1.2) กลไกการลดความหนาของชนกระจาย โดยการเพมประจตรงกนขามกบอนภาค

คอลลอยด ในชนใหกระจายมากขน ซงจะท าใหคาศกยไฟฟา (zeta potential)

ทผวนอกสดของน าลดตามไปดวย

1.3) สรางผลกของแขงขนาดใหญมาหมคอลลอยด ท าใหมนหนกขนและสามารถจม

ตวลงได โดยการเตมสารประกอบเกลอของโลหะบางชนดลงไปในปรมาณท

เพยงพอจะเกดการตกผลก เชน การใสสารสม กลไกนจะขนกบคาพเอช และไม

จ าเปนตองท าลายประจทผวของอนภาคคอลลอยด

1.4) การใชพอลเมอรเปนสะพานเชอมอนภาคคอลลอยด (Polymer Bridging) เปน

การใชสารพอลเมอรทมโมเลกลขนาดใหญ ซงจะใหอออนเปนจ านวนมากเพอ

เกาะจบกบอนภาคคอลลอยด

2.) เปนขนตอนการท าใหอนภาคคอลลอยดทเสยสภาพแลวเคลอนทมาสมผสและรวมตวกน

เปนกอนขนาดใหญทเรยกวา ฟลอค และการสรางสมผสในถงกวนอยางชาๆ มดงน

Ref. code: 25605809032062JIW

12

2.1) การท าใหอนภาคแขวนลอยเคลอนทไปมาในน าจนมการสมผสเกดขน โดยการ

กวนน าใหเคลอนทในลกษณะตางๆ ของน ามอตราเรวในการไหลแตกตางกน ท าใหอนภาค

แขวนลอยเคลอนทดวยอตราเรวทไมเทากนท าใหเกดการสมผส

2.2) การสมผสของอนภาคแขวนลอย อาจเกดขนไดเองโดยอาศยการเคลอนทแบบ

บราวเนยน เกดจากอนภาคแขวนลอยกระทบกนเองหรอถกชนดวยโมเลกลของน า ซงจะ

ขนกบอณหภม ความเขมขนของอนภาค และความหนดของน า

ตวอยางของสารทใชในการสรางตะกอน

1. สารสม (alum หรอ aluminium sulfate): มสตรโมเลกลคอ Al2(SO4)3XH2O

Al2(SO4)3 2Al+3 + 3SO4-2 (1)

เมอเตมสารสมในน า อลมเนยมไอออนจาก Al2(SO4)3 จะถกลอมรอบดวยโมเลกลของน าได Al(H2O)6+3 หรอ Al+3 ไฮโดรไลซส (hydrolysis) ของ Al+3 จะเกดขนทนทโดย ลแกนด (ligands) ชนดตางๆทอยในน า โดยเฉพาะอยางยง OH- จะเขาแทนทโมเลกลของน าเกดเปนสารประกอบเชงซอน (complex substance) ระหวางอลมเนยมกบไฮดรอกไซดไอออน แสดงไดดงสมการตอไปน

Al+3 + H2O Al(OH)+2 + H+ (2)

Al+3 + 2H2O Al(OH)+2 + 2H+ (3)

7Al+3 + 17H2O Al7(OH)17+4 + 17H+ (4)

ในกรณทความเขมขนของสารสมสงกวาความเขมขนทจดอมตว (saturation point) ไฮโดรไลซสจะด าเนนตอไปจนไดผลของปฏกรยาสดทายเปนผลก Al(OH)3

Al+3 + 3H2O Al(OH)3(s) + 3H+ (5)

2. เฟอรกคลอไรด (ferric chloride)

เฟอรกคลอไรด มสตรทางเคมวา FeCl3 anhydrous มลกษณะผลกสน าตาลหรอเหลอง เปนเมดสเขยวหรอด า และมรปสารละลายสน าตาลแกมเหลอง ปกตจะละลายน าไดดและเตมน าดบในรปของสารละลาย สารละลายจะมฤทธเปนกรดและกดกรอน ปฏกรยาเคมทเกดขนจะไดตะกอน เฟอรกไฮดรอกไซด (Fe(OH)3) สามารถท าปฏกรยาไดดทสดทพเอช 3.5-6.5 และ ทพเอช สงกวา 8.5 ตามล าดบ เฟอรกคลอไรดเปนสารเคมทแตกตวในน า รปแบบของสารประกอบเหลกเมอละลายน านนจะมประจบวก สามารถท าใหเปนกลางไดโดยใชประจลบทเกดจากของแขงในน าตะกอนดวยเหตนจงเปนสาเหตของการรวมกลมของ

Ref. code: 25605809032062JIW

13

ตะกอนเฟอรกคลอไรดจะท าปฏกรยากบ Bicarbonate alkalinity ในน าตะกอนและเปลยนรปเปนเหลกไฮดรอกไซดกบ Bicarbonate alkalinity ดงน

2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 + 3H2O 2Fe(OH)3(S) + 3CaCl2 + 3HCO3- + 3H+

2FeCl3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3(S) + 3CaCl2

3. เฟอรกซลเฟต (ferric Sulfate)

สารเฟอรกซลเฟต มสน าตาลแดงหรอสเทามน าหนกโมเลกล 399.9 มความสามารถในการละลายน าไดดถง 300 กรมตอ 100 กรมของน าทอณหภม 20 องศาเซลเซยส สามารถเกดปฏกรยาเคมไดดทสดทพเอช 3.5-7.0 และพเอชสงกวา 9.0 เมอเตมลงในน าจะท าปฏกรยาดงสมการ

Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 2Fe(OH)3+ 3CaSO4+6CO2

สวนกระบวนการฟลอคคเลชน เปนการท าใหอนภาคทมขนาดเลกเคลอนทมาสมผสกนและรวมตวกนในรปแบบตางๆ จนมขนาดใหญขนและตกลงมาสกนถง โดยการเกดฟลอคคเลชน มวธในการเกดไดหลายรปแบบ เชน การกวนอยางชาๆ เพอใหน ามอตราการไหลทแตกตางกนซงท าใหอนภาคทแขวนลอยอยมอตราการเคลอนทไมเทากนจงมการสมผสกนและเกดการตกตะกอน หรอเกดจากการทอนภาคเคลอนทเขาหากนเองจนรวมตวกนเปนกลมกอนขนาดใหญและมน าหนกมากขนจนสดทายจะตกตะกอนลงสกนถงเหลอแตสวนใส (ภาพท 2.2) โดยปจจยทมผลตอกระบวนการโคแอกกเลชนและฟลอคคเลชน ไดแก ความเขมขนของเซลล คณสมบตของพนผวเซลล เชน ประจรวม และความไมชอบน า รวมทงคาพเอชและความแรงของไอออนในอาหารเพาะเลยงหรอสารละลาย นอกจากนนอตราการเจรญเตบโตของสาหรายมผลตอการเกดฟลอคคเลชน เชน คาพเอช คาออกซเจนละลาย คาศกยซตา (zeta potential) และขนาดของอนภาค ซงมความผนแปรกบระยะเวลาในการเพาะเลยง (Barros et al., 2015)

McGarry (1970) ศกษาการตกตะกอนของสาหราย โดยใชอลมเนยมซลเฟต และพอลอเลก

โทรไลด โดยมการควบคมคาพเอชใหคงททพเอช 5.5 จากการทดลองพบวาอลมเนยมซลเฟตม

ประสทธภาพในการแยกสาหรายออกจากน าไดด โดยมคาความเขมขนทเหมาะสมอยระหวาง 75-100

มลลกรมตอลตร

Ref. code: 25605809032062JIW

14

ภาพท 2.2 การตกตะกอนแบบฟลอคคเลชน ทมา: http://www.ewisa.co.za/WaterTreatment/defaultcoagulation.htm


2.2.1.2 การเกบเกยวเซลลจลสาหรายแบบออโตและไบโอฟลอคคเลชน (auto and bioflocculation)

เปนกระบวนการการรวมกลมของตะกอน โดยการเพมคาพเอชของอาหาร ซงกระบวนการนมคาใชจายต า ใชพลงงานนอย ไมเปนพษตอเซลลสาหราย กระบวนการนเกดขนตามธรรมชาตจากการทสาหรายไดรบแสง และใชคารบอนไดออกไซดในกระบวนการสงเคราะหดวยแสง ปรมาณคารบอนไดออกไซดทละลายอยในอาหารจะลดลง ท าใหพเอชมคาเพมขน โดยกระบวนการเกบเกยวแบบออโตฟลอคคเลชนมผลตอการเกบเกยวเซลลสาหรายทะเลขนาดเลกมากกวาสาหรายน าจดขนาดเลก สวนไบโอฟลอคคเลชนเปนกระบวนการทน าแบคทเรยมาชวยในการตกตะกอน ซงเกดจากการทมการปลอยสารพอลเมอรชวภาพ โดยเฉพาะพวกเอกโซพอลแซกคาไรด (exopolysaccharide: EPS) ออกมาท าใหกลมตะกอนเซลลสาหรายรวมกนและตกตะกอนได แตการเพาะเลยงสาหรายรวมกบแบคทเรยหรอเชอราทน ามาใชเปน ฟลอกคแลนด อาจท าใหเกดการแยงสารอาหารกน นอกจากนนอาจท าใหเกดการปนเปอนอกดวย โดยการน าเซลลสาหรายไปใชในงานทจ าเพาะเจาะจงหรอการน าไปประยกตใชในงานทมมลคาสงมกจะหลกเลยงวธการน สวนมากจงนยมใชในการเกบเกยวเซลลเพอเปนอาหารสตว เปนตน (Barros et al., 2015; Gerardo et al., 2015)

Harith และคณะ (2009) ศกษาการเกบเกยวเซลลสาหรายสายพนธ Chaetoceros calcitrans ดวยวธออโตฟลอคคเลชน พบวาการปรบพเอชดวยโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) หรอ โพแทสเซยมไฮดรอกไซด (KOH) มประสทธภาพการเกบเกยวสงถงรอยละ 90

Ref. code: 25605809032062JIW

15

2.2.1.3 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยการตกตะกอน (gravity sedimentation)

โดยธรรมชาตอนภาคทแขวนลอยอยในน าหรอสารละลายจะตกตะกอนลงมาดวยแรงนอนกน (sedimentation force, SF) ในอตราเรวทแตกตางกนขนอยกบขนาดของอนภาคแขวนลอย น าหนกโมเลกล ความหนาแนน ความหนดของสารละลาย และแรงโนมถวงของโลกทท าตออนภาค ในขณะทอนภาคพยายามนอนกน ของเหลวกจะพยายามตอตานการนอนกนดวยแรงลอยตว (buoyancy force, BF) และแรงเสยดทาน (frictional resistance force, FRF) ถาแรงนอนกนมากกวาแรงตอตานการจมอนภาคจะจม แตถาแรงนอนกนนอยกวาแรงตอตานการจมอนภาคจะลอย โดยมสมประสทธของการกระจายตวของอนภาคแบบบราวเนยน (brownian) โดยกระบวนการการตกตะกอนนเปนกระบวนการทใชตกตะกอนสาหรายไดหลายชนด และมประสทธภาพสง เปนการตกตะกอนโดยอาศยแรงโนมถวง เนองจากอนภาคของของเซลลสาหรายมความหนาแนนมากกวาอาหารเพาะเลยง โดยมปจจยทส าคญตอการเกบเกยวเซลลคอ ความหนาแนนของเซลลสาหราย โดยสาหรายมอตราการตกตะกอนประมาณ 0.1-2.6 เซนตเมตรตอชวโมง ซงถอวาใชเวลาคอนขางนานและอาจท าใหเซลลสาหรายเสอมสภาพ นอกจากนนอณหภมและขนาดของอนภาคกมผลตอการตกตะกอนโดยอาศยแรงโนมถวง (Barros et al., 2015)

2.2.1.4 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยอาศยการลอยตว (flotation)

เปนกระบวนการแยกตะกอนออกจากน าหรออาหารเพาะเลยง นยมใชกบตะกอนทแขวนลอยและมน าหนก โดยจะมการใหฟองกาซในน าหรออาหารเพาะเลยง ฟองกาซจะไปรวมกบตะกอนเซลล ท าใหเซลลสาหรายลอยตวขน กระบวนการท าใหลอยตวจะอาศยหลกการในการเพมผลตางความหนาแนนระหวางเฟส เพอเพมความเรวสดทาย (terminal settling velocity) ในการลอยตว โดยประสทธภาพดงกลาวสามารถพจารณาไดตามกฏของสโตกส (stoke’s law) โดยประเภทของกระบวนการท าใหตะกอนลอย ม 4 รปแบบ ไดแก 1. Dissolved air flotation (DAF): เปนการท าใหตะกอนลอยตวดวยอากาศละลาย โดยอากาศทใหมเสนผาศนยกลางนอยกวา 100 ไมโครเมตร 2. Dispersed air flotation (DiAF): เปนการเปาหรอพนอากาศลงไปในอาหาร โดยอากาศทใหมเสนผาศนยกลาง 100 – 1000 ไมโครเมตร 3. Electrolytic flotation: เปนการท าใหลอยตวและแยกดวยกระแสไฟฟา 4. Ozonation-dispersed flotation: เปนการท าใหลอยตวโดยการพนโอโซนลงไปในอาหารเพาะเลยง โดยการใชโอโซนในการเกบเกยวเซลลจะพบวาท าใหปรมาณไขมนเพมขน เนองจากโอโซนจะมผลท าใหเซลลแตกและมการปลอยสารพอลเมอรชวภาพออกมา

Ref. code: 25605809032062JIW

16

โดยสารพอลเมอรชวภาพเหลานจะท าหนาทเหมอนกบโคแอกแลนท (coagulant) นอกจากนการเกดการปนเปอนในระบบบอแบบเปดอาจมผลตอกระบวนการการพนโอโซน ปจจยทมผลตอการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยอาศยการลอยตว ไดแก ความเขมขนของเซลล ปรมาณอากาศทใช ขนาดของฟองอากาศทใช โดยฟองอากาศขนาดเลกจะท าใหเซลลสาหรายเกาะกลมกนไดดกวา ขอจ ากดของกระบวนการนคอ ไมสามารถเกบเกยวเซลลสาหรายทะเลได (Pragya et al., 2013; Barros et al., 2015)

Kurniawati และคณะ (2014) ศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella vulgaris และ Scenedesmus obliquus ทลอยอยในน าดวยซาโปนน และไคโตซาน พบวามประสทธภาพในการเกบเกยว 93 เปอรเซนต เมอมเซลลสาหราย 5 มลลกรมตอลตรของไคโตซาน และมประสทธภาพในการเกบเกยว 54.4 เปอรเซนต เมอมเซลลสาหราย 20 มลลกรมตอลตรของซาโปนน

2.2.1.5 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยอาศยกระบวนการทางไฟฟา (electrical based processes)

เปนกระบวนการแยกเซลลสาหรายออกจากอาหารเพาะเลยงโดยใชกระแสไฟฟา เนองจากสาหรายมประจรวมของพนผวเปนลบ จงสามารถใหกระแสไฟฟาในอาหารเพาะเลยงเพอแยกเซลลสาหรายออกมา โดยกระบวนนสามารถน าไปประยกตใชกบสาหรายไดหลายสายพนธ และเปนมตรตอสงแวดลอม ประเภทของอเลกโทรดทใชในการเกบเกยวเซลลดวยกระบวนการทางไฟฟา ไดแก sacrificial และnon-sacrificial ผลของการใช อเลกโทรดแบบ sacrificial จะพบวา ไอออนจะถกปลอยออกสอาหาร ซงจะขนอยกบปรมาณของกระแสไฟฟาทผานสารละลายอเลกโทรไลซ ดงนนสาหรายจะไปรวมกบไอออนทมประจบวก สวนการใชอเลกโทรดแบบ non-sacrificial จะขนอยกบการเคลอนทของสาหรายทมประจลบเคลอนทไปสขวบวก เมอเคลอนทมาถงขวบวกเซลลจะสญเสยประจจากการรวมกลมกน อยางไรกตามขอมลการศกษาการแยกสาหรายดวยการใชกระแสไฟฟาพบวายงมขอมลอยนอยและวธการนมตนทนและอปกรณมราคาสง (Barros et al., 2015)

2.2.2 การแยกน าออก (dewatering)

การแยกน าออกเปนการท าใหเซลลของสาหรายแยกออกจากอาหารเพาะเลยงสามารถท าไดโดยหลายวธดวยกนไดแก

Ref. code: 25605809032062JIW

17

2.2.2.1 กระบวนการ เกบ เก ยว เซลล จ ลสาหร ายโดยการกรอง

(filtration)

เปนกระบวนการแยกอนภาคของแขงทไมละลายน าออกจากของเหลวโดยการกรองผานเมมเบรน โดยรของเมมเบรนตองมขนาดเลกกวาเซลลสาหราย ซงการกรองเซลลสาหรายผานเมมเบรนตองมการปมดวยแรงทสม าเสมอ การกรองโดยเมมเบรนแบงออกเปน 1. ไมโครฟลเตรชน (microfiltration): เปนการกรองแยกสารละลายหรอสารแขวนลอย โดยผานรเมมเบรนทมขนาดระหวาง 0.1-10 ไมโครเมตร เหมาะในการเกบเกยวเซลลทมขนาดเลก 2. อลตราฟลเตรชน (ultrafiltration): เปนการกรองแยกเซลลผานรพรนเมมเบรนทมขนาดระหวาง 1-100 นาโนเมตร ใชแยกเซลลทมขนาดใหญ หรอมขนาดของรพรน (molecular weight cut-off) อยระหวาง 1-500 กโลดาลตน 3. ออสโมซสผนกลบ (reverse osmosis): เปนการกรองดวยเยอ (membrane filtration) แบบหนง โดยการใหความดนทสงกวาความดนออสโมตก (osmotic pressure) ท าใหโมเลกลของน าเคลอนทจากจากสารละลายทมความเขมขนสงกวา ผานเยอกงซมผานได ( semi permeable membrane) ไปยงสารละลายทเจอจางกวา ซงเปนกระบวนการทยอนกลบของกระบวนการออสโมซส (osmosis) ตามธรรมชาต โดยโมเลกลของน าจะเคลอนทผานเยอจากความเขมขนนอยกวาไปยงสารละลายทมความเขมขนสงกวา 4. นาโนฟลเตรชน (nanofiltration): ความดนทใชในการเดนระบบของนาโนเมมเบรนจะมคาอยระหวางความดนทใชในการเดนระบบของอลตราฟลเตรชนเมมเบรนกบเมมเบรนออสโมซสผนกลบ คอ ประมาณ 0.5 - 3.5 เมกะปาสคาล โดยใหคาฟลกซของเมมเบรนทสงและสามารถก าจดสารอนทรยโมเลกลใหญ เกลอโลหะ ส ไวรส และแบคทเรยได (ภาพท 2.3) นอกจากนนยงสามารถแบงรปแบบการกรองตามทศทางการไหลของสารไดอก 2 รปแบบ ไดแก 1. dead-end filtration : เปนการปอนสารละลายในทศทางต งฉากกบเมมเบรน เหมาะกบสารละลายทมความเขมขนต า 2. tangential flow filtration: เปนการปอนสารละลายในทศทางทขนานกบเมมเบรน เหมาะกบสารละลายทมความเขมขนสง (Barros et al., 2015)

Ref. code: 25605809032062JIW

18

ภาพท 2.3 หลกการการกรองโดยเมมเบรน ทมา: http://www.intechopen.com/novel-biopolymer-composite-membrane- involved-with-selective-mass-transfer-and-excellent-water-permea


2.2.2.2 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยการหมนเหวยง

(centrifugation)

เปนกระบวนการทใชแรงหนศนยกลาง โดยกระบวนการแยกจะขนอยกบขนาดของเซลล และความแตกตางของความหนาแนนระหวางชวมวลกบอาหารเพาะเลยง โดยเครองหมนเหวยงสรางแรงหนศนยกลางขนเพอเรงใหอนภาคตกตะกอนไดเรวขน ด งนนภายใตสนามแรงเหวยงหนศนยกลาง แรงนอนกนของอนภาคจะเปนสดสวนโดยตรงกบแรงหนศนยกลาง ท าใหอนภาคนอนกนเคลอนทดวยอตราเรวทแตกตางกน ซงสามารถค านวณหาอตราเรวในการนอนกนไดจาก

อตราเรวในการนอนกน (v) = mw2 r (1-vp)/f

กระบวนการนเปนกระบวนการทใชพลงงานสง มกใชเกบเกยวเซลลทมมลคา วธนเปนวธทรวดเรวและมประสทธภาพในการแยกสง สามารถใชไดกบสาหรายหลายสายพนธ แตกมราคาสง และในการ

Ref. code: 25605809032062JIW

19

เกบเกยวอาจเกดการแตกหกหรอมความเสยหายของเซลลสาหรายเนองมาจากแรงเหวยง (Barros et al., 2015; Uduman et al., 2010)

2.2.2.3 กระบวนการเกบเกยวเซลลจลสาหรายโดยการแยกดวยแรงแมเหลก (magnetic separation)

เปนการแยกเซลลสาหรายทแขวนลอยออกจากอาหารเพาะเลยงโดยอาศยคณสมบตของแรงแมเหลกภายนอก โดยจะใชอนภาคทสามารถดดจบกบแมเหลกได เชน แมกนไทต (Fe3O4) มาจบกบเซลลสาหรายทแขวนลอยในอาหารเพาะเลยงและใชแทงแมเหลกดดอนภาคแมเหลกทจบกบเซลลสาหราย ซงจะท าใหเซลลสาหรายถกแยกออกมาจากน าหรออาหารเพาะเลยง โดยผวเซลลของสาหรายนนจะมประจรวมเปนลบ เนองจากประกอบไปดวย หมคารบอกซล (carboxyl) ฟอสเฟต (phosphate) เอมน (amine) หรอ หมไฮดรอกซล (hydroxyl groups) ท าใหสามารถจบกบอนภาคทมประจเปนบวกได (Zhang et al., 2012) วธการนเปนวธการทงาย และใชเวลานอย จงเปนวธทนาสนใจทจะน ามาประยกตใชในการเกบเกยวเซลลจลสาหราย

2.3 อนภาคแมเหลก หรอ แมกนไทต (Fe3O4) แมกนไทตเปนแรธาตทสามารถพบไดทวไป มคณสมบตความเปนแมเหลก แมกนไทตสามารถเกดขนไดเองตามธรรมชาต และพบวายงสามารถพบไดในสงมชวต เชน แบคทเรยบางชนด ผง ปลวก เปนตน แมกนไทตมโครงสรางการจดเรยงตว 2 แบบ คอการจดเรยงตวแบบทรงแปดหนา (octahedral) และทรงสหนา (tetrahedral) มจดเดอดประมาณ 1,590 องศาเซลเซยส และมจดหลอมเหลวประมาณ 2,623 องศาเซลเซยส ในสภาวะทมออกซเจนแมกนไทตจะถกออกซไดซกลายเปนแมกฮไมท ทอณหภมหอง แตถาอณหภมสงกวาอณหภมหองแมกนไทตจะถกออกซไดซเปนฮมาไทต นอกจากนแมกน ไทตย งถกจดอย ในกลมพวกทมคณสมบต เปนเฟอโรแมกเนตก (ferromagnetic) มความสามารถในการน าไฟฟาคอนขางต า จงถกนยมน ามาประยกตใชทางดานอตสาหกรรมตางๆ เชน ใชเปนอปกรณตรวจจบทางชวภาพ (biosensor) เนองจากแมกนไทตสามารถเปนตวเรงปฏกรยาการเปลยนสของสารตงตนเพอรออกซเดสในสภาวะทมไฮโดรเจนเพอรออกไซด (H2O2) (Blaney, 2007 ; Gao et al., 2007) จงสามารถตดตามสารทตองการตรวจวดไดงาย นอกจากนยงสามารถน ามาประยกตใชทางดานการแพทย เชน การน าสงยา หรอการบ าบดมะเรงดวยความรอน (hyperthermia) เปนตน (ฐตรตน, 2556; Armijo et al., 2012)

Ref. code: 25605809032062JIW

20

2.4 สมบตทางแมเหลก โครงสรางของอะตอมและลกษณะการจบตวของอะตอมทประกอบกนเปนวสดจะสงผลตอสมบตทางแมเหลกของวสด ซงสามารถแบงกลมสภาวะทางแมเหลกของวสดไดดงน (ภาวณ, 2555; สมาภรณ, 2556)

2.4.1 กลมไดอะแมกนตก (diamagnetic)

เปนวสดทมคณสมบตของแมเหลกออนทสด หรอแสดงคาสภาพรบไวไดทางแมเหลก (magnetic susceptibility) ในเชงลบเลกนอยเมออยในสนามแมเหลก ซงอาจอยในรปแบบทถาวร (permanent) หรอไมถาวร (nonpermanent) เมอมสนามแมเหลกภายนอกมากระท าตออะตอมของวสด อเลกตรอนทหมนรอบนวเคลยสจะเสยสมดลเลกนอย ท าใหเกดขวแมเหลกขนในอะตอม ซงมคาของโมเมนตแมเหลกนอยมากและอยในทศตรงกนขามกบสนามแมเหลก

2.4.2 กลมพาราแมกนตก (paramagnetic)

เปนวสดทสามารถแสดงคาสภาพรบไวไดทางแมเหลกในเชงบวกเลกนอยเมออยในสนามแมเหลก และสภาวะแมเหลกนจะหายไปเมอวสดนนไมไดอยในสนามแมเหลก วสดทมสภาวะแมเหลกแบบพาราแมกนตก จะมคาความไวตอสนามแมเหลกอยในชวง 10-6 ถง 10-2 ซงสภาวะแมเหลกแบบนจะเกดขนได เนองจากมการเรยงตวกนเปนขวคของอะตอมเมออยในสนามแมเหลก(magnetic dipole moment) และเมอมพลงงานความรอนจะท าใหโมเมนตแมเหลกมการจดเรยงตวแบบไมเปนระเบยบหรอแบบสม

2.4.3 กลมเฟอรโรแมกนตก (ferromagnetic)

เปนสภาวะแมเหลกทสามารถคงอยไดแมไมอยในสนามแมเหลก หรอท าใหหมดสภาพแมเหลกไปได สภาวะแมเหลกแบบนจงมความส าคญมากตองานดานวศวกรรม และมคาสภาพรบไวไดทางแมเหลกสงถง 10-6 สภาวะของแมเหลกของวสดกลมนมความพเศษคอ มการแบงสวนยอยๆ ทเรยกวาโดเมนแมเหลก ซงภายในโดเมนแมเหลกจะประกอบไปดวยโมเมนตแมเหลกทไปในทศทางทแตกตางกนและถกกนดวยผนงโดเมนแมเหลก แตเมอวสดเฟอรโรแมกนตกมขนาดเลกลงจนถงคาวกฤตจะท าใหพลงงานของผนงโดเมนไมมนคง ท าใหเกดสมบตทางแมเหลกแบบใหมทเรยกวา พฤตกรรมแมเหลกพารายงยวด (superparamagnetic) เมอไมมสนามแมเหลกจากภายนอกมากระท าโดเมนแมเหลกจะจดเรยงตวแบบสม แตเมอมสนามแมเหลกภายนอกมากระท ากบวสดโดเมนแมเหลกจะเกดการหมนและมการจดเรยงตวใหมไปตามทศของสนามแมเหลก และมคาสภาพรบไวไดทางแมเหลกสงกวาเฟอรโรแมกนตก

Ref. code: 25605809032062JIW

21

2.5 ปจจยทมผลตอการเกบเกยวเซลลจลสาหรายดวยอนภาคแมเหลก

กระบวนการแยกดวยแรงแมเหลกขนอยกบปฏสมพนธระหวางอนภาคแมเหลกและเซลลสาหรายซงกระบวนการแยกดวยแมเหลกไดรบอทธพลมากจากหลายปจจยดวยกนดงตอไปน (Wang et al., 2015)

2.5.1 สายพนธของสาหราย

จากรายงานของ Xu และคณะ (2011) และ Hu และคณะ (2014) พบวาสายพนธสาหรายทแตกตางกน มผลตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย เมอใชอนภาคแมเหลกนาโนชนดเดยวกนกบสาหรายแตละชนด พบวามความสามารถในการดดซบทแตกตางกน เนองดวยขนาดและรปรางของเซลลทแตกตางกน นอกจากนแหลงทอยอาศยทแตกตางกนของสาหรายกมผลตอประสทธภาพในการจบกบอนภาคแมเหลก เนองมาจากคาพเอชและไอออนตางๆ ทอย ในองคประกอบของอาหารแตกตางกน

2.5.2 ระยะการเจรญเตบโตของสาหราย

เมอสาหรายมการเจรญเตบโตชวมวลของสาหรายกจะเพมมากขน ความหนาแนนของเซลลเพมขน ซงจากการทดลองของ Xu และคณะ (2011) แสดงใหเหนวาประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลไดดทสด อยในชวงทสาหรายมอตราการเจรญเตบโตสงทสด ถาสาหรายเจรญเตบโตจนเขาสชวง stationary phase พบวาประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลจะลดลง เนองจากสาหรายมการปลอยสารบางอยางออกมานอกเซลลและละลายอยในอาหาร ท าใหมผลตออนภาคแมเหลก ประสทธภาพการเกบเกยวจงลดลง

2.5.3 ปรมาณของอนภาคแมเหลก

ปรมาณของอนภาคแมเหลกจะตองเหมาะสมกบปรมาณเซลลของสาหราย หากปรมาณของอนภาคแมเหลกต าเกนไป อนภาคแมเหลกจะไมสามารถดดซบเซลลสาหรายไดอยางสมบรณ ท าใหไมสามารถเกบเกยวเซลลไดอยางสมบรณ โดยสาหรายแตละชนดจะมประจรวมทผวเซลลแตกตางกนเปนผลใหปรมาณอนภาคแมเหลกทใชมปรมาณแตกตางกน นอกจากนขนาดของเซลลสาหรายแตละชนดมขนาดและลกษณะตางกนจงสงผลตอปรมาณอนภาคแมเหลกทใชในการเกบเกยวเชนกน (Wang et al., 2015)

Ref. code: 25605809032062JIW

22

2.5.4 พเอช

คาพเอชมผลตอระดบไอออนทผวเซลลของทงเซลลสาหรายและอนภาคแมเหลก อนภาคแมเหลกทมคาพเอชทเหมาะสมจะสงผลตอประสทธภาพของการเกบเกยวเซลลสาหราย จากการศกษาของ Hu และคณะ (2014) โดยปรบคาพเอชทใชในการเกบเกยวเซลลตงแตพเอช 4 ถง 10 พบวาคาพเอชสงผลตอประสทธภาพในการเกบเกยวและคาพเอชทท าใหประสทธภาพในการเกบเกยวสงสดคอพเอชเทากบ 4

2.5.5 ไอออนในอาหารเลยง

ในการแยกสาหรายน าจดโดยอนภาคแมเหลกทมซลกาเคลอบ พบวาประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเมอเพาะเลยงในอาหาร IGV สงกวา เมอเพาะเลยงในอาหาร TAP เนองมาจากความเขมขนของ Mg2+ ทอยในอาหารเลยง โดย Mg2+ จะมการไฮโดรไลซทคาพเอชสง และจะตกตะกอนในรปของแมกนเซยมไฮดรอกไซด และเมอเพาะเลยงสาหรายน าเคมในอาหาร ASW เปรยบเทยบกบ Mann–Myers ซงในอาหาร ASW ม Mg2+ และ Ca2+ พบวามประสทธภาพในการตกตะกอนเซลลมากกวา (Wang et al., 2015)

2.5.6 อณหภม

อณหภมมผลตอประสทธภาพในการเกบเกยว พบวาเมออณหภมสงขนจะมประสทธภาพในการแยกเพมขน จากการศกษาของ Hu และคณะ (2014) ศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella ellipsoidea โดยใชอนภาคแมเหลกนาโนทเคลอบดวยพอลเอทลนอมมน ทอณหภมแตกตางกนพบวาทอณหภม 35 องศาเซลเซยส มความสามารถในการดดซบมากทสดเทากบ 93.46 กรมน าหนกเซลลแหงตอกรมอนภาคนาโน เนองจากอณหภมทสงขนจะชวยลดความหนดของอาหารเพาะเลยง ท าใหอนภาคแมเหลกมการกระจายตวทดขน และอณหภมทสงขนกจะชวยใหอนภาคเคลอนทไดดขนอกดวย ดงนนอณหภมจงมผลตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล

2.6 งานวจยทเกยวของกบการเกบเกยวสาหรายดวยอนภาคแมเหลก

อนภาคแมเหลกถกน ามาใชในการเกบเกบเกยวเซลลสาหรายเนองจากคณสมบตความเปนแมเหลกท าใหสามารถแยกเซลลสาหรายออกโดยใชแรงแมเหลกภายนอกได โดยมงานวจยทใชอนภาคแมเหลกในการเกบเกยวเซลลสาหรายดงน ในป 2011 Xu และคณะ ศกษาการเกบเกยวสาหราย 2 สายพนธ ไดแก Botryococcus braunii และ Chlorella ellipsoidea โดยใชอนภาคนาโน Fe3O4

Ref. code: 25605809032062JIW

23

พบวามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายมากถง 98 เปอรเซนต ในสภาวะทมการกวนดวยความเรว 120 รอบตอนาท ภายในเวลา 1 นาท โดยความสามารถในการดดซบของอนภาค Fe3O4 ของ B. braunii มคาทากบ 55.9 มลลกรมเซลลแหงตออนภาคแมเหลกนาโน และความสามารถในการดดซบของอนภาค Fe3O4 ตอ C. ellipsoidea มคาทากบ 5.83 มลลกรมเซลลแหงตออนภาคแม เหล กนา โน Hu และคณะ (2013) ศ กษาประสทธ ภ าพการ เกบ เก ย วสาหร ายทะ เล Nannochloropsis maritima โดยใชอนภาคนาโนแมเหลก Fe3O4 พบวาสาหรายมอตราการเจรญเตบโตและมชวมวลสงทสดเมอเพาะเลยงเปนระยะเวลา 18 วน โดยอนภาคแมเหลกนาโนปรมาณ 120 มลลกรมตอลตรสามารถเกบเกยวเซลลสาหรายไดภายในเวลา 4 นาท และมประสทธภาพในการเกบเกยวสงถง 95 เปอรเซนต อยางไรกตามจากการศกษาการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยใชอนภาคแมเหลกนาโนพบวายงมประสทธภาพในการเกบเกยวยงไมเพยงพอและยงใชอนภาคแมเหลกนาโนในการเกบเกยวปรมาณมาก จงมการปรบปรงพนผวของอนภาคแมเหลกนาโนโดยการหอหมดวยสารทมประจเปนบวก การศกษาของ Cerff และคณะ (2012) ท าการทดลองเกบเกยวเซลลสาหรายน าจด 2 ชนด ไดแก Chlamydomonas reinhardtii และ Chlorella vulgaris และสาหรายน าเคม 2 ชนด ไดแก Phaeodaytylum tricomutum และ Nannochloropsis salina โดยใชอนภาคแมเหลกนาโนทเคลอบดวยซลกา พบวามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย C. reinhardtii สงทสดมากกวา 95 เปอรเซนต เมอใชอนภาคแมเหลกนาโนทเคลอบดวยซลกาปรมาณ 30 กรมตอกรมของสาหรายท พเอช 8 และมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย P. tricomutum สงสดมากกวา 95 เปอรเซนต เมอใชอนภาคแมเหลกนาโนทเคลอบดวยซลกาปรมาณ 77 กรมตอกรมของสาหรายทพเอชเทากบ 12 แสดงใหเหนวาอนภาคแมเหลกนาโนทเคลอบดวยซลกามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายน าจดและน าเคม จากการศกษาของ Hu และคณะ (2014) ศกษาการเกบเกยวสาหรายขนาดเลกโดยนาโนคอมโพสตทเคลอบดวย พอลเอทลนอมมน (polyethylenimine) พบวา Fe3O4 ทถกเคลอบดวยพอลเอทลนอมมนมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella ellipsoidea ถง 97 เปอรเซนต เมอใชอนภาคนาโนคอมโพสต 20 มลลกรมตอตอลตรในเวลา 2 นาท และจากการศกษาของ Zhao และคณะ (2015) ท าการศกษาการเกบเกยวเซลล Chlorella vulgaris โดยการตกตะตอนโดยใชอนภาคแมเหลกนาโน (Fe3O4) ทสงเคราะหรวมกบโพลอลมเนยมคลอไรด (PACl) และพอลอะครลาไมด (PAM) พบวาการใชอนภาคแมเหลกนาโนทสงเคราะหรวมกบพอลอลมเนยมคลอไรด (PACl) ปรมาตร 0.625 มลลโมล Al ตอลตรตอ 10 กรมตอลตร และโพลอะครลาไมด (PAM) ปรมาตร 3 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลถง 99 เปอรเซนต ภายในเวลา 30 วนาท จะเหนไดวาเมอท าการหอหมอนภาคแมเหลก

Ref. code: 25605809032062JIW

24

นาโนดวยสารทมประจบวกท าใหมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเพมขนและใชปรมาณอนภาคแมเหลกในการเกบเกยวเซลลสาหรายนอยลงดวย

2.7 แปง (Starch)

แปง เปนคารโบไฮเดรตชนดหนงทมองคประกอบของคารบอน ไฮโดรเจน และออกซเจนเปนสวนใหญ มองคประกอบของโปรตน ไขมน และเกลอแรอยนอยมาก จะเรยกวาแปงสตารช (starch) สวนแปงทยงมองคประกอบของโปรตน ไขมน และเกลอแรอยมาก จะเรยกวา ฟลาว (flour) เชน แปงขาวโพด แปงขาวสาล แปงขาวเจา แปงสตารช (starch) หรอนยมเรยกวา แปงดบ (native starch)ซงมความบรสทธสงมกถกนยมน ามาใชเปนวตถดบในการน าไปท าปฏกรยาเคมตางๆ หรอน าไปดดแปรเปนแปงชนดตางๆ ซงแปงทถกดดแปรแลวจะถกเรยกวา แปงโมดฟายด (modified starch) หรอแปงดดแปร

แปง มสตรโครงสรางทางเคมโดยทวไป คอ (C6H12O6)n แปงเปนพอลเมอรของน าตาล แอนไฮโดรกลโคส (anhydroglucose: AGU) ซงเกดจากการเรยงตอกนของน าตาลกลโคส ทมาเรยงตอกนดวยพนธะไกลโคซดก (glycosidic linkage) โดยการเกดพนธะไกลโคซดกทเกดระหวางน าตาลกลโคส 2 โมเลกล จะมการสญเสยน า 1 โมเลกล น าตาลกลโคสทสญเสยน าจะถกเรยกวาน าตาล แอนไฮโดรกลโคส (วนดา, 2551) ซงองคประกอบของแปงโดยทวไปจะประกอบไปดวยพอลเมอรของกลโคส 2 ชนด คอ อะไมโลส (amylose) เปนพอลเมอรเชงเสนทประกอบดวยหนวยแอนไฮโดร

กลโคสประมาณ 200 ถง 2000 หนวยมาเรยงตอกนดวยพนธะ α-1-4- glucosidic และอะไมโล เพคตน (amylopectin) เปนพอลเมอรเชงกงของกลโคสทประกอบดวยกงกานจ านวนมาก สวนทเปน

เสนตรงประกอบดวนน าตาลแอนไฮโดรกลโคส 25 ถง 30 หนวย เชอมตอกนดวยพนธะ α-1-4-

glucosidic และสวนทเปนกงกานสาขาจะเชอมตอกนดวยพนธะ α-1-6- glucosidic

ในปจจบนแปงดดแปรทนยมใชในอตสาหกรรมสวนใหญเปนแปงทผานกระบวนการทางเคมเนองจากเปนวธทงายและสามารถดดแปรแปงใหมคณสมบตตามทตองการได เพราะในโมเลกลของแปงมหมไฮดรอกซลอยเปนจ านวนมาก โดยการแทนทของหมฟงกชนภายในเมดแปง จะแสดงเปนคาระดบการแทนท คอจ านวนหมไฮดรอกซลทถกแทนท ดวยหมฟงกชนตอจ านวนหนวยน าตาลแอนไฮโดรกลโคส ทงนในหนงหนวยของน าตาลกลโคสของโมเลกลแปงจะมหมไฮดรอกซลทถกแทนทได 3 หม คอ คารบอนต าแหนงท 2, 3 และ 6 ถาหมไฮดรอกซลทง 3 ของหมน าตาลกลโคสถกแทนททงหมด คาระดบการแทนท (degree of Substitution, DS ) จะเทากบ 3 ดงนนระดบการแทนทของแปงดดแปรทไดจะเปนตวบอกระดบการดดแปรหรอปรมาณหมไฮดรอกซลทถกแทนท แตไมสามารถ

Ref. code: 25605809032062JIW

25

ระบต าแหนงของปรมาณหมไฮดรอกซลทถกแทนทได เนองจากคาระดบการแทนทจะเปนของทงโมเลกล (กลาณรงค และเกอกล, 2543) 2.8 แปงมนส าปะหลงทถกดดแปรดวยการแทนทของกลมประจบวก

2.8.1 แปงแคทไอออนก หรอแปงประจบวก (cationic starch)

แปงแคทไอออนกเปนแปงทถกดดแปรทางเคมชนดหนงเพอใหมประจเปนบวกโดยอาศยการท าปฏกรยาระหวางแปงกบสารเคมทมประจบวกโดยการแทนทของหมไฮดรอกซล (-OH) บนหนวยกลโคสในโมเลกลดวยสารทเปนวงแหวนอพอกซ โดยทวไปจะท าปฏกรยาในสภาวะทเปนดาง ทอณหภมทต ากวาการเกดเจลาตไนเซชนของแปงประมาณ 20-60 องศาเซลเซยสเปนระยะเวลา 8-16 ชวโมง และในระหวางปฏกรยาจะมการเตมโซเดยมซลเฟตหรอเกลอชนดอนๆ เพอปองกนการพองตวของเมดแปง แปงทไดจะมคณสมบตเปลยนแปลงไปเนองจากหมฟงกชนทถกเตมเขาไปในโมเลกลของแปง เชน สามารถละลายน าไดดขน มอณหภมการเกดเจลาตไนเซชนต าลง และมอตราการคนต าลง ในการผลตแปงแคทไอออนนคสามารถผลตไดทงกระบวนการแบบเปยก (wet process) และแบบแหง (dry heat) โดย Lim และคณะ (1992) ไดศกษาการสงเคราะหแปงขาวโอตประจบวก (oat starch) ดวยกระบวนการแบบแหงโดยการใชโซเดยมไฮดรอกไซดและแคลเซยมไฮดรอกไซดเปนตวท าปฏกรยา พบวาการใชโซเดยมไฮดรอกไซดท าใหประสทธภาพการเกดปฏกรยาสงกวาการใชแคลเซยมไฮดรอกไซด

การน าแปงไปใชประโยชนตางๆนน จะขนอยกบคณสมบตของแปง โดยการดดแปรแปงจะเปนการท าใหแปงมคณสมบตตามทตองการและเหมาะสมตอการน าไปใชประโยชน โดยแปงแคทไอออนกสวนใหญนยมน าไปใชในอตสาหกรรมกระดาษ เนองจากจะท าหนาทเปนตวเชอมชวยใหเยอกระดาษเกาะกนไดดขน (กลาณรงค และคณะ, 2549) นอกจากนยงพบวามการน าไปใชในการก าจดโลหะหนกออกจากน าเสยของโรงงานอตสาหกรรมตางๆ โครงสรางของโมเลกลแปงประจบวก แสดงดงภาพท 2.4

Ref. code: 25605809032062JIW

26

ภาพท 2.4 โครงสรางของโมเลกลแปงประจบวก (cationic starch) ทมา : http://www.wikiwand.com/en/Surface_chemistry_of_paper


Ref. code: 25605809032062JIW

27

2.8.2 แปงแอมโฟเทอรก (amphoteric starch) แปงแอมโฟเทอรกเปนแปงดดแปรทประกอบไปทงประจบวกและประจลบ ซง

เตรยมไดจากวธการดดแปรรวมกน 2 วธ โดยประจบวกของแปงไดมาจากการแทนทประจบวกของ เทอรเทยร อะมโน (tertiary amino) หรอ ควอเทอนาร แอมโมเนยม (quaternary ammonium) ในขณะทประจลบของแปงไดมาจากการแทนทดวย หมฟอสเฟต (phosphate) ฟอสโฟเนต

(phosphonate) ซลเฟต (sulfate) ซลโฟเนต (sulfonate) หรอ หมคารบอกซล (carboxyl groups) แปงแอมโฟเทอรคสวนใหญจะมปรมาณกลมของประจบวกมากกวากลมของประจลบ โดยกลมประจบวกในแปงแอมโฟเทอรคจะมปรมาณไนโตรเจนอยรอยละ 0.20-0.33 และจะมกลมประจลบอยปรมาณ 0.07-0.18 โมลตอโมลของกลมประจบวก (Kirby, 1992) การเตรยมแปงแอมโฟเทอรกนนขนอยกบวตถประสงคของการน าแปงไปใชประโยชน โดยการเตรยมแปงแอมโฟเทอรก มดวยกน 2 ขนตอน คอ การดดแปรแปงดวยสารทใหประจบวกและการดดแปรแปงดวยสารทใหประจลบ ในอตสาหกรรมกระดาษจะนยมใชแปงแอมโฟเทอรกในกระบวนการขนรป (wet-end) และกระบวนการกดอด (size-press) เพอชวยในการเกบรกษาและเพมคณสมบตดานความแขงแรงของกระดาษ (Cansee et al., 2008) โดยโครงสรางของแปงแอมโฟเทอรก แสดงดงภาพท 2.5

ภาพท 2.5 โครงสรางของโมเลกลแปงแอมโฟเทอรก (amphoteric starch) ทมา : http://www4.ncsu.edu/~hubbe/AMST.htm

วนทสบคน : 17 กรกฎาคม 2559

Ref. code: 25605809032062JIW

28

2.9 การดดซบ

2.9.1 หลกการดดซบ

การดดซบเปนกระบวนการทเกดขนระหวางเฟส 2 เฟส คอเฟสของตวดดซบ(adsorbent) และเฟสของตวถกดดซบ (adsorbate) เปนปฏกรยาผนกลบได สามารถกระบวนการดดซบออกเปน 3 ประเภท (ลลดา, 2554; ปนดดา, 2551)

2.9.1.1 การดดซบทางกายภาพ (physical adsorption)

การดดซบทางกายภาพเปนการดดซบดวยแรงยดเหนยวทเกดจากแรงแวนเดอรวาวล (vander waals forces) ซงเปนแรงอยางออนๆ เกดจากการรวมแรง 2 ชนด คอ แรงกระจาย (london dispersion force) และแรงไฟฟาสถตย (electrostatic force) ท าใหแรงทเกดขนในการดดซบเปนแรงทไมแขงแรงและเปนแรงทไมก าหนดทศทาง ปฏกรยาการดดซบจะเกดขนทนททตวถกดดซบเขามาใกลตวดดซบ โดยอณหภมและความดนทเพมขนจะมผลตอปฏกรยาการดดซบท าใหความสารถในการดดซบลดลง เนองจากตวถกดดซบกบตวดดซบจะเคลอนทออกจากกนเรยกวาการคายซบ (desorption) การดดซบแบบนจะมลกษณะการดดซบเปนแบบหลายชน (multilayer) เนองจากตวดดซบอาจเกดขนระหวางตวดดซบดวยกนเองได

2.9.1.2 การดดซบทางเคม (chemical adsorption)

การดดซบทางเคมจะเกดขนระหวางตวดดซบกบตวถกดดซบโดยการเกดปฏกรยาเคมระหวางกน เชน การใชวาเลนซอเลกตรอนรวมกน จะมการท าลายแรงยดเหนยวระหวางอะตอมแลวเกดการจดเรยงตวของอะตอมใหม โดยพนธะทเกดขนเปนพนธะเคมซงมความแขงแรง ท าใหการก าจดตวถกดดซบออกจาตวดดซบท าไดยาก และการดดซบทเกดขนมลกษณะเปนแบบชนเดยว (monolayer) ปฏกรยาทเกดขนเปนแบบผนกลบไมได เนองจากมการเปลยนแปลงสมบตทางเคม

2.9.1.3 การดดซบแบบแลกเปลยนไอออน (ion exchange)

การดดซบแบบแลกเปลยนไอออน เปนการดดซบทเกดขนเมอตวดดซบและตวถกดดซบมไอออนทมประจตรงขามกน ท าใหเกดการดดซบหรอเกดการแทนทของประจทผวของตวดดซบกบไอออนของตวถกดดซบ

Ref. code: 25605809032062JIW

29

2.9.2 ไอโซเทอมการดดซบ

ไอโซเทอมการดดซบ เปนสมการทใชอธบายความสมพนธระหวางปรมาณของตวถกดดซบกบความเขมขนของสารตวกลาง ในสภาวะสมดลของการดดซบทอณหภมคงท โดยไอโซเทอมหนงๆ จะไมสามารถอธบายความสมพนธทสภาวะสมดลของกระบวนการดดซบไดทกกระบวนการ โดยสมการทน ามาใชอยางกวางขวางในการอธบายความสมพนธทสภาวะสมดลของกระบวนการไดแกแบบจ าลองการดดซบของแลงเมยรและแบบจ าลองการดดซบของฟรนดซ ซงมรปแบบกราฟไอโซเทอมการดดซบทแตกตางกน (ภาพท 2.6) (ลลดา, 2554; ปนดดา, 2551; พชรนทร, 2556)

2.9.2.1 แบบจ าลองการดดซบของแลงเมยร (Langmuir isotherm)

สมการการดดซบแบบแลงเมยร สามารถอธบายการดดซบดวยปฏกรยาทสภาวะสมดลของตวถกดดซบในของเหลวกบตวดดซบของแขง โดยมสมมตฐานของแบบจ าลองการดดซบดงน โมเลกลทตองการดดซบจะถกดดซบบนผวของตวดดซบเพยงชนเดยว (monolayer) พลงงานการดดซบจะเทากนทกจดของบรเวณดดซบ และไมมปฏกรยาตอกนระหวางโมเลกลขางเคยงทถกดดซบ สมการการดดซบแบบแลงเมยรสามารถเขยนไดดงสมการท 2.1

𝑞 =𝑞𝑚𝐾𝐶

1 + 𝐾𝐶 (2.1)

และเมอจดรปใหอยในรปสมการเสนตรงสามารถเขยนไดดงสมการท 2.2

1

𝑞=

1

𝐾𝑞𝑚𝐶+

1

𝑞𝑚 (2.2)

เมอ qe คอ ปรมาณของตวถกดดซบตอน าหนกของตวดดซบทสภาวะสมดล (กรมตอน าหนกของตวดดซบ) qm คอ ปรมาณสงสดทสามารถดดซบบนผวของตวดดซบ k คอ คาคงทการดดซบของแลงเมยร c คอ ความเขมขนของตวดดซบในสารละลาย (กรมตอลตร) 2.9.2.2 แบบจ าลองการดดซบของฟรนดช (Freundlich’s isotherm) สมการการดดซบแบบฟรนดช สามารถอธบายการดดซบบนพนผวทไมสม าเสมอ เปนการดดซบแบบหลายชน (multilayer) การดดซบจะด าเนนตอไปเรอยๆ เมอเพมความเขมขนของสารดดซบ การดดซบจะเกดขนอยางไมจ ากด บรเวณการเกดปฏกรยาระหวางตวดดซบกบตวถกดดซบจะไมเทากนและเปนไปอยางกระจายตว แบบจ าลองการดดซบของฟรนดชจะมลกษณะกราฟเปน

Ref. code: 25605809032062JIW

30

โคงคว าเมอคา n นอยกวา 1 และจะมลกษณะกราฟเปนโคงหงายเมอคา n มากกวา 1 สมการการดดซบแบบฟรนดชสามารถเขยนไดดงสมการท 2.3

𝑞 = 𝐾𝐶1/𝑛 (2.3)

และเมอจดรปใหอยในรปสมการเสนตรงสามารถเขยนไดดงสมการท 2.4

𝑙𝑜𝑔𝑞 = 𝑙𝑜𝑔𝐾 + 1

𝑛 𝑙𝑜𝑔𝐶 (2.4)

เมอ qe คอ ปรมาณของตวถกดดซบตอน าหนกของตวดดซบทสภาวะสมดล (กรมตอน าหนกของตวดดซบ) k คอ คาคงทการดดซบของฟรนดช

c คอ ความเขมขนของตวดดซบในสารละลาย (กรมตอลตร) n คอ คาคงททแสดงถงความแขงแรงของการดดซบ

ภาพท 2.6 รปแบบกราฟไอโซเทอมการดดซบ ทมา : http://www.delta-h.de/SPRING/SPRING4_Webhilfe_E/Stofftransport7.htm


Ref. code: 25605809032062JIW

บทท 3 วธการวจย

3.1 วธการทดลอง 3.1.1 การเตรยมอนภาคคอมโพสต

3.1.1.1 การสงเคราะหอนภาคแมเหลก (iron oxide particles)

การสงเคราะหอนภาคแมเหลก ดดแปลงมาจากวธของ Mikhaylova และคณะ(2004) การสงเคราะหอนภาคแมเหลกท าโดยผสมสารละลายเฟอรสคลอไรดความเขมขน 0.1 โมลลาร และสารละลายเฟอรกคลอไรดความเขมขน 0.2 โมลลาร ใหเขากน และปรบปรมาตรเปน 1000 มลลลตร จากนนน าสารละลายออกมา 250 มลลลตร กวนผสมใหเขากนดวยเครองกวนสารเปนเวลา 30 นาท พรอมกบการเตมกาซไนโตรเจนลงไป เพอเปนการก าจดออกซเจนออก จากนนเตมสารละลายแอมโมเนย 30 เปอรเซนต ในขณะทมการเตมกาซไนโตรเจน และมการกวนอยางตอเนอง จะเกดตะกอนทมสด า ท าการเพมอณหภมเปน 80 องศาเซลเซยส และกวนผสมตอเปนเวลา 30 นาท เมอครบเวลาลางตะกอนทไดดวยน าทน าไปโซนเคทแลว เพอก าจดออกซเจนออก ลางจนตะกอนทไดมคาพเอชเปนกลาง และน าไปท าใหแหงดวยเครองท าใหแหงแบบเยอกแขง (freeze dryer)

3.1.1.2 การเตรยมแปงมนส าปะหลงประจบวก ชงแปงมนส าปะหลง (cassava starch) 5 กรม ละลายในสารละลายผสมทมโซเดยมไฮดรอกไซด 0.5 กรมตอไดออกเซน (dioxane) ในอตราสวน 1:1 กวนผสมทอณหภม 60 องศาเซลเซยสเปนเวลา 1 ชวโมง เตมไกลซดลไตรเมทลแอมโมเนยมคลอไรด (glycidyl trimethyl ammonium chloride: GTMAC) ในอตราสวน GTMAC (mol) : AGU (mol) ตงแต 0.5 ถง 7 (mol : mol) ผสมใหเขากนเปนเวลา 6 ชวโมงทอณหภม 60 องศาเซลเซยส ท าใหตวอยางเปนกลางโดยการปรบพเอชใหเทากบ 7 แยกผลตภณฑโดยการตกตะกอนในเอทานอล น าไปท าใหบรสทธโดยไดอะไลซสและน าไปท าใหแหงแบบเยอกแขง (freeze dryer)

3.1.1.3 การสงเคราะหอนภาคแมเหลกรวมกบแปงมนส าปะหลงประจบวก ชงแปงมนส าปะหลงประจบวก 0.5 กรม ละลายใน 0.5 โมล กรดอะซตก ปรมาตร 10 มลลลตร (pH 4) ชงอนภาคแมเหลก 0.1 กรม ผสมกบสารละลายแปง น าไปสนดวยเครองสนสะเทอนดวยเสยง (sonicate) เปนเวลา 3 ชวโมง แยกแมเหลกออกจากสารละลายโดยใชแทงแมเหลกถาวร เตมสารโซเดยมไตรพอลฟอสเฟต (sodium tripolyphosphate: STTP) และเกบ

Ref. code: 25605809032062JIW

32

สารละลายทงไวขามคน แยกอนภาคคอมโพสตออกจากสารละลาย และลางน ากลนหลายๆ ครง เกบอนภาคคอมโพสตใหกระจายตวอยในน ากลน

3.1.2 การศกษาคณสมบตของแปงมนส าปะหลงประจบวก อนภาคคอมโพสต และสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236

3.1.2.1 การตรวจสอบคาระดบการแทนทของแปงมนส าปะหลงและแปงมนส าปะหลงประจบวกโดยเครอง CHN Element analysis การแทนทของหมฟงกชนภายในเมดแปง แสดงเปนคาระดบการแทนท ซงคาระดบ

การแทนทหมายถง จ านวนของหมฟงกชนทมาแทนทหม ไฮดรอกซลตอจ านวนหนวยแอนไฮโดรกลโคส โดยคาระดบการแทนทสามารถหาไดจากปรมาณของไนโตรเจน โดยเครอง CHN Element analysis และค านวณหาคาระดบการแทนทตามสมการดงน

เมอ N% คอ ปรมาณไนโตรเจนทวเคราะหไดจากเครอง CHN Element analysis 162 คอ น าหนกโมเลกลของหนวยแอนไฮโดรกลโคส 151.5 คอ น าหนกโมเลกลของสารไกลซดลไตรเมทลอแมโมเนยม คลอไรด ค านวณประสทธภาพของปฏกรยาตามสมการดงน เมอ DS คอ คาระดบการแทนท GTMAC/AGU คอ อตราสวนของ GTMAC ตอหนวยแอนไฮโดรกลโคส

3.1.2.2 การตรวจสอบโครงสรางและหมฟงกชนของแปงมนส าปะหลงประจบวกและอนภาคคอมโพสตดวยเทคนคฟเรยรทรานสฟอรมอนฟาเรดสเปก โตรสโคป (Fourier Transform Infrared Spectroscopy: FTIR)

ตรวจสอบผลการดดแปรแปงมนส าปะหลงเปนแปงมนส าปะหลงประจบวก และอนภาคคอมโพสต โดยน าตวอยางทถกท าใหแหงมาบดผสมกบโพรแทสเซยมโบรไมด (KBr) และอดใหเปนแผนดวยเครองอดไฮโดรลกน าไปตรวจสอบหาหมฟงกชน โดยเทคนคฟเรยรทรานสฟอรม อนฟาเรดสเปกโตรสโคป (Fourier Transform Infrared Spectroscopy: FTIR) รน Perkin Elmer SPECTRUM GX FTIR System โดยโหมด transmission (แบบสองผาน) ทอณหภมหอง ชวงคลน

DS =162N%

1400 − 151.5N%

RE =DS

Added GTMAC mol/AGU𝑥 100

Ref. code: 25605809032062JIW

33

ของการวเคราะห คอ 4000-400 cm-1 ความละเอยดในการเกบขอมล (Resolution) 4 cm-1 จ านวนรอบของการสแกน 16 รอบ

3.1.2.3 การวเคราะหสณฐานวทยาของแปงมนส าปะหลงประจบวกโดยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM)

น าตวอยางมาถายภาพดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (FE-SEM) รน JSM-7800F ยหอ JEOL ก าลงขยาย 100 และ 500 เทา ศกยเรงอเลกตรอนเทากบ 1 kV เพอศกษาลกษณะพนผวขนาด รปราง และการกระจายตวของแปงมนส าปะหลงประจบวก

3.1.2.4 การวเคราะหคาศกยซตาของแปงมนส าปะหลงประจบวกและอนภาคคอมโพสตโดยเครอง Zetasizer Nano-ZS น าตวอยางมาปรบคาพเอชใหอยในชวงตงแต 2 ถง 12 โดยใช 0.1 โมลาร กรดไฮโดร

คลอรก (HCl) และ 0.1 โมลาร โซเดยมไฮดรอกซด (NaOH) และน ามาวดคาศกยซตาโดยเครองวดศกยซตา (Zetasizer รน Nano-ZS) เพอศกษาคาศกยซตาของอนภาคแมเหลก

3.1.2.5 การวเคราะหขนาดของอนภาคคอมโพสตโดยเครอง Mastersizer การวเคราะหขนาดและการกระจายตวของอนภาคดวยเทคนคการเลยวเบนของแสง

โดยน าอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตมากระจายตวในน ากลนน าไปวดขนาดของอนภาค โดยเครอง Mastersizer (Malvern, UK) ซงอาศยหลกการเลยวเบนของแสง คอ เมอแสงเดนผานอนภาคทแขวนลอยอยในตวกลางทเปนของเหลว จะเกดปรากฏการณเลยงเบนของแสง โดยความเขมของแสงขนอยกบขนาดเสนผานศนยกลางของอนภาคและเกดภาพปรากฏเปนรปแบบการเล ยวเบนเเบบพารฟลด (far field diffraction pattern) ทอปกรณวดแสง

3.1.3 การศกษาประสทธภาพของอนภาคคอมโพสตในการเกบเกยวเซลลสาหราย

3.1.3.1 การเพาะเลยงสาหรายขนาดเลกและศกษาผลของระยะการเจรญเตบโต สายพนธสาหรายทใชในการทดลอง คอ Chlorella sp. TISTR 8236 ซงไดรบความ

อนเคราะหจากสถาบนวจยวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงประเทศไทย (วว.) มขนาดประมาณ 5-8 ไมโครเมตร เพาะเลยงสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ในอาหาร BG-11 (ตารางท 3.1 และ 3.2) โดยใชเซลลเรมตน 0.075 กรมตอลตร ศกษาระยะการเจรญเตบโตโดยการท าการเกบเกยวเซลลทกๆ 2 วน วดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร และสรางกราฟอตราการเจรญเตบโตเพอหาชวง late log phase

Ref. code: 25605809032062JIW

34

ภาพท 3.1 สาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ตารางท 3.1 สตรอาหาร BG-11

สารเคม ความเขมขนสดทาย

(กรมตอลตร)

น าหนกของสาร

(กรมตอลตร)

ปรมาตรท ใชตอลตร

หมายเลข stock

NaNO3 1.5 - 1.5 กรม

K2HPO4 0.04 40 1 มลลลตร Stock I MgSO4.7H2O 0.075 75 1 มลลลตร Stock II

CaCl2.2H2O 0.036 36 1 มลลลตร Stock III

Citric acid 6.56×10-3 6.56 1 มลลลตร Stock IV Ferric ammonium citrate 6.0×10-3 6 1 มลลลตร Stock V

EDTA 1.04×10-3 1.04 1 มลลลตร Stock VI

Na2CO3 0.02 20 1 มลลลตร Stock VII Trace metal mix A5 - - 1 มลลลตร -

Ref. code: 25605809032062JIW

35

ตารางท 3.2 สตรธาตอาหาร Trace metal mix A5

สารเคม ความเขมขนสดทาย (กรมตอลตร)

ปรมาณสารทใชตอลตร

H3BO3 - 2.86 กรม

MnCl2.4H2O - 1.81 กรม ZnSO4.7H2O - 0.22 กรม

Na2MoO4.2H2O - 0.39 กรม

CuSO4.5H2O 0.079 1 มลลลตร Co(NO3)2.6H2O 0.0494 1 มลลลตร

3.1.3.2 การศกษาการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนทแตกตางกน น าสาหรายทเพาะเลยงในอาหาร BG-11 ในชวง late log phase วดคาพเอช

เรมตน และวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร บนทกคาทได ศกษาปรมาณอนภาคแมเหลกทใชในการเกบเกยวเบองตน โดยเตมอนภาคแมเหลก ปรมาณ 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร ลงในสารแขวนลอยสาหราย ผสมใหเขากนดวยเครองผสมสารละลาย (vortex mixer) น าแทงแมเหลกขนาดเลกมาดดเซลลสาหราย น าสวนใสไปวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร บนทกคาทไดและค านวณประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล เพอเลอกปรมาณอนภาคแมเหลกทเหมาะสม จากนนเตมอนภาคคอมโพสตทสงเคราะหรวมกบแปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทตงแต 0.22 ถง 0.91 ลงในสารแขวนลอยสาหราย ในปรมาณทเทากน ใชแทงแมเหลกดดเซลลสาหรายออก และน าสวนใสไปวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร ท าการทดลองซ า 3 ครง และค านวณประสทธภาพในการเกบเกยวดงสมการท 3.1

ประสทธภาพการเกบเกยวเซลล (%) =(ODi - ODf /ODi) × 100 (3.1)

เมอ ODi คอ คาการดดกลนแสงท 750 นาโนเมตรของเซลลสาหรายกอนการเกบเกยว ODf คอ คาการดดกลนแสงท 750 นาโนเมตรของเซลลสาหรายหลงจากการเกบเกยวเซลล

Ref. code: 25605809032062JIW

36

3.1.3.3 การศกษาคาพเอชทเหมาะสมตอประสทธภาพการเกบเกยวเซลลสาหราย

น าสาหรายทเพาะเลยงในชวง late log phase มาปรบคาพเอชตงแต 4 ถง 10 โดยใชกรดอะซตรกและโซเดยมไฮดรอกไซด วดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร เตมอนภาคแมเหลกปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร แยกเซลลสาหรายดวยแทงแมเหลกขนาดเลก วดคาการดดกลนแสงของสวนใสทความยาวคลน 750 นาโนเมตรหลงการเกบเกยวเซลล ท าการทดลองซ า 3 ครง บนทกผลการทดลองและน ามาค านวณหาประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล ดงสมการท 3.1

3.1.3.4 การศกษาปรมาณของอนภาคคอมโพสตตอการเกบเกยวเซลลสาหราย น าสาหรายทเพาะเลยงในชวง late log phase ปรบพเอชทเหมาะสมตอการเกบเกยวเซลลสาหราย และวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร ท าการเตมอนภาคคอมโพสตตงแต 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร เตมลงสารแขวนลอยเซลลสาหราย 10 มลลลตร ความเรว 120 ผสมใหเขากนดวยเครองผสมสารละลาย (vortex mixer) เปนเวลา 2 นาท ท าการแยกเซลลสาหรายโดยแทงแมเหลกขนาดเลก และน าสวนใสหลงจากการแยกเซลลออกไปวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร ท าการทดลองซ า 3 ครง บนทกผลการทดลองและน ามาค านวณหาประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล ดงสมการท 3.1

3.1.3.5 การวเคราะหขอมลทางสถต น าขอมลมาหาคาเฉลยและสวนเบยงเบนมาตรฐาน และน าผลทไดไปเปรยบเทยบทางสถต

เพอวเคราะหหาความแตกตางของคาเฉลย (Analysis of variance, ANOVA) และ Tukey,s HSD test

3.1.4 การศกษาระยะเวลาในการเกบเกยวเซลลสาหราย

ศกษาระยะเวลาการเกบเกยวเซลลสาหรายทพเอชตางๆ โดยเตมอนภาคคอมโพสตลงในสารแขวนลอยสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ความเขมขน 1 กรมตอลตร ปรบคาพเอชตงแต 4 ถง 10 ก าหนดระยะเวลาในการดดซบดงน 0 0.5, 1, 2, 3, และ 5 นาท น าสวนใสไปวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร น าคาทไดมาพลอตกราฟหาระยะเวลาทเหมาะสมตอการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236

Ref. code: 25605809032062JIW

37

3.1.5 การศกษาไอโซเทอมของการดดซบ ศกษาไอโซเทอมการดดซบของสาหรายและอนภาคคอมโพสตทใชในการเกบเกยว

เซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 เพอศกษารปแบบการดดซบ เตรยมเซลลสาหรายทความเขมขน 0.2 ถง 2 กรมตอลตร เตมอนภาคคอมโพสต ลงในสารแขวนลอยสาหราย ผสมใหเขากนดวยเครองผสมสารละลาย (vortex mixer) ใชแทงแมเหลกดดอนภาคคอมโพสต น าสวนใสไปวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร บนทกผลการทดลองและน าคาทไดมาค านวณรปแบบการดดซบ โดยพจารณาคา R2 ทค านวณไดจากแบบจ าลองการดดซบของแลงเมยร และแบบจ าลองการดดซบของฟรนดช ดงสมการท 3.2 และ 3.3

แบบจ าลองการดดซบของแลงเมยร (Langmuir Adsorption Isotherm)

𝐶𝑒

𝑞𝑒=

1

𝐾𝑞𝑚+

𝐶𝑒

𝑞𝑚 (3.2)

เมอ qe คอ ปรมาณของตวถกดดซบตอน าหนกของตวดดซบทสภาวะสมดล (กรมตอกรมของตวดดซบ)

qm คอ ปรมาณสงสดทสามารถดดซบบนผวของตวดดซบ

k คอ คาคงทการดดซบของแลงเมยร c คอ ความเขมขนของตวดดซบในสารละลาย (กรมตอลตร)

แบบจ าลองการดดซบของฟรนดช (Freundlich Adsorption Isotherm)

𝑙𝑜𝑔𝑞 = 𝑙𝑜𝑔𝐾 + 1

𝑛 𝑙𝑜𝑔𝐶 (3.3)

เมอ qe คอ ปรมาณของตวถกดดซบตอน าหนกของตวดดซบทสภาวะสมดล (กรมตอกรมของตวดดซบ)

qm คอ ปรมาณสงสดทสามารถดดซบบนผวของตวดดซบ

k คอ คาคงทของฟรนดซ c คอ ความเขมขนของตวดดซบในสารละลาย (กรมตอลตร) n คอ คาคงทของฟรนดซทอธบายถงความเขมขนของการดดซบ

Ref. code: 25605809032062JIW

38

3.1.6 การศกษาคาพเอชทเหมาะสมตอการชะเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสต หลงจากการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยใชอนภาคคอมโพสตปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร ทพเอชทเหมาะสม เทสวนใสทวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตรแลวออก เตมสารละลายทปรบพเอชทคาพเอชตาง ๆ ตงแต 2 ถง 12 น าไป vortex เปนเวลา 2 นาท และใชแทงแมเหลกดดอนภาคคอมโพสตออก และวดคาการดดกลนแสงของสารละลายทความยาวคลน 750 นาโนเมตร บนทกผลการทดลองและน ามาค านวณหาประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล ดงสมการท 3.4

ประสทธภาพการแยก (%) = (ODf/ODi) × 100% (3.4)


Ref. code: 25605809032062JIW

บทท 4 ผลการวจยและอภปรายผล

การศกษาประสทธภาพการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยอนภาคคอมโพสต แบงการทดลองออกเปน 5 สวน ไดแก สวนท 4.1 การดดแปรและคณสมบตของแปงมนส าปะหลงประจบวก สวนท 4.2 การสงเคราะหและคณสมบตของอนภาคคอมโพสต สวนท 4.3 ประสทธภาพการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยใชอนภาคคอมโพสต สวนท 4.4 ไอโซเทอมการดดซบเซลลสาหรายโดยอนภาคคอมโพสต และสวนท 4.5 การแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสต ซงมรายละเอยดผลการวจยดงน

4.1 การดดแปรและคณสมบตของแปงมนส าปะหลงประจบวก

แปงมนส าปะหลงประจบวก เปนแปงทผานการดดแปรทางเคมเพอใหมประจโดยรวมเปนบวก โดยอาศยการท าปฏกรยาระหวางแปงมนส าปะหลงดบกบสารเคมทใหประจบวก ซงในการทดลองนคอสารไกลซดลไตรเมทลแอมโมเนยมคลอไรด (glycidyltrimethyl ammonium chloride: GTMAC) GTMAC จะแตกตวใหหมควอเทอนารแอมโมเนยม (quaternary ammonium) และแทนทหมไฮดรอกซล (-OH) บนโมเลกลของกลโคส แปงประจบวกทสงเคราะหไดจะมลกษณะและคณสมบตเปลยนแปลงไปจากเดมตามคาระดบการแทนท (degree of substitution: DS)

งานวจยนไดดดแปรแปงมนส าปะหลงดบใหเปนแปงมนส าปะหลงประจบวก โดยแปรผนปรมาณของ GTMAC พรอมทงศกษาคณสมบตของแปงมนส าปะหลงประจบวกทดดแปรได ไดแก การศกษาคาระดบการแทนท ศกษาโครงสรางและหมฟงกชนของแปงมนส าปะหลงประจบวก ตรวจสอบสณฐานวทยาของแปงมนส าปะหลงประจบวกโดยใชกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด และคาศกยซตาของแปงมนส าปะหลงประจบวก เพอน าแปงมนส าปะหลงประจบวกมาสงเคราะหรวมกบอนภาคแมเหลกเปนอนภาคคอมโพสตส าหรบใชในการเกบเกยวเซลลสาหรายตอไป

Ref. code: 25605809032062JIW

40

4.1.1 ระดบการแทนทของหมไฮดรอกซลบนหนวยแอนไฮโดรกลโคสของแปงมนส าปะหลงประจบวก

จากการน าแปงมนส าปะหลงดบมาท าปฏกรยาดวย GTMAC โดยแปรผนอตราสวนของ GTMAC:AGU ตงแต 0.5 ถง 7 พบวาระดบการแทนทของหมไฮดรอกซลมคาตงแต 0.22 ถง 0.91 (ตารางท 4.1) โดยอตราสวน GTMAC:AGU เทากบ 0.5 จะมคาระดบการแทนทเทากบ 0.22 อตราสวน GTMAC:AGU เทากบ 1 มคาระดบการแทนทเทากบ 0.54 อตราสวน GTMAC:AGU เทากบ 1.5 มคาระดบการแทนทเทากบ 0.60 อตราสวน GTMAC:AGU เทากบ 2 มคาระดบการแทนทเทากบ 0.62 อตราสวน GTMAC:AGU เทากบ 3 มคาระดบการแทนทเทากบ 0.76 อตราสวน GTMAC:AGU เทากบ 5 มคาระดบการแทนทเทากบ 0.82 และอตราสวน GTMAC:AGU เทากบ 7 มคาระดบการแทนทเทากบ 0.91 ตามล าดบ โดยการเพมอตราสวนของสาร GTMAC เปนการเพมโอกาสให GTMAC เขาท าปฏกรยากบหมไฮดรอกซลของโมเลกลของแปงไดมากขน ซงท าใหคาระดบการแทนทเพมขน อยางไรกตามแมวาคาระดบการแทนทเพมขนแตคาประสทธภาพของปฏกรยาลดลง ดงนนปรมาณของสาร GTMAC ทเพมขนไมไดท าใหประสทธภาพในการเกดปฏกรยาเพมขนและปฏกรยาการแทนทของหมไฮดรอกซลบนหนวยแอนไฮโดรกลโคสของแปงมนส าปะหลงแสดงดงภาพท 4.1 (ภาพท 4.1)

จากผลการทดลองจะเหนไดวาเมอเพมความเขมขนของ GTMAC จะท าใหเกดการแทนทของหมไฮดรอกซลในแปงมนส าปะหลงเพมขน และคาการเพมขนของการแทนทไมไดมสดสวนสมพนธกบอตราสวนของ GTMAC:AGU ทเพมขน ซงสอดคลองกบรายงานของ Wang และคณะ (2009) ทดดแปรแปงขาวโพดดวยการเตม GTMAC หรอเรยกอกชอวา 2,3-อพอกซโพรพลไตรเมลทลแอมโมเนยมคลอไรด (2 ,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride) ในอตราสวนของ GTMAC:AGU เทากบ 2 ถง 8 โดยท าปฏกรยาเปนเวลา 6 ชวโมงทอณหภม 60 องศาเซลเซยส พบวาแปงขาวโพดประจบวกทดดแปรไดมคาระดบการแทนทตงแต 0.98 ถง 1.37 นอกจากนยงเคยมรายงานการดดแปรแปงประจบวกจากแปงมนฝรง แปงขาวโอต และแปงมนส าปะหลง โดย Kavaliauskaite และคณะ (2008) ไดดดแปรแปงมนฝรงดวยการเตมสาร GTMAC ในอตราสวน GTMAC:AGU เทากบ 1 ทอณหภม 45 องศาเซลเซยส เปนเวลา 48 ชวโมง พบวาแปงมนฝรงประจบวกทไดมคาระดบการแทนทสงสดเทากบ 0.81 Liu และคณะ (2010) ไดดดแปรแปง (starch) โดยการเตมสาร 3-คลอโร-2 ไฮดรอซโพรพลไตรเมทลแอมโมเนยมคลอไรด (3-chloro-2-hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride: CHPTAC) ใน อตราส วน CHPTAC: AGU ต ง แต 0 . 6 ถ ง 1 . 4 พบว าท อ ต ราส วน CHPTAC:AGU เทากบ 1 แปงประจบวกมระดบการแทนทสงสดเทากบ 0.521 Lim และคณะ (1992) ไดดดแปรแปงขาวโอตดวยการเตมสาร CHPTAC ในอตราสวน CHPTAC:AGU เทากบ 1 ท

Ref. code: 25605809032062JIW

41

อณหภม 40 องศาเซลเซยส เปนเวลา 3 ชวโมง พบวาแปงขาวโอตมคาระดบการแทนทเทากบ 0.009 และ วนดา (2551) ผลตแปงมนส าปะหลงประจบวก โดยวธแบบเปยกและแบบแหง โดยเตมสาร CHPTAC:AGU ตงแต 0.02 ถง 0.12 พบวาวธแบบแหง ใชระยะเวลาในการท าปฏกรยา 4 ชวโมง ทอณหภม 60 องศาเซลเซยส ปรมาณ CHPTAC:AGU เทากบ 0.12 มคาระดบการแทนทเทากบ 0.07 (ตารางท 4.2) จากรายงานวจยทผานมาจะเหนไดวา ชนดของแปงทน ามาใชเปนวตถดบ ชนดของสารทใหหมควอเทอนารแอมโมเนยม อตราสวนของสารทเตมตอหนวยแอนไฮโดรกลโคส และสภาวะการท าปฏกรยามผลตอระดบการแทนทของหมไฮดรอกซลในโมเลกลของกลโคส ตารางท 4.1 คาระดบการแทนท (DS) และคาประสทธภาพของปฏกรยา (RE) ของแปงมนส าปะหลงประจบวกทมอตราสวน GTMAC:AGU ทแตกตางกน

ตวอยาง อตราสวน GTMAC:AGU ระดบการแทนท (DS) ประสทธภาพของปฏกรยา

1 0 : 1 0 0 2 0.5 : 1 0.22 44.00

3 1 : 1 0.54 54.00

4 1.5 : 1 0.60 40.00 5 2 : 1 0.62 31.00

6 3 : 1 0.76 25.33

7 5 : 1 0.82 16.40 8 7 : 1 0.91 13.00

Ref. code: 25605809032062JIW

42

ภาพท 4.1 ปฏกรยาการสงเคราะหแปงประจบวก

Ref. code: 25605809032062JIW

43

ตารางท 4.2 การดดแปรแปงประจบวกแตละชนด และคาระดบการแทนทของหมไฮดรอกซล

ชนดของแปง สารเคม อณหภม (องศา

เซลเซยส)

เวลา (ชวโมง)

อตราสวนสารตอ หนวย

กลโคส (AGU)

คาระดบการแทนท

(DS)

อางอง

ขาวโพด glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC) 60 6 2 0.98 Wang et al., 2009

ขาวโพด glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC) 60 6 8 1.37 Wang et al., 2009

ขาวโพด glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC) 80 2 3 0.99 Wang and Xie, 2010

มนฝรง glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC) 45 48 1 0.81 Kavaliauskaite et al., 2008

ขาวโอต 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride (CTA)

40 3 1 0.009 Lim et al., 1992

มนส าปะหลง 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride (CHPTAC)

60 4 0.12 0.07 วนดา, 2551

มนส าปะหลง glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC) 60 6 2 0.62 งานวจยน

มนส าปะหลง glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC) 60 6 7 0.91 งานวจยน

Ref. code: 25605809032062JIW

44

4.1.2 การวเคราะหโครงสรางและหมฟงกชนของแปงมนส าปะหลงประจบวกโดยเทคนค Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)

จากการว เคราะหหม ฟงกชนของแปงมนส าปะหลงประจบวกโดย เทคนค Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) พบวาสเปกตรม FTIR ของ แปงมนส าปะหลงดบ พบแถบการสนหรอพกของหมฟงกชนหลกในโครงสรางของแปงทต าแหนงเลขคลนตางๆ ดงน ทเลขคลน 1026 เซนตเมตร-1 เปนพกสญญาณของ C–O stretching ทต าแหนงเลขคลน 1154 เซนตเมตร-1 เปนพกของ C–O stretching ทต าแหนงเลขคลน 2926 เซนตเมตร-1 เปนพกของ C-H stretching และทต าแหนงเลขคลน 3414 เซนตเมตร-1 เปนพกของหมไฮดรอกซล (-OH) สวนแปงมนส าปะหลงประจบวกทมระดบการแทนทตงแต 0.22, 0.54, 0.60, 0.62, 0.76, 0.82 และ 0.91 ตามล าดบ มพกสญญาณของ C–O stretching ทต าแหนงเลขคลน 1026 เซนตเมตร-1 และ 1154 เซนตเมตร-1 ซงเปนพกโดยทวไปของหนวยแอนไฮโดรกลโคสของแปง (Wang et al., 2009) พกท 3400 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ O-H หรอหมไฮดรอกซล และพกสญญาณ C-H stretching ทต าแหนงเลขคลน 2926 เซนตเมตร-1 นอกจากนในแปงทมระดบการแทนทเทากบ 0.62, 0.76, 0.82 และ 0.91 พบพกทต าแหนงเลขคลน 1482 เซนตเมตร-1 ซงเปนสญญาณของ C-N stretching (ภาพท 4.2)

เมอเปรยบเทยบสเปกตรม FTIR ของแปงมนส าปะหลงดบ และแปงมนส าปะหลงประจบวก (ตารางท 5) จะพบวาแปงมนส าปะหลงประจบวกทมระดบการแทนทเทากบ 0.62, 0.76, 0.82 และ 0.91 มแถบการสนเพมขนทต าแหนงเลขคลน 1482 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-N stretching ซงแสดงถงหมควอเทอนารแอมโมเนยม โดยหมควอเทอนารแอมโมเนยมเปนหมทพบในสารทใหประจบวก โดยในงานวจยนกคอสาร GTMAC จากผลการทดลองการวเคราะหหมฟงกชนของแปงมนส าปะหลงประจบวกจงสามารถยนยนการเกดพนธะระหวางแปงมนส าปะหลงและ GTMAC

ผลจากการวเคราะหหมฟงกชนแปงมนส าปะหลงประจบวกพบวาสอดคลองกบการรายงานของ Wang และคณะ (2009) ทดดแปรแปงขาวโพดดวยสาร GTMAC หรอเรยกอกชอวา 2,3-อพอกซโพรพลไตรเมลทลแอมโมเนยมคลอไรด รายงานวาพบพกทต าแหนงเลขคลน 1154, 1121, และ 1017 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของของ C–O stretching ซงพบในหนวยแอนไฮโดรกลโคส พกทต าแหนงเลขคลน 2926 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-H stretching และพกของหมไฮดรอกซลซงปรากฏทต าแหนงเลขคลน 3414 เซนตเมตร-1 สวนแปงขาวโพดประจบวกพบพกคลายกบแปงขาวโพดดบ และพบแถบการสนเพมขนทต าแหนงเลขคลน 2932 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-H stretching และพกทต าแหนงเลขคลน 1493 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-N stretching ซงเปนพกของหม ควอเทอนารแอมโนเนยม โดยพกทต าแหนงเลขคลน 1493 เซนตเมตร-1 สามารถยนยนการการเกดการแทนทของประจบวกบนโครงสรางหลกของแปงได จากรายงานการทดลองของ Wang และ Xie

Ref. code: 25605809032062JIW

45

(2010) ทวเคราะหหมฟงกชนของแปงขาวโพดประจบวกทถกดดแปรดวยสาร GTMAC ผลการทดลองพบวาสเปกตรม FTIR ของแปงขาวโพดดบพบพกของหมฟงกชนดงน พกทต าแหนงเลขคลน 1159, 1084 และ 993 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C–O stretching ซงพบในหนวยแอนไฮโดรกลโคส สเปกตรม FTIR ของสาร GTMAC พบพกทต าแหนงเลขคลน 3452 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ O-H stretching ของโมเลกลของน าทยงคงเหลออยหลงจากการท าแหง พกทต าแหนงเลขคลน 1485 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-N stretching พกทต าแหนงเลขคลน 3024 และ 1261 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-H stretching และหมอพอกซอเทอร (epoxy ether) ตามล าดบ และสเปกตรม FTIR ของแปงขาวโพดประจบวก พบทต าแหนงเลขคลน 1482 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-N stretching ซงไมพบในแปงขาวโพดดบ จงสามารถยนยนการเกดพนธะบนโครงสรางหลกของแปง และรายงานของ Pal และคณะ (2005) ทวเคราะหหมฟงกชนของแปงประจบวก ทถกดดแปรดวยสาร CHPTAC พบวาสเปกตรม FTIR ของแปงดบ ปรากฏพกทต าแหนงเลขคลน 3328 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของหม ไฮดรอกซล (-OH) พกทต าแหนงเลขคลน 1152 และ 2907 เซนตเมตร -1 เปนสญญาณของ C–O stretching และ C–H stretching ตามล าดบ พกทต าแหนงเลขคลน 1089 และ 1008 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ CH2-O-CH2 stretching สเปกตรม FTIR ของสาร CHPTAC พบพกทต าแหนงเลขคลน 3445 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ O-H stretching ทต าแหนงเลขคลน 2910 และ 1400 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-H stretching และ C-N stretching ตามล าดบ นอกจากนยงพบพกทต าแหนงเลขคลน 675 เซนตเมตร-1 ซงเปนสญญาณของ C-Cl สวนผลสเปกตรม FTIR ของแปงประจบวก พบพกทต าแหนงเลขคลน 3330 เซนตเมตร-1 เปนพกของ O-H stretching พกทต าแหนงเลขคลน 2916 และ 1161 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C–H stretching และ C–O stretching ตามล าดบ พกทต าแหนงเลขคลน 1089 และ 1000 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ CH2-O-CH2 stretching นอกจากนนยงพบพกทต าแหนงเลขคลน 1404 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-N stretching ซงไมพบพกทต าแหนงนในแปงดบ สญญาณของ C-N stretching ทเกดขน สามารถยนยนการเกดพนธะบนโครงสรางหลกของแปงได

จากผลการวเคราะหหมฟงกชนของแปงมนส าปะหลงประจบวกพบวาแปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.62, 0.76, 0.82 และ 0.91 มหมฟงกชนทเปลยนแปลงไปจากแปงมนส าปะหลงดบ โดยสเปกตรม FTIR ของแปงมนส าปะหลงประจบวกดงกลาว จะพบพกสญญาณของ C–O stretching, C-H stretching, O-H stretching และ C-N stretching ซ งแสดงถงหม ควอเทอนารแอมโมเนยม หมควอเทอนารทเกดขนจงยนยนการถกแทนทของหมไฮดรอกซลบนหนวยแอนไฮโดรกลโคสของแปงมนส าปะหลง (ตารางท 4.3)

Ref. code: 25605809032062JIW

46

ภาพท 4.2 อนฟราเรดสเปกตรม (FTIR) ของ (ก) แปงมนส าปะหลงดบ (Native cassava starch), (ข) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.22), (ค) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.54), (ง) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.60), (จ) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.62), (ฉ) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.76), (ช) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.82), และ (ซ) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.91)

1482

1154 1026

2926

3400

ซ)

ช)

ฉ)

จ)

ง) ค)

ข) ก)

Ref. code: 25605809032062JIW

47

ตารางท 4.3 เลขคลนของแปงมนส าปะหลงดบและแปงมนส าปะหลงประจบวก

ประเภทของแปง -OH stretching

(เซนตเมตร -1)

-CO stretching (เซนตเมตร -1)

-CH stretching (เซนตเมตร -1)

-CN stretching

(เซนตเมตร -1)

แปงมนส าปะหลงดบ 3414 1000 1150

2926 -

แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.22)

3400 1026 1154

2926 -


3400 1026 1154

2926 -


3400 1026 1154

2926 -


3400 1026 1154

2926 1482


3400 1026 1154

2926 1482


3400 1026 1154

2926 1482


3400 1026 1154

2926 1482

แปงขาวโพดประจบวก(Wang et al., 2009)

3414 1121 1154

2932 1493

แปงขาวโพดประจบวก (Wang and Xie, 2010)

3452 1083 1159

- 1482

แปงประจบวก (Pal et al., 2005)

3330 1152 2916 1404

Ref. code: 25605809032062JIW

48

4.1.3 การวเคราะหสณฐานวทยาของแปงมนส าปะหลงประจบวก จากการวเคราะหลกษณะทางสณฐานวทยาของแปงมนส าปะหลงดบและแปงมนส าปะหลงประจบวกโดยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด เพอดการเปลยนแปลงทางกายภาพอนเนองมาจากการดดแปรทางเคมของแปงมนส าปะหลง พบวาแปงมนส าปะหลงดบมลกษณะเปนเมดทรงกลมและทรงหลายเหลยม มขนาดตงแต 5 ถง 17 ไมโครเมตร (ภาพท 4.3ก) สวนแปงมนส าปะหลงประจบวกทมระดบการแทนทเทากบ 0.22, 0.54 และ 0.60 จะมลกษณะเปนแผนและเสนแบนซอนทบกนหลายๆ ชนและแปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.62, 0.76, 0.82 และ 0.91 สณฐานวทยาของแปงจะมลกษณะเปนเสนสายและมการพองตวของแปง (ภาพท 4.3ข-4.3ซ)

เมอเปรยบเทยบสณฐานวทยาของแปงมนส าปะหลงดบและแปงมนส าปะหลงประจบวกพบวาแปงมนส าปะหลงประจบวกมลกษณะทเปลยนแปลงไปจากแปงมนส าปะหลงดบ เนองจากโครงสรางของโมเลกลแปงถกท าลาย ซงเกดจากการเกดปฏกรยาการแทนทของหมประจบวก (cationization) ท าใหพนธะไฮโดรเจนในโมเลกลของแปงลดลง โครงสรางของแปงจงมลกษณะเปนเสนสายและรวมตวเปนแผน และมการพองตวของโมเลกลแปง (Wang et al., 2009; Wang and Xie, 2010)

จากผลการวเคราะหสณฐานวทยาของแปงมนส าปะหลงประจบวกพบวาสอดคลองกบรายงานของ Wang และคณะ (2009) ทวเคราะหสณฐานวทยาของแปงขาวโพดดบและแปงขาวโพดประจบวกทถกดดแปรดวยสาร GTMAC พบวาแปงขาวโพดดบ มลกษณะเปนเมดทรงกลม และทรงหลายเหลยม สวนแปงขาวโพดประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.54 โครงสรางของแปงเปลยนแปลงไปบางสวน มการแตกตวออกของเมดแปง และแปงขาวโพดประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 1.35 พบวาโครงสรางของแปงขาวโพดเปลยนแปลงไป โดยมลกษณะเปนแผน เชนเดยวกบทพบในแปงมนส าปะหลงประจบวกทดดแปรไดในงานวจยน จากรายงานของ Wang และ Xie (2010) ทวเคราะหสณฐานวทยาของแปงขาวโพดดบและแปงขาวโพดประจบวกทดดแปรดวยสาร GTMAC พบวาแปงขาวโพดดบมลกษณะเปนเมดทรงกลมและทรงหลายเหลยม สวนแปงขาวโพดประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.99 มลกษณะเปนแผนและมผวขรขระ และจากรายงานของ วนดา (2551) ทวเคราะหสณฐานวทยาของแปงมนส าปะหลงประจบวกทดดแปรดวยสาร CHPTAC โดยวธแบบเปยกและแบบแหง โดยวเคราะหสณฐานวทยาภายใตกลองจลทรรศนแบบแสงธรรมดา พบวาแปงมนส าปะหลงดบมลกษณะกลมมนและมปลายตดดานหนง สวนแปงมนส าปะหลงประจบวกทผลตดวยวธแบบเปยกมลกษณะคลายกบแปงมนส าปะหลงดบ และในแปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทสงเทากบ 0.07 พบวาลกษณะของแปงเปลยนแปลงไปบางสวน

Ref. code: 25605809032062JIW

49

เนองจากโครงสรางของโมเลกลแปงถกท าลายมากขน และความสามารถในการเบยงเบนแสงโพลาไรซลดลง สวนแปงมนส าปะหลงประจบวกทผลตดวยวธการแบบแหง พบวามลกษณะเปลยนแปลงไปจากแปงมนส าปะหลงดบอยางเหนไดชด โดยจะมการบวมตวและพองตวมากกวาแปงมนส าปะหลงดบ และสามารถในการเบยงเบนระนาบแสงโพลาไรซจะนอยลงเมอคาระดบการแทนทของแปงสงขน

จากผลการวเคราะหสณฐานวทยาของแปงมนส าปะหลงดบและแปงมนส าปะหลงประจบวกและรายงานวจยทผานมาแสดงใหเหนวาอตราสวนของสารเคมทใหประจบวกทใชในการดดแปรแปงมผลตอสณฐานวทยาของแปง โดยท าใหโครงสรางของแปงเปลยนแปลงไปเปนสายและมการพองตวของโมเลกลแปง นอกจากนคาระดบการแทนททเพมขนของแปงมนส าปะหลงประจบวก ซงเกดจากการแทนทของหมประจบวก ท าใหโครงสรางโมเลกลของแปงถกท าลายและเปลยนแปลงไปอยางเหนไดชดเมอเปรยบเทยบกบแปงดบ

Ref. code: 25605809032062JIW

50

ค ง

ก ข

จ ฉ

ช ซ

Ref. code: 25605809032062JIW

51

ภาพท 4.3 สณฐานวทยาภายใตกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (ก) แปงมนส าปะหลงดบ (Native cassava starch), (ข) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.22), (ค) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.54), (ง) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.60), (จ) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.62), (ฉ) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.76), (ช) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.82), และ (ซ) แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.91) (ก=500 เทา, ข-ช=100 เทา)

4.1.4 การวเคราะหคาศกยซตาของแปงมนส าปะหลงประจบวก จากการวเคราะหคาศกยซตาของแปงมนส าปะหลงดบและแปงมนส าปะหลงประจบวกทคาพ

เอชตงแต 2 ถง 12 พบวาแปงมนส าปะหลงดบมคาศกยซตาเปนลบ โดยมคาศกยซตาอยในชวง -0.21 ถง -0.42 มลลโวลต แปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.22 มคาศกยซตาอยในชวง +4.36 ถง +5.43 มลลโวลต แปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.54 มคาศกยซตาอยในชวง +5.08 ถง +10.55 มลลโวลต แปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.60 มคาศกยซตาอยในชวง +19.10 ถง +25.97 มลลโวลต แปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.62 มคาศกยซตาอยในชวง +21.10 ถง +25.80 มลลโวลต แปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.76 มคาศกยซตาอยในชวง +35.50 ถง +47.73 มลลโวลต แปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.82 มคาศกยซตาอยในชวง +37.10 ถง +40.53 มลลโวลต และแปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.91 มคาศกยซตาอยในชวง +35.80 ถง +42.37 มลลโวลต (ภาพท 4.4) เมอเปรยบเทยบคาศกยซตาของแปงมนส าปะหลงดบและแปงมนส าปะหลงประจบวกพบวาแปงทผานการดดแปรดวยสารทใหประจบวก มประจเปนบวกและมคาศกยซตาเพมขนเมอมการเตมสาร GTMAC เพมมากขนหรอมคาระดบการแทนทมากขน

จากผลการทดลองจะเหนไดวาแปงมนส าปะหลงประจบวกทมระดบการแทนททแตกตางกนมคาศกยซตาแตกตางกน โดยคาศกยซตา คอ คาความตางศกยระหวางศกยไฟฟาบรเวณพนผวของอนภาคกบศกยไฟฟาในชนสารละลาย ซงสามารถใชท านายการกระจายตวของอนภาคได โดยอนภาคทมคาศกยซตาเปนบวกหรอลบมากๆ เกดการหกลางตอกนและเกดเสถยรภาพการกระจายตว และหากอนภาคมคาศกยซตาเปนบวกหรอลบนอย อนภาคจะไมเกดเสถยรภาพการกระจายตวหรอเกดการรวมกน จากผลการทดลองพบวาแปงมนส าปะหลงประจบวกทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.76, 0.82 และ 0.91 มคาศกยซตามากกวาชวง ± 30 มลลโวลต แสดงวาแปงมนส าปะหลงประจบวกดงกลาวเกดเสถยรภาพของการกระจายตว สวนแปงมนส าปะหลงดบและแปงมนส าปะหลงทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.22, 0.54, 0.60 และ 0.62 มคาศกยซตาอยในชวง ± 30 มลลโวลต แสดง

Ref. code: 25605809032062JIW

52

วาแปงมนส าปะหลงดงกลาวไมเกดเสถยรภาพการกระจายตวหรอเกดการรวมตว อยางไรกตามคาศกยซตาสามารถเปลยนแปลงไดเมอคาพเอชหรอปรมาณไอออนในสารละลายเปลยนแปลงไป

ภาพท 4.4 คาศกยซตาของแปงมนส าปะหลงดบและแปงมนส าปะหลงประจบวกทมระดบการแทนท

ทแตกตางกน (สญลกษณ ● แทนแปงมนส าปะหลงดบ; สญลกษณ ○ แทนแปงมนส าปะหลงประจ

บวก (DS=0.22); สญลกษณ ▼ แทนแปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.54) ; สญลกษณ △แปงมน

ส าปะหลงประจบวก (DS=0.60); สญลกษณ ■ แทนแปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.62);

สญลกษณ □ แทนแปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.76); สญลกษณ ◆ แทนแปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.82); สญลกษณ ◇ แทนแปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.91))

Ref. code: 25605809032062JIW

53

4.2 การวเคราะหคณสมบตของอนภาคคอมโพสต อนภาคแมเหลก หมายถง สารทมสภาพเปนแมเหลก ซงจากการทอะตอมมจ านวนอเลกตรอนทมสปนขนและลงไมเทากนท าใหโมเมนตแมเหลกมคาไมเทากบศนย (ฐตรตน, 2556) อนภาคคอมโพสต หมายถง วสดทประกอบดวยวสด 2 ประเภทขนไปโดยทองคประกอบทางเคมแตกตางกนและจะตองไมละลายเปนเนอเดยวกน ซงอาจเกดจากการผสมหรอการสรางพนธะ โดยในงานวจยน อนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตจะมความหมายดงน อนภาคแมเหลก คอวสดทมสมบตทางแมเหลก ทไดจากกระบวนการผสมระหวางสารประกอบเกลอเฟอรรส (Fe2+) และเกลอเฟอรรก (Fe3+) สวนอนภาคคอมโพสต คอคอมโพสตของอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวก เนองจากคณสมบตของอนภาคแมเหลกทสามารถเคลอนทตามแรงแมเหลก และคณสมบตของพนผวทสามารถดดแปลงได อนภาคคอมโพสตจงถกสงเคราะหขนเพอใชในการปรบปรงประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย โดยการสงเคราะหรวมกบแปงมนส าปะหลงประจบวกเพอเพมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย งานวจยนจงไดสงเคราะหและศกษาคณสมบตของอนภาคคอมโพสต ดงตอไปน

4.2.1 การวเคราะหโครงสรางและหมฟงกชนของอนภาคคอมโพสตโดยเครอง Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) จากการวเคราะหโครงสรางและหมฟงกชนของอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสต โดย

เทคนค FTIR พบวาสเปกตรมของอนภาคแมเหลกมสญญาณของ Fe-O ทเลขคลน 580 เซนตเมตร-1

ซงแสดงถงความเปนอนภาคแมเหลก สวนอนภาคคอมโพสตพบสญญาณของพนธะ Fe-O ท 584 เซนตเมตร-1 ซงเปนสญญาณของอนภาคแมเหลก สญญาณของ N-H bending ทเลขคลน 1654 เซนตเมตร-1 สญญาณของ C-O stretching ทเลขคลน 1028 เซนตเมตร-1 และทเลขคลน 1154 เซนตเมตร-1 ซงอยในต าแหนงทใกลเคยงกบสญญาณ N-H bending และ C-O stretching ของแปงมนส าปะหลงประจบวก ทเลขคลน 1651 เซนตเมตร-1 และ 1025 เซนตเมตร-1 ตามล าดบ นอกจากนยงพบพกทต าแหนงเลขคลนประมาณ 3400 เซนตเมตร-1 ซงเปนสญญาณของหมไฮดรอกซล (-OH) (ภาพท 4.5) เมอเปรยบเทยบสเปกตรม FTIR ของอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตจะพบวาอนภาคคอมโพสตมแถบการสนเพมขนทต าแหนงเลขคลน 1028 เซนตเมตร-1 และ1154 เซนตเมตร-1 ซงเปนสญญาณของ C-O stretching และทต าแหนงเลขคลน 3400 เซนตเมตร-1 ซงเปนสญญาณของหมไฮดรอกซลทเกดจากพนธะของผวอนภาคแมเหลกและโมเลกลของน า ซงซอนทบกบพกของหมไฮดรอกซลของแปง นอกจากนการดดกลนแสงของพกชวง 3400 เซนตเมตร-1 ทเปนพกของหมไฮดรอก

Ref. code: 25605809032062JIW

54

ซล ลดลงอาจเกดจากการสญเสยหมไฮดรอกซลในการเกดพนธะระหวางอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวก (ภาวณ, 2555)

ผลจากการวเคราะหหมฟงกชนของอนภาคคอมโพสตพบวาคลายกบรายงานของ Hu และคณะ (2014) ทวเคราะหหมฟงกชนของอนภาคแมเหลกทสงเคราะหรวมกบพอลเอทลนอมมน (polyethylenimine: PEI) โดยเทคนค FTIR พบพกทสญญาณเลขคลน 3423 เซนตเมตร -1 และ 1633 เซนตเมตร-1 ซงเปนสญญาณของ N-H stretching และพกทเลขคลน 2926 เซนตเมตร-1 และ 2852 เซนตเมตร-1 ซงเปนสญญาณของ C-H stretching และพกทเลขคลน 590 เซนตเมตร-1 แสดงสญญาณของพนธะ Fe-O โดยพบพกเชนเดยวกบการศกษาหมฟงกชนของอนภาคคอมโพสตในงานวจยน

จากการผลการวเคราะหหมฟงกชนของอนภาคคอมโพสต พบวามหมฟงกชนทเปลยนแปลงไปจากอนภาคแมเหลก โดยสเปกตรม FTIR ของอนภาคคอมโพสตดงกลาว จะพบพกทเลขคลน 1028 เซนตเมตร-1 และ1154 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-O stretching ซงไมพบในอนภาคแมเหลก หมฟงกชนของ C-O ทเกดขนจงยนยนการเกดพนธะระหวางอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวก

1654 1154 1028

584

3400 ก)

ข)๗จ

ค)

ง)

จ)

ฉ)

ช)

ซ)

Ref. code: 25605809032062JIW

55

ภาพท 4.5 อนฟราเรดสเปกตรม (FTIR) ของ (ก) อนภาพแมเหลกเปลอย, (ข) อนภาคคอมโพสต (DS=0.22), (ค) อนภาคคอมโพสต (DS=0.54), (ง) อนภาคคอมโพสต (DS=0.60), (จ) อนภาคคอมโพสต (DS=0.62), (ฉ) อนภาคคอมโพสต (DS=0.76), (ช) อนภาคคอมโพสต (DS=0.82), และ (ซ) อนภาคคอมโพสต (DS=0.91)

4.2.2 การวเคราะหขนาดของอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสต จากการวเคราะหขนาดของอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตดวยเครองวดขนาดอนภาค

พบวาอนภาคแมเหลกมขนาดตงแต 0.2 ถง 40 ไมโครเมตร โดยมขนาด >0.2 - 1.0 ไมโครเมตร เทากบ 0.86 เปอรเซนต ขนาด >1.0 - 5.0 ไมโครเมตร เทากบ 18.27 เปอรเซนต ขนาด >5.0 - 10.0 ไมโครเมตร เทากบ 41.17 เปอรเซนต ขนาด >10.0 – 20.0 ไมโครเมตร เทากบ 30.47 เปอรเซนต ขนาด >20.0 – 40.0 ไมโครเมตร เทากบ 9.14 เปอรเซนต ตามล าดบ สวนอนภาคคอมโพสตมขนาดตงแต 0.2 ถง 127 ไมโครเมตร โดยอนภาคคอมโพสต (DS=0.22) มขนาด >0.2 - 1.0 ไมโครเมตร เทากบ 2.5 เปอรเซนต ขนาด >1.0 - 5.0 ไมโครเมตร เทากบ 27.11 เปอรเซนต ขนาด >5.0 - 10.0 ไมโครเมตร เทากบ 42.55 เปอรเซนต ขนาด >10.0 – 20.0 ไมโครเมตร เทากบ 19.32 เปอรเซนต ขนาด >20.0 – 40.0 ไมโครเมตร เทากบ 5.22 เปอรเซนต และขนาด >40.0 – 127.0 ไมโครเมตร เทากบ 6.93 เปอรเซนต และอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) มขนาด >0.2 - 1.0 ไมโครเมตร เทากบ 4.50 เปอรเซนต ขนาด >1.0 - 5.0 ไมโครเมตร เทากบ 32.41 เปอรเซนต ขนาด >5.0 - 10.0 ไมโครเมตร เทากบ 30.57 เปอรเซนต ขนาด >10.0 – 20.0 ไมโครเมตร เทากบ 18.21 เปอรเซนต ขนาด >20.0 – 40.0 ไมโครเมตร เทากบ 8.52 เปอรเซนต และขนาด >40.0 – 127.0 ไมโครเมตร เทากบ 5.79 เปอรเซนต ตามล าดบ (ภาพท 4.6) เมอเปรยบเทยบขนาดของอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตจะพบวาอนภาคคอมโพสตมการกระจายตวของขนาดมากกวาอนภาคแมเหลก โดยอนภาคคอมโพสตสวนใหญมขนาดอยในชวง 1.0-10.0 ไมโครเมตร (69.66 เปอรเซนต) สวนอนภาคแมเหลกสวนใหญมขนาดอยในชวง 5.0-20.0 ไมโครเมตร (71.64 เปอรเซนต) ซงขนาดของอนภาคคอมโพสตทเลกกวาอนภาคแมเหลกอาจเนองมาจากการเกดแรงผลกกนของแปงมนส าปะหลงประจบวกบนพนผวของอนภาคเหลกมมากขนเมอระดบการแทนทเพมขน ท าใหโมเลกลของแปงประจบวกแยกออกจากกน พนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลลดลง ลดการจบกนของอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสตจงมขนาดเลกกวาอนภาคแมเหลก ขณะเดยวกนพบวาอนภาคคอมโพสตพบขนาด 40 ถง 127 ไมโครเมตร ซงไมพบในอนภาคแมเหลก โดยขนาดของอนภาคคอมโพสตทมขนาดใหญขนอาจเกดจากแปงมนส าปะหลงประจบวกบางสวนมการรวมตวและคนตวของแปงท าใหอนภาคคอมโพสตมขนาดใหญมากขนและมการกระจายของขนาดอนภาคคอมโพสตมากขนดวย (ภาวณ, 2555)

Ref. code: 25605809032062JIW

56

ผลการวเคราะหขนาดของอนภาคคอมโพสตพบวาสอดคลองกบรายงานของ Prochazkova และคณะ (2013) ทสงเคราะหอนภาคแมเหลกดวย FeSO4.7H2O และวเคราะหขนาดของอนภาคแมเหลกพบวามขนาดอยระหวาง 0.15 ถง 20 ไมโครเมตร และการศกษาของ Zhao และคณะ (2015) ทวเคราะหขนาดของอนภาคคอมโพสตโดยใชผงอนภาคแมเหลกทมขายทวไป น ามาสงเคราะหรวมกบพอลอลมเนยมคลอไรด (polyaluminium chloride: PACl) และพอลอะครลาไมด (polyacrylamide: PAM) พบวามขนาดอยในชวง 0.25 ถง 40 ไมโครเมตร เนองจากผงของอนภาคแมเหลกตามทองตลาด มขนาดและรปรางไมสม าเสมอ อยางไรกตามผลการวเคราะหขนาดของอนภาคคอมโพสตในงานวจยนแตกตางจากการศกษาของ Hu และคณะ (2014) ทสงเคราะหอนภาคแมเหลกดวย FeCl2 .4H2O และ FeCl3.6H2O รวมกบพอลเอทลนอมมน (polyethylenimine) พบวาอนภาคแมเหลกมขนาดโดยเฉลยเทากบ 12 นาโนเมตร เนองจากการดดแปรพนผวของอนภาคแมเหลกจะท าใหอนภาคแมเหลกมเสถยรภาพในการกระจายตวมากขน ท าใหอนภาคคอมโพสตมขนาดเลกลง โดยปกตอนภาคแมเหลกจะชอบรวมตวกนเปนกลมกอนเนองจากแรงดงดดกนระหวางอนภาคแมเหลก และถกออกซไดซไดงาย จากผลการวเคราะหขนาดของอนภาคคอมโพสตและรายงานวจยทผานมาจะเหนไดวาการดดแปรพนผวของอนภาคแมเหลกโดยวธการสงเคราะหอนภาคแมเหลกรวมกบสารทใหประจบวกจะชวยใหอนภาคแมเหลกม เสถยรภาพการกระจายตวทดขนปองกนการรวมตวกนเปนกลมกอน และมขนาดเลกลง

Ref. code: 25605809032062JIW

57

ภาพท 4.6 ขนาดของอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสต (สญลกษณ แทนอนภาคแมเหลก; สญลกษณ แทนอนภาคคอมโพสต (DS=0.22); สญลกษณ แทนอนภาคคอมโพสต (DS=0.76))

4.2.3 การวเคราะหคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสต จากการวเคราะหคาศกยซตาของอนภาคแมเหลก อนภาคคอมโพสตและสาหราย Chlorella

sp. TISTR 8236 โดยเครอง Zetasizer Nano-ZS ปรบคาพเอชตงแต 2 ถง 12 โดยใชกรดไฮโดรคลอรกและโซเดยมไฮดรอกไซด พบวาอนภาคแมเหลกมประจเปนบวกตงแตพเอช 2 ถง 8 และมประจเปนลบทพเอช 9 ถง 12 โดยมคาศกยซตาอยในชวง -5.67 ถง +14.37 มลลโวลต และอนภาคคอมโพสตทสงเคราะหรวมกบแปงมนส าปะหลงประจบวกทมระดบการแทนททแตกตางกน พบวาคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสตมคาความเปนบวกมากขนเมอเปรยบเทยบกบอนภาคแมเหลก โดยอนภาคคอมโพสต (DS=0.22) มคาศกยซตาเปนบวกทพเอช 2 ถง 8 และมประจเปนลบทพเอช 9 ถง 12 โดยมคาศกยซตาอยในชวง -9.33 ถง +17.13 มลลโวลต อนภาคคอมโพสต (DS=0.54) มคาศกยซตาเปน

Ref. code: 25605809032062JIW

58

บวกทพเอช 2 ถง 8 และมประจเปนลบทพเอช 9 ถง 12 โดยมคาศกยซตาอยในชวง -9.33 ถง +17.34 มลลโวลต อนภาคคอมโพสต (DS=0.60) มคาศกยซตาเปนบวกทพเอช 2 ถง 8 และมประจเปนลบทพเอช 9 ถง 12 โดยมคาศกยซตาอยในชวง -9.08 ถง +16.52 มลลโวลต อนภาคคอมโพสต (DS=0.62) มคาศกยซตาเปนบวกทพเอช 2 ถง 8 และมประจเปนลบทพเอช 9 ถง 12 โดยมคาศกยซตาอยในชวง -9.07 ถง +20.18 มลลโวลต อนภาคคอมโพสต (DS=0.76) มคาศกยซตาเปนบวกทพเอช 2 ถง 8 และมประจเปนลบทพเอช 9 ถง 12 โดยมคาศกยซตาอยในชวง -29.33 ถง +30.33 มลลโวลต อนภาคคอมโพสต (DS=0.82) มคาศกยซตาเปนบวกทพเอช 2 ถง 8 และมประจเปนลบทพเอช 9 ถง 12 โดยมคาศกยซตาอยในชวง -26.60.33 ถง +23.47 มลลโวลต อนภาคคอมโพสต (DS=0.91) มคาศกยซตาเปนบวกทพเอช 2 ถง 8 และมประจเปนลบทพเอช 9 ถง 12 โดยมคาศกยซตาอยในชวง -27.10 ถง +28.07 มลลโวลต โดยทงอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตมคาศกยซตาเปนบวกสงสดเมอมคาพเอชเทากบ 4 และมคาศกยซตาเปนลบเมอมคาพเอชสงกวา 8 (ภาพท 4.7)

ภาพท 4.7 คาศกยซตาของอนภาคแมเหลก อนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนทแตกตางกน และ

สาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 (สญลกษณ ● แทนสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236;

Ref. code: 25605809032062JIW

59

สญลกษณ ○ แทนอนภาคแมเหลก; สญลกษณ ▼ แทนอนภาคคอมโพสต (DS=0.22); สญลกษณ

△ แทนอนภาคคอมโพสต (DS=0.54); สญลกษณ ■ แทนอนภาคคอมโพสต (DS=0.60); สญลกษณ

□ แทนอนภาคคอมโพสต (DS=0.62); สญลกษณ ◆ แทนอนภาคคอมโพสต (DS=0.76); สญลกษณ

◇ แทนอนภาคคอมโพสต (DS=0.82); สญลกษณ ▲ แทนอนภาคคอมโพสต (DS=0.91)) จากผลการวเคราะหคาศกยซตาของอนภาคแมเหลกพบวาสอดคลองกบรายงานการทดลอง

ของ Xu และคณะ (2011) ทวเคราะหคาศกยซตาของอนภาคแมกนไทต (Fe3O4) ในชวงพเอช 4 ถง 10 พบวาอนภาคแมกนไทตมคาศกยซตาเปนบวกทคาพเอช 4 ถง 6 และมคาศกยซตาเปนลบทคาพเอช 7 ถง 10 จากรายงานของ Boli และคณะ (2017) ทวเคราะหคาศกยซตาของอนภาคแมเหลก (IOMMs) ในชวงพเอช 4 ถง 10 พบวาอนภาคแมเหลกมประจเปนลบตงแตพเอช 4 ถง 10 และรายงานของ Hu และคณะ (2013) ทวเคราะหคาศกยซตาของอนภาคแมเหลก (Fe3O4) ในชวงพเอช 4 ถง 10 พบวาอนภาคแมเหลกมคาศกยซตาเปนบวกทพเอช 4 ถง 6 และมคาศกยซตาเปนลบทพเอช 7 ถง 10 และจากผลการวเคราะหคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสตพบวาสอดคลองกบรายงานของ Hu และคณะ (2014) วเคราะหคาศกยซตาของอนภาคแมทสงเคราะหรวมกบพอลเอทลนอมมน ในชวงพเอช 4 ถง 10 พบวาอนภาคคอมโพสตมคาศกยซตาเปนบวกทพเอช 4 ถง 8 และมประจเปนลบทพเอช 9 และ 10

เมอพจารณาในเรองความเสถยรภาพความเปนคอลลอยดของอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสต การทคาศกยซตาของอนภาคเพมขนไมวาจะเปนบวกหรอลบนนท าใหอนภาคมเสถยรภาพในการกระจายตวในของเหลวเพมมากขน ซงตามหลกการของ Zeta potential เมออนภาคมคาศกยซตามากกวา ± 30 มลลโวลตอนภาคจะมความเสถยรหรอมความเปนคอลลอยด โดยผลการวจยพบวาอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) มคาศกยซตาเทากบ +30.33 มลลโวลต ทคาพเอชเทากบ 4 และมคาศกยซตาเทากบ -30.10 มลลโวลต ทคาพเอชเทากบ 10 ซงคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสตสามารถเปลยนแปลงไดเมอมการเปลยนแปลงคาพเอชหรอปรมาณไอออนในสารละลาย นอกจากผลของคาศกยซตาของอนภาคสามารถบอกถงเสถยรภาพความเปนคอลลอยดของอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตไดแลว ยงสามารถยนยนการเกดพนธะระหวางอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวกไดอกดวย เนองจากเมอวดคาศกยซตาของอนภาคแมเหลกทพเอชเทากบ 7 พบวามคาศกยซตาไดเทากบ 5.26 มลลโวลต และเมอวดคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสตพบวามคาศกยซตามากกวา 5.26 มลลโวลต และมคาศกยซตาเปนบวกมากขนเมอคาระดบการแทนทของแปงมนส าปะหลงประจบวกเพมขน ซงการทคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสตมความเปนบวกมากขนบงบอกไดวามการสรางพนธะระหวางอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวก

Ref. code: 25605809032062JIW

60

4.3 การศกษาคณสมบตและการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสต การเกบเกยวเซลลสาหราย เปนกระบวนการทมความส าคญ โดยกระบวนการเกบเกยวเซลลสาหรายนน มดวยกนหลากวธ ไดแก การตกตะกอน การกรอง การหมนเหวยง การใชกระแสไฟฟาเปนตน อยางไรกตามวธการทใชในการเกบเกยวเซลลยงเปนกระบวนการทมปญหาและมคาใชจายสงในการผลตอตสาหกรรม ในการศกษานศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. ดวยอนภาคคอมโพสต โดยศกษาการเจรญเตบโตของสาหราย วเคราะหโครงสรางและหมฟงกชนของสาหราย คาศกยซตาของสาหราย การเกบเกยวเซลลสาหราย พเอชทเหมาะสมตอการเกบเกยวเซลลสาหราย และปรมาณอนภาคแมเหลกทใชในการเกบเกยวเซลลสาหราย ดงตอไปน

4.3.1 การเจรญเตบโตของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 จากการศกษาการเจรญเตบโตของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 พบวามอตราการ

เจรญเตบโตแบงออกเปน 5 ระยะดงน ระยะท 1 คอ lag phase เปนระยะทเซลลอยในชวงของการปรบตวกบสภาวะใหม ระยะท 2 คอ log phase เปนระยะทเซลลมการเจรญเตบโตคงท มการเพมจ านวนเซลลอยางตอเนอง ระยะท 3 คอ late log phase เปนระยะทเซลลมการเจรญเตบโตสงสด กอนเขาชวง stationary phase ระยะท 4 คอ stationary phase เปนระยะมการเจรญเตบโตเปนศนย และระยะท 5 คอ decline phase เปนระยะทมการเจรญเตบโตลดลง (ภาพท 4.8) จากผลการศกษาการเจรญเตบโตของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 เพอหาระยะชวง late log phase พบวาระยะเวลาในการเพาะเลยง 24 วน เซลลสาหรายมการเจรญเตบโตอยในชวง late log phase ดงนนในการทดลองตอไปจะใชเซลลสาหรายทเพาะเลยงเปนระยะเวลา 24 วน

Ref. code: 25605809032062JIW

61

ภาพท 4.8 การเจรญเตบโตของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ทเพาะเลยงในอาหาร BG-11 เปนระยะเวลา 40 วน

4.3.2 การวเคราะหโครงสรางและหมฟงกชนของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยเครอง Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) จากการวเคราะหโครงสรางและหมฟงกชนของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดย

เทคนค FTIR พบวาสเปกตรมของสาหราย Chlorella sp. TISTR 82236 พบพกทต าแหนงเลขคลน 1033 และ1156 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-O-C หรอ หมของพอลแซกคาไรด พกทต าแหนงเลขคลน 1406 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของหมเมทล หรอ โปรตน พกทต าแหนงเลขคลน 1642 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C=O stretching รวมกบ N-H และ C-H stretching พกทต าแหนงเลขคลน 2858 และ 2926 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C-H และพกทต าแหนงเลขคลน 3383 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ –OH stretching (ภาพท 4.9)

จากผลการวเคราะหโครงสรางและหมฟงกชนของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236พบวาสอดคลองกบรายงานของ Duygu และคณะ (2012) ทวเคราะหหมฟงกชนของสาหราย

1 2 3 4 5

Ref. code: 25605809032062JIW

62

Chlorella vulgaris พบพกทต าแหนงเลขคลน 1649 และ 1543 เซนตเมตร-1 เปนพกสญญาณของหมเอไมด พกทต าแหนงเลขคลน 2926 เซนตเมตร-1 เปนพกสญญาณของ C-H พกทต าแหนงเลขคลน 1149 เซนตเมตร-1 เปนพกสญญาณของ C-O-C stretching (พอลแซกคาไรด) พกทต าแหนงเลขคลน 1082 และ 1036 เซนตเมตร-1 เปนพกสญญาณของ P=O stretching และสอดคลองกบรายงานของ Hu และคณะ (2014) ทศกษาหมฟงกชนบนพนผวของเซลลสาหราย C. ellipsoidea พบพกทต าแหนงเลขคลน 1067 เซนตเมตร-1 ซงเปนพกสญญาณของคารโบไฮเดรต พกทต าแหนงเลขคลน 1252 เซนตเมตร-1 เปนพกสญญาณของฟอสเฟต พกทต าแหนงเลขคลน 1408 เซนตเมตร-1 เปนพกสญญาณของ COO- stretching พกทต าแหนงเลขคลน 1448 เซนตเมตร-1 เปนพกของ CH- พกทต าแหนงเลขคลน 1653 และ 1546 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของหมเอมน พกทต าแหนงเลขคลน 1734 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ C=O stretching พกทต าแหนงเลขคลน 2926 เซนตเมตร-1 เปนพกสญญาณของ C-H stretching พกทต าแหนงเลขคลน 3416 เซนตเมตร-1 เปนสญญาณของ O-H stretching จากผลการวเคราะหหม ฟงกชนของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 พบวาสาหราย Chlorella sp. มพกสญญาณ C-O-C ของพอลแซกคาไรด C=O, N-H, C-H, และ –OH จะเหนไดวาพนผวของเซลลสาหรายมหมฟงกชนของ –COOH และ –OH ซงเปนหมฟงกชนทแตกตวแลวใหประจเปนลบ จงท าใหพนผวของเซลลสาหรายมประจโดยรวมเปนลบและสามารถจบกบอนภาคคอมโพสตไดดวยแรงดงดดกนทางไฟฟา (electrostatic repulsive force) (Hu et al., 2014)

ภาพท 4.9 อนฟราเรดสเปกตรม (FTIR) ของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236

Ref. code: 25605809032062JIW

63

4.3.3 การวเคราะหคาศกยซตาของเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 จากการวเคราะหคาศกยซตาของสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 พบวามคาศกยซตา

เปนลบทพเอช 2 ถง 8 และมคาศกยซตาเปนบวกทพเอช 9 ถง 12 โดยมคาศกยซตาอยในชวง -9.51 ถง + 0.28 มลลโวต (ภาพท 4.7) จากผลการทดลองพบวาสอดคลองกบการวเคราะหคาศกยซตาจากการทดลองของ Boli และคณะ (2017) ทวเคราะหคาศกยซตาของสาหราย Nannochloropsis oceanica ในชวงพเอช 4 ถง 10 พบวาสาหราย N. oceanica พบวามประจเปนลบทพเอช 4 ถง 8 และมประจเปนบวกทพเอช 10 อยางไรกตามการวเคราะหคาศกยซตาของสาหราย Chlorella sp. จากผลการทดลองพบวาแตกตางจากการวเคราะหคาศกยซตาของ Xu และคณะ (2011) ทวเคราะหคาศกยซตาของสาหราย Botryococcus braunii และ Chlorella ellipsoidea พบวาสาหราย B. braunii มคาคาศกยซตาเปนลบตงแตพเอช 4 ถง 10 สวน C. ellipsoidea มคาศกยซตาเปนบวกทพเอช 4 ถง 7 และมคาศกยซตาเปนลบทพเอช 8 ถง 10 จากผลการวเคราะหคาศกยซตาของสาหรายแสดงใหเหนวาสายพนธของสาหรายเปนปจจยหนงทท าใหคาศกยซตาของเซลลสาหรายแตกตางกนเนองจากมโครงสรางและองคประกอบของหมฟงกชนบนพนผวแตกตางกน นอกจากนสภาวะทใชในการเพาะเลยงหรอไอออนในสารละลายอาจเปนปจจยหนงทมผลตอคาคาศกยซตาของเซลลสาหรายไดเชนกน

4.3.4 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสต การศกษาการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคแมเหลก เพอหาปรมาณอนภาคแมเหลก

เบองตน โดยใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร เกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ทความเขมขนเซลล 1 กรมตอลตร และมคาพเอชเทากบ 9.5 พบวาอนภาคแมเหลกมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงสดเทากบ 95.86±1.86 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.20±0.03 กรมสาหรายตอกรมอนภาคแมเหลก เมอใชปรมาณอนภาคแมเหลกปรมาณ 800 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยอนภาคแมเหลกเทากบ 93.32±1.63 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.33±0.02 กรมสาหรายตอกรมอนภาคแมเหลกเมอใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 700 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยอนภาคแมเหลกเทากบ 81.30±0.42 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.35±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคแมเหลก เมอใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 600 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยอนภาคแมเหลกเทากบ 63.59±0.42 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.27±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคแมเหลก

Ref. code: 25605809032062JIW

64

เมอใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยอนภาคแมเหลกเทากบ 50.10±0.53 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.25±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคแม เหลก เมอใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 400 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยอนภาคแมเหลกเทากบ 45.76±0.90 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.53±0.03 กรมสาหรายตอกรมอนภาคแมเหลก เมอใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 300 มลลกรมตอลตร และมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยอนภาคแมเหลกเทากบ 40.95±0.50 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 2.05±0.03 กรมสาหรายตอกรมอนภาคแมเหลกเมอใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 200 มลลกรมตอลตร ตามล าดบ (ตารางท 4.4) จากผลการศกษาขางตน จะเลอกใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร ในการทดลองการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต เนองจากผลการศกษาคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสตในขางตน พบวาอนภาคคอมโพสตมคาศกยซตามากกวาอนภาคแมเหลก จงคาดวาอนภาคคอมโพสตจะมประสทธภาพมากกวาอนภาคแมเหลก นอกจากนเพอใหเหนความแตกตางของการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสต ดงนนจงเลอกใชปรมาณอนภาคแมเหลกเทากบ 500 มลลกรมตอลตร ในการทดลองตอไป ตารางท 4.4 ประสทธภาพในการเกบเกยวและความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ของอนภาคแมเหลกปรมาณ 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร ในอาหาร BG-11 พเอช 9.5

ปรมาณอนภาคแมเหลกนาโน (มลลกรมตอลตร)

ประสทธภาพในการเกบเกยว (เปอรเซนต)

ความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย (กรมสาหรายตอ

กรมอนภาคแมเหลก)

200 40.95±0.50f 2.05±0.03a 300 45.76±0.90e 1.53±0.03b

400 50.10±0.53d 1.25±0.01de 500 63.59±0.42c 1.27±0.01d

600 81.30±0.42b 1.35±0.01c

700 93.32±1.63a 1.33±0.02c 800 95.86±1.86a 1.20±0.02e

หมายเหต a b หมายถงมความแตกตางอยางมนยส าคญทางสถตทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต

Ref. code: 25605809032062JIW

65

ผลการศกษาประสทธภาพของอนภาคคอมโพสตตอการเกบเกยวเซลลสาหราย โดยใช

อนภาคคอมโพสตปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร พบวาประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตทมคาระดบการแทนททแตกตางกนแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถตทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต (p=0.000) โดยอนภาคคอมโพสต (DS=0.91) มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลเทากบ 98.92 ± 0.37 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.98±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสต (DS=0.82) มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลเทากบ 97.78 ± 1.24 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.96±0.02 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสต (DS=0.76) มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลเทากบ 96.13 ± 0.78 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.92±0.02 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสต (DS=0.62) มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลเทากบ 74.07 ± 0.69 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.49±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสต (DS=0.60) มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลเทากบ 71.18 ± 0.74 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.42±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสต (DS=0.54) มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลเทากบ 64.95 ± 0.43 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.30±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสต (DS=0.22) มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลเทากบ 61.51 ± 1.72 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.23±0.03 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต และอนภาคแมเหลกมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลเทากบ 57.78 ± 1.08 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.16±0.02 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต (ตารางท 4.5 และ ภาพท 4.10) จากผลการทดลองการศกษาประสทธภาพของอนภาคคอมโพสต พบวาอนภาคคอมโพสตทสงเคราะหรวมกบแปงทมคาระดบการแทนท 0.76 0.82 และ 0.91 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายมากกวา 96 เปอรเซนต เมอเปรยบเทยบกบอนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนทเทากบ 0.22 0.54 0.60 และ 0.62 พบวามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายนอยกวา 80 เปอรเซนต จะเหนไดวาอนภาคคอมโพสตทมคาระดบการแทนททแตกตางกนมผลตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายแตกตางกน โดยอนภาคคอมโพสตทมคาระดบการแทนททสงขน จะท าใหประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย และความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายมากขน

Ref. code: 25605809032062JIW

66

ตารางท 4.5 ประสทธภาพในการเกบเกยวและความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนททแตกตางกนปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร

ระดบการแทนท (DS) ประสทธภาพในการเกบเกยว (เปอรเซนต)

ความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย (กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต)

0 57.78 ± 1.08g 1.16±0.02g

0.22 61.51 ± 1.72f 1.23±0.03f 0.54 64.95 ± 0.43e 1.30±0.01e

0.60 71.18 ± 0.74d 1.42±0.01d

0.62 74.07 ± 0.69c 1.49±0.01c 0.76 96.13 ± 0.78b 1.92±0.02b

0.82 97.78 ± 1.24ab 1.96±0.02ab 0.91 98.92 ± 0.37a 1.98±0.01a

หมายเหต a b c d e f และ g หมายถงมความแตกตางอยางมนยส าคญทางสถตทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต

Ref. code: 25605809032062JIW

67

ภาพท 4.10 ประสทธภาพในการเกบเกยวและความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนทท

แตกตางกนปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร (โดยสญลกษณ ● แทนประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล

สาหราย และสญลกษณ▲แทนความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย) ผลการศกษาประสทธภาพการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยใชอนภาคคอมโพสตพบวาแตกตาง

จากรายงานของ Hu และคณะ (2013) ทศกษาประสทธภาพการเกบเกยวสาหรายทะเล Nannochloropsis maritima โดยใชอนภาคนาโนแมเหลก Fe3O4 ปรมาณ 120 มลลกรมตอลตรสามารถเกบเกยวเซลลสาหรายไดภายในเวลา 4 นาท และมประสทธภาพในการเกบเกยวเทากบ 95 เปอรเซนต และจากรายงานของ Hu และคณะ (2014) ศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella ellipsoidea โดยใชอนภาคแมเหลกนาโนทหอหมดวยพอลเอทลนอมมน พบวามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย 97 เปอรเซนต โดยใชอนภาคแมเหลกนาโนคอมโพสตปรมาณ 20 มลลกรมตอลตร และมความสามารถในการเกบเกยวเทากบ 93.46 กรมน าหนกเซลลแหงตอกรมอนภาคคอมโพสต จากรายงานของ Zhao และคณะ (2015) ศกษาประสทธภาพการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella vulgaris โดยใชอนภาคแม เหล กท ส ง เคราะห ร วมกบพอล อลม เน ยมคลอไรด

Ref. code: 25605809032062JIW

68

(polyaluminium chloride: PACl) และพอลอครลาไมด (polyacrylamide: PAM) พบวาอนภาคคอมโพสต ทมอตราสวนของ PACl ปรมาตร 0.625 มลลโมล Al ตอลตร อนภาคแมกนไทต 10 กรมตอลตร และโพลอะครลาไมด (PAM) ปรมาตร 3 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล 99 เปอรเซนต จะเหนไดวาชนดของอนภาคคอมโพสต และสายพนธของสาหรายเปนปจจยทท าใหอนภาคคอมโพสตทใชในการเกบเกยวมปรมาณทแตกตางกน

จากผลการศกษาการเกบเกยวเซลลสาหรายโดยใชอนภาคคอมโพสต พบวาอนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนทเทากบ 0.76, 0.82, และ 0.91 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายและความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายไมแตกตางกนทางสถต (p>0.05) นอกจากนเมอพจารณาตนทนในการผลตพบวาอนภาคคอมโพสตทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.76 ใชปรมาณสารนอยกวาและมประสทธภาพของการเกดปฏกรยาสงกวา (ตารางท 4.1) อนภาคคอมโพสตทมคาระดบการแทนทเทากบ 0.82 และ 0.91 ดงนนในการทดสอบผลของพเอชตอการเกบเกยวเซลลสาหรายจงเลอกศกษาอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) เพอศกษาผลของพเอชตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายตอไป

4.3.5 ผลของพเอชตอการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสต การศกษาคาพเอชตอการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ในอาหาร

BG-11 มความเขมขนของเซลลสาหราย 1 กรมตอลตร ปรบคาพเอชตงแต 4 ถง 10 ดวยกรดอะซตกและโซเดยมไฮดรอกไซด ใชอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร พบวาประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายทพเอช 9 และ 10 ไมแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถตทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต (p>0.05) โดยทพเอช 10 อนภาคคอมโพสต (DS=0.76) มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงสดเทากบ 98.94±0.35 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.98±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต พเอช 9 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 96.98±0.57 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.94±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต พเอช 4 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 91.91±0.35 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.84±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต พเอช 8 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 90.63±1.14 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.81±0.02 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต พเอช 5 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 90.48±1.20 เปอรเซนต และมความสามารถใน

Ref. code: 25605809032062JIW

69

การเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.81±0.02 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต พเอช 6 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 89.27±0.35 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.79±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต และพเอช 7 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 88.66±0.82 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.77±0.02 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต ตามล าดบ (ตารางท 4.6) ผลการศกษาประสทธภาพในการเกบเกยวและความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย พบวาคาพเอชมผลตอความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย ท าใหประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงขน (ภาพท 4.11) นอกจากนคาพเอชยงมผลตอคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสต ซงจากผลการทดลองพบวาทพเอชเทากบ 10 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงทสด เนองจากคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสตและสาหราย Chlorella sp. มคาตางกนมาก โดยคาศกยซตาของอนภาคคอมโพสตมคาเปนลบ และมคาเทากบ -23.2 มลลโวลต และเซลลสาหรายมคาศกยซตา เปนบวก มคา เทากบ +0.28 มลล โวลต ท าใหมแรงดงดดกนดวยแรงทางไฟฟา (electrostatic repulsive force) ตารางท 4.6 คาพเอชตอประสทธภาพในการเกบเกยวและความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร

พเอช ประสทธภาพในการเกบเกยว (เปอรเซนต)

ความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย (กรมสาหรายตอ

กรมอนภาคคอมโพสต)

4 91.91±0.35b 1.84±0.01b

5 90.48±1.20bc 1.81±0.02bc 6 89.27±0.35c 1.79±0.01c

7 88.66±0.82c 1.77±0.02c

8 90.63±1.14bc 1.81±0.02bc 9 96.98±0.57a 1.94±0.01a

10 98.94±0.35a 1.98±0.01a หมายเหต a b c และ d หมายถงมความแตกตางอยางมนยส าคญทางสถตทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต

Ref. code: 25605809032062JIW

70

ภาพท 4.11 ประสทธภาพในการเกบเกยวและความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชอนภาคแมเหลกและอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ปรมาณ 500

มลลกรมตอลตร ทพเอชทแตกตางกน (โดยสญลกษณ ● แทนประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล

สาหราย และสญลกษณ▲แทนความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย) จากการศกษาผลของพเอชตอการเกบเกยวเซลลสาหรายพบวามประสทธภาพในการเกบ

เกยวเซลลสาหรายไดดทพเอช 10 ซงสอดคลองกบรายงานของ Boli และคณะ (2017) ทศกษาการเกบเกยวเซลลสาหรายทะเล Nannochloropsis oceanica โดยใชอนภาคแมเหลก พบวาทพเอชเทากบ 4 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลมากกวา 95 เปอรเซนต เมอมอตราสวนอนภาคแมเหลกตอชวมวลสาหรายมากกวา 6 แตมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลไมเกน 97 เปอรเซนต ในทางกลบกนทพเอช 10 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย สงถง 99 เปอรเซนต ในขณะทพเอช 8 ซงเปนพเอชของการเพาะเลยง พบวามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลมากกวา 95 เปอรเซนต เมอมอตราสวนของอนภาคแมเหลกตอชวมวลสาหรายมากกวา 4 และเมอศกษาคาศกยซตาพบวาทพเอช 10 มคาศกยซตาของอนภาคแมเหลกและเซลลสาหรายแตกตางกนมาก โดยอนภาคแมเหลกมคาศกยซตาเปนลบ และเซลลสาหรายมคาศกยซตาเปนบวก แตแตกตางจากรายงานของ

Ref. code: 25605809032062JIW

71

Hu และคณะ (2014) ทศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella ellipsoidea ดวยอนภาคแมเหลกนาโนคอมโพสตทสงเคราะหรวมกบพอลเอทลนอมมน พบวาทพเอช 4 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงสด และมประสทธภาพในการเกบเกยวเทากบ 97 เปอเซนต จากผลการศกษาคาพเอชตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายและรายงานการศกษาทผานมาแสดงใหเหนวาคาพเอชมผลตอไอออนหรอคาศกยซตาบรเวณรอบๆ พนผวของเซลลสาหรายและอนภาคคอมโพสต ท าใหแรงดงดดทางไฟฟาระหวางเซลลสาหรายและอนภาคแมเหลกเปลยนแปลงไป ซงมผลตอความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายของอนภาคคอมโพสต และสงผลตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย นอกจากนชนดของอนภาคแมเหลกทใชในการเกบเกยวกมผลตอประสทธภาพในการเกบเกยวเชนกน อยางไรกตามการศกษาผลของคาพเอชตอประสทธภาพในการเกบเกยวพบวามประสทธภาพสงกวา 88 เปอรเซนต ททกคาพเอช แสดงใหเหนวาอนภาคคอมโพสตทสงเคราะหไดมประสทธภาพดในทกคาพเอช โดยผลการศกษาคาพเอชตอการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ในงานวจยนพบวาทพเอช 10 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงสด และพเอช 10 เปนพเอชทใกลเคยงกบคาพเอชของสาหรายเมอเพาะเลย งเปนระยะเวลา 24 วน ดงนนในการทดลองตอไปจงใชสภาวะในการเกบเกยวเซลลสาหรายทพเอช 10

4.3.6 ปรมาณอนภาคคอมโพสตตอการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR

8236 จากผลการศกษาผลของคาพเอชตอการเกบเกยวเซลลสาหรายพบวาท พเอช 10 ม

ประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายมากทสด จงศกษาปรมาณทเหมาะสมตอการเกบเกยวเซลลสาหรายในสภาวะพเอชเทากบ 10 โดยเตมอนภาคแมเหลกตงแต 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร ความเขมขนเซลลสาหราย 1 กรมตอลตร ในอาหาร BG-11 พบวาประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถตทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต (p=0.000) โดยปรมาณอนภาคคอมโพสต 600 มลลกรมตอลตรขนไป มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายมากกวา 98 เปอรเซนต โดยอนภาคคอมโพสตปรมาณ 800 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงสดเทากบ 99.15±0.17 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.24±0.00 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสตอนภาคคอมโพสตปรมาณ 700 มลลกรมตอลตรมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 98.70±0.10 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.41±0.00 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสตปรมาณ 600 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 98.36±0.10 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.64±

Ref. code: 25605809032062JIW

72

0.00 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสตปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 97.74±0.35 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 1.95±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสตปรมาณ 400 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 96.38±0.20 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 2.41±0.00 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสตปรมาณ 300 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 94.96±0.43 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 3.17±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อนภาคคอมโพสตปรมาณ 200 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 93.77±0.26 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 4.69±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต ตามล าดบ (ตารางท 4.7 และ ภาพท 4.12) ตารางท 4.7 ปรมาณของอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย และความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย ทพเอช 10

ปรมาณของอนภาคคอมโพสต (มลลกรมตอลตร)

ประสทธภาพในการเกบเกยว (เปอรเซนต)

ความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย (กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต)

200 93.77±0.26f 4.69±0.01a

300 94.96±0.43e 3.17±0.01b 400 96.38±0.20d 2.41±0.00c

500 97.74±0.35c 1.95±0.01d

600 98.36±0.10bc 1.64±0.00e 700 98.70±0.10ab 1.41±0.00f

800 99.15±0.17a 1.24±0.00g

หมายเหต a b c d และ e หมายถงมความแตกตางอยางมนยส าคญทางสถตทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต

Ref. code: 25605809032062JIW

73

ภาพท 4.12 ปรมาณของอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล

สาหราย และความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย ทพเอช 10 (โดยสญลกษณ ■ แทน

ประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย และสญลกษณ ● แทน ความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย)

จากผลการศกษาปรมาณของอนภาคคอมโพสตพบวาปรมาณอนภาคคอมโพสต 800

มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงสดเทากบ 99.77±0.26 เปอรเซนต ซงสอดคลองกบรายงานของ Prochazkova และคณะ (2013) ศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย C. vulgaris ดวยอนภาคแมเหลกไอรอนออกไซด (iron oxide magnetic microparticles: IOMMs) พบวามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล 95 เปอรเซนต เมอใชอนภาคแมเหลกไอรอนออกไซด ปรมาณ 800 มลลกรมตอลตร ทพเอช 4 และจากผลการศกษาปรมาณของอนภาคคอมโพสตพบวาแตกตางจากรายงานของ Xu และคณะ (2011) ทศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย Botryococcus braunii และ Chlorella ellipsoidea โดยใชอนภาคแมเหลก พบวามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย B. braunii เทากบ 99.9 เปอรเซนต ทพเอช 4 เมอใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 75 มลลกรมตอลตร และมประสทธภาพในเกบเกยวเซลลสาหราย C. ellipsoidea เทากบ 98.9

Ref. code: 25605809032062JIW

74

เปอรเซนต ทพเอช 7 เมอใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 300 มลลกรมตอลตร การศกษาของ Hu และคณะ (2013) ศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย Nannochloropsis maritima ดวยอนภาคแมเหลกนาโน พบวามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย มากกวา 95 เปอรเซนต เมอใชอนภาคแมเหลกนาโนปรมาณ 120 มลลกรมตอลตร และรายงานของ Hu และคณะ (2014) ศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย C. elipsoidea โดยใชอนภาคคอมโพสตทสงเคราะหรวมกบพอลเอลนอมมน พบวาอนภาคคอมโพสตปรมาณ 20 มลลกรมตอลตร เปนปรมาณทนอยทสดทมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายมากกวา 95 เปอรเซนตขนไป

จากผลการศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ในอาหาร BG-11 ความเขมขนของเซลล 1 กรมตอลตร ทพเอช 10 และใชปรมาณของอนภาคคอมโพสตเทากบ 800 มลลกรมตอลตร พบวามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงถง 99.15±0.17 เปอรเซนต แตมความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย เพยง 1.24±0.00 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต เมอพจารณาในเรองของความคมทน จะเหนไดวาอนภาคคอมโพสตปรมาณ 300 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายเทากบ 94.96±0.43 เปอรเซนต และมความสามารถในการเกบเกยวสง ซงมคาเทากบ 3.17±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต อยางไรกตามจากรายงานการศกษาทผานมาแสดงใหเหนวามหลายปจจยทมผลตอประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายและความสามารถในการเกบเกยวเซลลสาหราย ไดแก ชนดของอนภาคแมเหลก สายพนธของสาหราย ความเขมขนของเซลลสาหราย ระยะเวลาการเพาะเลยง คาพเอชทใชเกบเกยวเซลลสาหราย รวมทงปรมาณของอนภาคแมเหลกทใชในการเกบเกยวเซลลสาหราย (ตารางท 4.8)

Ref. code: 25605809032062JIW

75

ตารางท 4.8 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคแมเหลก

สายพนธสาหราย อนภาคแมเหลก ปรมาณอนภาคแมเหลก

(มลลกรมตอลตร)

พเอช เวลา (นาท)

ประสทธภาพการเกบเกยว (เปอรเซนต)

อางอง

สาหรายน าจด

Chlorella sp. TISTR 8236

cationic starch -composites 300 800

10 10

2 2

94.96 99.77

งานวจยน

B. braunii Fe3O4 nanoparticles 75 4 2-3 99.9 Xu et al., 2011

C. ellipsoidea Fe3O4 nanoparticles 300 7 2-3 98.9 Xu et al., 2011

C. vulgaris Iron oxide magnetic microparticles 800 4 10 95 Prochazkova et al., 2013

C. ellipsoidea Fe3O4 -PEI nanocomposites 20 4 2 97 Hu et al., 2014

Chlorella sp. BaFe12O19 particles - - 2-3 98.6-99.5 Seo et al., 2014

สาหรายน าเคม

N. maritima Fe3O4 nanoparticles 120 8 4 97.5 Hu et al., 2013

N. oceanica Iron oxide magnetic microparticles mass ratio (2-10) 10 10 99 Boli et al., 2017

Ref. code: 25605809032062JIW

76

4.4 การศกษาระยะเวลาในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสต

ศกษาผลของพเอชและเวลาในการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ในอาหาร BG-11 ความเขมขนเซลลสาหราย 1 กรมตอลตร ทพเอช 4 ถง 10 พบวาคาพเอชของสารละลายมผลตอคาศกยซตาของตวดดซบในสาระละลาย เมอเกบเกยวเซลลสาหรายโดยใชอนภาคคอมโพสตเปนตวดดซบ ทคาพเอช 4 ถง 10 และก าหนดเวลาการดดซบ 0.5 1 2 3 และ 5 นาท พบวาระยะเวลาในการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต มระยะเวลาเขาสสมดลท 2 นาท จะเหนไดวากระบวนการดดซบเกดขนอยางรวดเรว ในชวง 30 วนาทแรก หลงจากนนการดดซบจะเพมขนอยางชาๆ จนเขาสภาวะสมดลภายในเวลา 2 นาท (ภาพท 4.13)

ภาพท 4.13 ผลของพเอชตงแต 4 ถง 10 และเวลาตงแต 0 ถง 5 นาท ตอการเกบเกยวเซลลสาหราย

Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) (โดยสญลกษณ ● แทนการเกบเกยว

เซลลสาหรายทพเอช 4; สญลกษณ ○ แทนการเกบเกยวเซลลสาหรายทพเอช 5; สญลกษณ ▼แทน

การเกบเกยวเซลลสาหรายทพเอช 6; สญลกษณ △ แทนการเกบเกยวเซลลสาหรายทพเอช 7;

Ref. code: 25605809032062JIW

77

สญลกษณ ■ แทนการเกบเกยวเซลลสาหรายทพเอช 8; สญลกษณ □ แทนการเกบเกยวเซลลสาหรายทพเอช 9; สญลกษณ ◆ แทนการเกบเกยวเซลลสาหรายทพเอช 10)

4.5 ไอโซเทอมของการดดซบ

ศกษาไอโซเทอมการดดซบ 2 รปแบบ ไดแก ไอโซเทอมของแลงเมยรและไอโซเทอมของ ฟรนดซ ซงเปนไอโซเทอมทนยมใชในการอธบายความสมพนธระหวางความเขมขนทสมดลกบจ านวนของตวถกดดซบและน าคาทไดจากการทดลองมาสรางกราฟความสมพนธของสมการทง 2 รปแบบ เพอหาคาคงทตางๆ ของการดดซบ จากผลการทดลองพบวาการดดซบเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตสอดคลองกบสมการแลงเมยรมากกวาสมการฟรนดซ เนองจากเมอพจารณาคา R2 ทแตละพเอช โดยไอโซเทอมจากดดซบเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตทพเอช 4 มคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาเทากบ 0.9976 และคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการฟรนดซมคาเทากบ 0.8404 ไอโซเทอมจากดดซบเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตทพเอช 5 มคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาเทากบ 0.9976 และคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการฟรนดซมคาเทากบ 0.8408 ไอโซเทอมจากดดซบเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตทพเอช 6 มคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาเทากบ 0.9921 และคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการฟรนดซมคาเทากบ 0.8078 ไอโซเทอมจากดดซบเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตทพเอช 7 มคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาเทากบ 0.9893 และคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการฟรนดซมคาเทากบ 0.7336 ไอโซเทอมจากดดซบเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตทพเอช 8 มคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาเทากบ 0.9979 และคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการฟรนดซมคาเทากบ 0.7988 ไอโซเทอมจากดดซบเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตทพเอช 9 มคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาเทากบ 0.9969 และคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการฟรนดซมคาเทากบ 0.7770 และไอโซเทอมจากดดซบเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตทพเอช 10 มคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาเทากบ 0.9975 และคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการฟรนดซมคาเทากบ 0.7868 จะเหนไดวาคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาดกวา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการฟรนดซในทกคาพเอช ดงนนในการทดลองนจงใชสมการของแลงเมยรในการอธบายการดดซบเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต

Ref. code: 25605809032062JIW

78

เมอพจารณาพารามเตอรของสมการแลงเมยรทค านวณไดในแตละคาพเอช พบวาปรมาณสงสดของสารแขวนลอยสาหรายทถกดดซบตอปรมาณของอนภาคคอมโพสต (qm) มคาสงสดทพเอช 10 มคาเทากบ 1.37 กรมตอกรม รองลงมาคอพเอช 7 มคาเทากบ 1.35 กรมตอกรมพเอช 4 มคาเทากบ 1.33 กรมตอกรม พเอช 9 มคาเทากบ 1.33 กรมตอกรม พเอช 8 มคาเทากบ 1.32 กรมตอกรม พเอช 5 มคาเทากบ 1.27 กรมตอกรม และพเอช 6 มคาเทากบ 1.26 กรมตอกรม ตามล าดบ และมคาคงทของแลงเมยร (KL) สงสดเทากบ 25.43 (ตารางท 4.9) จากผลการศกษาไอโซเทอมการดดซบแสดงใหเหนวาการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตมรปแบบการดดซบเป นแบบชนเดยว (monolayer) พนททผวของตวดดซบจะจ ากดปรมาณของสารทถกดดซบ พลงงานการดดซบจะเหมอนกนในทกๆ พนทของตวดดซบ และสารทถกดดซบจะไมเกดแรงหรอปฏกรยากบสารทถกดดซบขางเคยงได

ตารางท 4.9 คาคงทและคาทค านวณไดจากไอโซเทอมการดดซบจากสมการของแลงเมยรและสมการของฟรนดซ

พเอช Langmuir Isotherm Freundlich Isotherm

qm(g/g) KL R2 KF n R2

4 1.33 22.51 0.9976 1.32 4.94 0.8404

5 1.27 19.88 0.9976 1.25 4.78 0.8408

6 1.26 16.23 0.9921 1.23 4.05 0.8078

7 1.35 11.09 0.9893 1.26 4.05 0.7336

8 1.32 16.29 0.9979 1.28 4.35 0.7988

9 1.33 21.30 0.9969 1.32 4.77 0.7770

10 1.37 25.43 0.9975 1.37 5.09 0.7868

Ref. code: 25605809032062JIW

79

จากผลการศกษาไอโซเทอมการดดซบสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) พบวาสอดคลองกบสมการของแลงเมยรมากกวาสมการของฟรนดซซงสอดคลองกบรายงานของ Hu และคณะ (2014) ทศกษาไอโซเทอมการดดซบเซลลสาหราย Chlorella ellipsoidea ดวยอนภาคแมเหลกนาโนคอมโพสตทสงเคราะหรวมกบพอลเอทลนอมมน พบวาไอโซเทอมการดดซบสอดคลองกบสมการของแลงเมยร มากกวาสมการของฟรนดซ เนองจากคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาดกวา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการของ ฟรนดซ และการรายงานของ Hu และคณะ (2013) ทศกษาไอโซเทอมการดดซบเซลลสาหราย Nannochloropsis maritima ดวยอนภาคแมเหลกนาโนพบวาไอโซเทอมการดดซบสอดคลองกบสมการของแลงเมยร มากกวาสมการของฟรนดซ เนองจากคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาดกวา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการของฟรนดซเชนกน อยางไรกตามผลการศกษาไอโซเทอมการดดซบในงานวจยนแตกตางจากผลการศกษาไอโซเทอมการดดซบของ Boli และคณะ (2017) ทศกษาไอโซเทอมการดดซบเซลลสาหราย Nannochloropsis oceanica ดวยอนภาคแมเหลกไอรอนออกไซด (IOMMs) พบวาไอโซเทอมการดดซบสอดคลองกบสมการของ ฟรนดซมากกวาสมการของแลงเมยร เนองจากคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยฟรนดซมคาดกวา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการของแลงเมยร และมคา R2 เทากบ 0.996 4.6 คาพเอชทเหมาะสมตอการแยกเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ออกจากอนภาคคอมโพสต

ศกษาคาพเอชทเหมาะสมตอการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสต โดยปรบพเอชตงแต 2 ถง 12 พบวาประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) แตกตางกนอยางมนยส าคญทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต (p=0.000) โดยพบวาทพเอช 12 สามารถแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดเทากบ 9.69±1.28 เปอรเซนต ทพเอช 11 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดเทากบ 5.27±1.38 เปอรเซนต ทพเอช 7 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดเทากบ 4.52±0.71 เปอรเซนต ทพเอช 6 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดเทากบ 4.05±1.05 เปอรเซนต ทพเอช 2 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดเทากบ 3.73±0.08 เปอรเซนต ทพเอช 5 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดเทากบ 3.14±0.47 เปอรเซนต ทพเอช 8 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดเทากบ 2.68±0.64 เปอรเซนต ทพเอช 3 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดเทากบ 2.62±0.32 เปอรเซนต ทพเอช 9 มประสทธภาพในการ

Ref. code: 25605809032062JIW

80

แยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดเทากบ 1.13±0.53 เปอรเซนต ท พเอช 4 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดเทากบ 0.01±0.92 เปอรเซนต ตามล าดบ (ภาพท 4.12 และ ตารางท 4.14)

จากผลการศกษาคาพเอชทเหมาะสมตอการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสต พบวาสอดคลองกบการทดลองของ Seo และคณะ (2014) ทศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. ดวยอนภาคแบเรยมเฟอรไรทและแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคแบเรยมเฟอรไรท (BaFe12O19) พบวาทพเอช 12 สามารถแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคแบเรยมเฟอรไรทไดดทสด โดยมประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคแบเรยมเฟอรไรทไดเทากบ 85 เปอรเซนต เนองจากทพเอช 12 คาศกยซตาของสาหรายและอนภาคแบเรยมเฟอรไรทมความแตกตางของประจนอย ท าใหมแรงดงดดกนดวยแรงทางไฟฟานอย จงสามารถแยกสาหรายออกจากอนภาคแบเรยมเฟอรไรทไดดทสด

จากผลการศกษาคาพเอชทเหมาะสมตอการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตพบวาทพเอช 12 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดสงสดเทากบ 9.69±1.28 เปอรเซนต อยางไรกตามจากรายงานของ Seo และคณะ (2014) พบวาทพเอช 12 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคแบเรยมเฟอรไรทไดสงสดเชนกน แตมประสทธภาพสงถง 85 เปอรเซนต แสดงใหเหนวาคาพเอชทมความเปนกรดและเปนดางมากๆ จะสามารถแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตไดด เนองจากไอออนรอบๆ เซลลเปลยนแปลงไป ซงสงผลตอแรงระหวางพนธะของอนภาคแมเหลกและเซลลสาหราย

Ref. code: 25605809032062JIW

81

ตารางท 4.10 ผลของพเอชตอการแยกจบของเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 จากอนภาคคอมโพสต (DS=0.76)

พเอช ประสทธภาพในการเกบเกยว (เปอรเซนต)

2 3.73±0.08bc 3 2.62±0.32cd

4 0.01±0.92e

5 3.14±0.47bcd 6 4.05±1.05bc

7 4.52±0.71bc 8 2.68±0.64cd

9 1.13±0.53de

10 0.00±0.00e 11 5.27±1.38b

12 9.69±1.28a

หมายเหต a b c d และ e หมายถงมความแตกตางอยางมนยส าคญทางสถตทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต

ภาพท 4.14 ผลของพเอชตอการแยกจบของเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 จากอนภาคคอมโพสต (DS=0.76)

Ref. code: 25605809032062JIW

บทท 5 สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ

5.1 การดดแปรและคณสมบตของแปงมนส าปะหลงประจบวก

การดดแปรแปงมนส าปะหลงดบดวยสาร GTMAC ทมความเขมขนของ GTMAC:AGU ตงแต 0.5 ถง 7 พบวาแปงมนส าปะหลงประจบวกทดดแปรไดมคาระดบการแทนทตงแต 0.22 ถง 0.91 มโครงสรางและหมฟงกชนของ C–O, C-H, O-H และ C-N ซงหมฟงกชน C-N แสดงถงหมควอเทอ นารแอมโมเนยม ในแปงมนส าปะหลงประจบวก และคาระดบการแทนททสงขนมผลท าใหแปงมสณฐานวทยาเปลยนแปลงไป โดยมลกษณะเปนเสนสายและมการพองตวของแปง และคาศกยซตาของแปงมนส าปะหลงประจบวกพบวามคาศกยซตาเปนบวกเพมมากขนเมอมคาระดบการแทนทเพมขนเชนกน 5.2 การสงเคราะหและคณสมบตของอนภาคคอมโพสต

การสงเคราะหอนภาคคอมโพสตของอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวก ซงประสบความส าเรจในการสงเคราะห โดยโครงสรางและหมฟงกชนของอนภาคคอมโพสต พบวาอนภาคคอมโพสต มสญญาณของ N-H, C-O, Fe-O และ –OH ซงหมฟงกชนของ C-O และ –OH ทพบในอนภาคคอมโพสตเปนหมทไมพบในอนภาคแมเหลก ขนาดของอนภาคคอมโพสตมขนาดกระจายตวอยระหวาง 40 ถง 127 ไมโครเมตร และมขนาดสวนใหญอยในชวง 1 ถง 10 ไมโครเมตร คาศกยซตาของอนภาคคอมโพสตมคาศกยซตาเปนบวกตงแตพเอช 2 ถง 8 และมคาศกยซตาเปนลบทพเอช 9 ถง 12 จากการศกษาคณสมบตของอนภาคคอมโพสตสามารถยนยนการเกดพนธะระหวางอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวก 5.3 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสต

การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนทแตกตางกน โดยใชอนภาคคอมโพสตปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร ความเขมขนเซลลสาหราย 1 กรมตอลตร ในอาหาร BG-11 ทพเอช 9.5 พบวามความสามารถในการเกบเกยวเซลลแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถตทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต โดยอนภาคคอมโพสตทมระดบการแทนทเทากบ 0.76, 0.82 และ 0.91 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายมากกวา 96 เปอรเซนต การศกษาคาพเอชท

Ref. code: 25605809032062JIW

83

เหมาะสมโดยใชอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ปรมาณอนภาคคอมโพสต 500 มลลกรมตอลตร ความเขมขนเซลล 1 กรมตอลตร พบวามความสามารถในการเกบเกยวเซลลแตกตางกนอยางมนยส าคญทางสถตทระดบความเชอมน 95 เปอรเซนต โดยทพเอช 10 มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงสด และมประสทธภาพเทากบ 98.94±0.35 เปอรเซนต การศกษาปรมาณอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 10 ความเขมขนเซลลสาหราย 1 กรมตอลตร พบวาปรมาณอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) 300 มลลกรมตอลตร มประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายสงถง 95 เปอรเซนตและมความสามารถในการเกบเกยวเซลลเทากบ 3.17±0.01 กรมสาหรายตอกรมอนภาคคอมโพสต ซงมประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหรายใกลเคยงกบการศกษาของ Prochazkova และคณะ (2013) ทศกษาการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella vulgaris ดวยอนภาคแมเหลกไอรอนออกไซด (IOMMs) พบวามประสทธภาพในการเกบเกยวเซลลสาหราย 95 เปอรเซนต เมอใชอนภาคแมเหลกปรมาณ 800 มลลกรมตอลตร แตอยางไรกตามอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทสงเคราะหไดในงานวจยนใชปรมาณอนภาคคอมโพสตนอยกวา นอกจากนอนภาคคอมโพสตยงสามารถลดการออกซไดซ การรวมตวเปนกลมกอนของอนภาคแมเหลก 5.4 การศกษาระยะเวลาในการเกบเกยวและการดดซบ การศกษาระยะเวลาในการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต พบวาการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต มระยะเวลาเขาสสมดลท 2 นาท และการศกษาไอโซเทอมการดดซบพบวาสอดคลองกบสมการของแลงเมยรมากกวาสมการฟรนดซ เนองจากคา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการแลงเมยรมคาดกวา R2 ทไดจากการฟตไอโซเทอมดวยสมการของฟรนดซในทกพเอช ดงนนการเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสตจงมรปแบบการดดซบเปนแบบชนเดยว (monolayer) พนททผวของตวดดซบจะมปรมาณจ ากดตอสารทถกดดซบ พลงงานการดดซบจะเหมอนกนในทกๆ พนทของตวดดซบ และสารทถกดดซบจะไมเกดแรงหรอปฏกรยากบสารทถกดดซบขางเคยงได 5.5 คาพเอชทเหมาะสมตอการแยกเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ออกจากอนภาคคอมโพสต การศกษาคาพเอชทเหมาะสมตอการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสต พบวาทพเอช 12 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตสงสดและมประสทธภาพในการแยกเซลลเทากบ 9.69±1.28 เปอรเซนต ทพเอช 11 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตรองลงมาและมประสทธภาพในการแยกเซลลเทาก บ 5.27±1.38

Ref. code: 25605809032062JIW

84

เปอรเซนต และทพเอช 7 มประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสตเทากบ 4.52±0.71 เปอรเซนต ตามล าดบ 5.6 ขอเสนอแนะ 1. ปรมาณอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทใชในการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ยงคงใชปรมาณมาก ควรมการพฒนาอนภาคคอมโพสตเพอเมประสทธภาพและลดปรมาณในการใชลง โดยอาจสงเคราะหอนภาคแมเหลกรวมกบสารชนดอนๆ เพอเพมคาศกยซตาและแรงในการจบกบเซลลสาหราย

2. ประสทธภาพในการแยกเซลลสาหรายจากอนภาคคอมโพสตยงไมด ควรศกษาเพมเตมในเรองของกระบวนการแยก โดยอาจศกษาการปรบคาพเอชรวมกบการสนโดยคลนเสยง (ultrasonicate) เปนตน

Ref. code: 25605809032062JIW

รายการอางอง

1. กลาณรงค ศรรอต และเกอกล ปยะจอมขวญ. (2543). เทคโนโลยของแปง. พมพครงท 2. ส านกพมพ มหาวทยาลยเกษตรศาสตร. กรงเทพ.

2. กลาณรงค ศรรอต, วขณฑ อรรณพานรกษ, กลฤด แสงสทอง, ปฐมา จาตกานนท, รตนา

จนฑเทดธรรมและ นต เตมเวชศยานนท. 2549. การหาสภาวะทเหมาะสมในการดดแปรแปงมน

ส าปะหลงทางเคม. รายงานผลการวจยฉบบสมบรณ โครงการวจยทนอดหนนวจย มก. 1-62.

3. ปนดดา ผมจรรยา. 2551. การท าตวดดซบสารกลม BTEX ในอากาศจากกากตะกอนเยอ

กระดาษ. วทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวทยาศาสตรสงแวดลอม, มหาวทยาลยศลปากร.

4. ฐตรตน เจรญตา. 2556. การเตรยมและศกษาลกษณะของอนภาคนาโนแมเหลกส าหรบงาน

ดานไฮเปอรเทอรเมย. วทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาฟสกส, มหาวทยาลยสงขลานครนทร.

5. พชรนทร ราโช. 2556. การเพมประสทธภาพระบบอลตราฟลเตรชนในการก าจดโครเมยม

(VI) ดวย แปงโมดฟายด. ทนอดหนนการวจยจากมหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ป 2554. มหาวทลย

เทคโนโลยสรนาร.

6. ภาวณ นนตา. 2555. การสงเคราะหและสมบตทางแมเหลกของอนภาคเหลกนาโนทถก

หอหมโดยแปงคารบอกซเมทลจากแปงมนส าปะหลง. วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวศวกรรม

เคม, มหาวทยาลยธรรมศาสตร.

7. ลลดา แสงอาทตย. 2554. การดดซบยาปฏชวนะ Norfloxacin โดยเถาแกลบท pH 5 - 8.

วทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวทยาศาสตรสงแวดลอม, มหาวทยาลยศลปากร.

8. วนดา วงษกหลาบ. 2551. การผลตและสมบตทางเคมฟสกสของควอเทอนารแอมโมเนยม

สตารชอเทอรจากแปงมนส าปะหลงโดยวธแบบเปยกและแบบแหง. วทยาศาสตรมหาบณฑต

สาขาวชาเทคโนโลยชวภาพ, มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.

9. วรรณวมล คลายประดษฐ, มารจ ลมปะวฒนะ. 2553. แอสตาแซนธน: คณคาทมากกวา

ความเปนส. วารสารเทคโนโลยการอาหาร มหาวทยาลยสยาม ปท5. 1: 7-12.

10. วนา ชโชต. 2556. ผลของสารสกดสาหราย Chlorella spp. ในการยบยงการเจรญของ

จลนทรยกอโรค.วารสารวทยาศาสตรลาดกระบง ปท 22. 2: 104-114.

Ref. code: 25605809032062JIW

86

11. สมาภรณ มาลยเลก. 2556. การประเมนทางเศรษฐศาสตรของกระบวนการดดซบโครเมยม

(VI) โดย การเตมแปงดดแปรประจบวกเคลอบบนเหลกออกไซด. วศวกรรมศาสตรมหาบณฑต

สาขาวชาเทคโนโลยการจดการพลงงานและสงแวดลอม, มหาวทยาลยธรรมศาสตร.

12. สมฤทย สงหสวรรณ. 2553. สภาวะทเหมาะสมส าหรบผลตชวมวลและไขมนจากสาหราย

ขนาดเลกทคดเลอกไดในการเพาะเลยงแบบโฟโตออโตโทรป . วทยาศาสตรบณฑต สาขาวชา

เทคโนโลยชวภาพ, นครศรธรรมราช บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยวลยลกษณ.

13. Armijo LM, Brandt YI, Mathew D, Yadav S, Maestas S, Rivera AC, et al. Iron Oxide

Nanocrystals for Magnetic Hyperthermia Applications. Nanomaterials (Basel). 2012; 2(2):

134-46.

14. Barros AI, Gonçalves AL, Simões M, Pires JCM. Harvesting techniques applied to microalgae: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015; 41: 1489-1500. 15. Blaney L. Magnetite (Fe3O4): Properties Synthesis and Applications. Lehigh Preserve. 2007; 15: 1-81. 16. Boli E, Savvidou M, Logothetis D, Louli V, Pappa G, Voutsas E, et al. Magnetic harvesting of marine algae Nannochloropsis oceanica. Separation Science and Technology. 2017: 1-8. 17. Cansee S, Uriyapongson J, Watyotha C, Thivavarnvongs T, Varith J. Amphoteric

starch in simultaneous process preparation with Box-Xehnken Design for optimal

conditions. American Journal Applied Science. 2008; 5(11): 1535-1542.

18. Chien YK, Kao CY, Chen TY, Chang YB, Chiu TW, Lin HY, Chen CD, et al. Utilization

of carbon dioxide in industrial flue gases for the cultivation of microalga Chlorella sp.

Bioresour Technol. 2014; 166: 485-493.

19. Chisti Y. Biodiesel from microalgae. Biotechnol Adv. 2007; 25(3): 294-306.

20. Cerff M, Morweiser M, Dillschneider R, Michel A, Menzel K, Posten C. Harvesting fresh water and marine algae by magnetic separation: screening of separation parameters and high gradient magnetic filtration. Bioresour Technol. 2012; 118: 289-95. 21. Chu W.L. Biotechnological application of microalgae. IeJSME. 2012; 6: 24-37.

22. Duygu D, Udoh A.U, Ozer T, Akbulut A, Erkaya I, Yildiz K, Guler D. Fourier

transform infrared (FTIR) spectroscopy for identification of Chlorella vulgaris Beijerinck

Ref. code: 25605809032062JIW

87

1890 and Scenedesmus obliquus (Turpin) Kützing 1833. African Journal of

Biotechnology. 2012; 11(16).

23. Fung P.F, Chen F. Production of astaxanthin by the green microalga Chlorella

zofingiensis in the dark. Process Biochemistry. 2005; 40(2): 733-8.

24. Gao L, Zhuang J, Nie L, Zhang J, Zhang Y, Gu N, Wang T, Feng J, Yang D, Perrett

S, Yan X. Intrinsic peroxidase-like activity of ferromagnetic nanoparticles. Nature

Nanotechnology. 2007; 2: 577-583.

25. Gerardo M.L., Hende S.V.D, Veraeren H, Coward T, Skill SC. Harvesting of microalgae within a biorefinery approach: A review of the developments and case studies from pilot-plants. Algal Research. 2015; 11: 248-262. 26. Girma E, Belarbi EH, Fernandez GA, Medina AR, Chisti Y. Recovery of microalgal

biomass and metabolites: process options and economics. Biotechnology Advances.

2003; 20: 491–515.

27. Harith ZT, Yusoff FM, Mohame MS, Din MSM, Ariff AB. Effect of different flocculants on the flocculation performance of microalgae Chaetoceros calcitrans. Journal Biotechnology. 2009; 8: 5971-5978. 28. Heller WP, Kissinger KR, Matsumoto TK, Keith LM. Utilization of papaya waste

and oil production by Chlorella protothecoides. Algal Research. 2015; 12: 156-60.

29. Hu YR, Wang F, Wang SK, Liu CZ, Guo C. Efficient harvesting of marine microalgae Nannochloropsis maritima using magnetic nanoparticles. Bioresour Technol. 2013; 138: 387-90. 30. Hu Y-R, Guo C, Wang F, Wang S-K, Pan F, Liu C-Z. Improvement of microalgae harvesting by magnetic nanocomposites coated with polyethylenimine. Chemical Engineering Journal. 2014; 242: 341-7. 31. Kavaliauskaite R, Klimaviciute R, Zemaitaitis A. Factors influencing production

of cationic starches. Carbohydr Polym. 2008; 73(4): 665-75.

32. Klinthong W. A Review: Microalgae and Their Applications in CO2 Capture and

Renewable Energy. Aerosol and Air Quality Research. 2015; 712-742.

Ref. code: 25605809032062JIW

88

33. Kirby WK. Non food used of starch. In J. R. Alexander, and K. Z. Henry (eds.). Development in carbohydrate chemistry.1992; 371-383.

34. Kurniawati HA, Ismadji S, Liu JC. Microalgae harvesting by flotation using natural saponin and chitosan. Bioresour Technol. 2014; 166: 429-434.

35. Leesing RS, Kookkhunthod. Heterotrophic growth of Chlorella sp. KKU-S2 for

lipid production using molasses as a carbon substrate. Proceedings of the International

Conference on Food Engineering and Biotechnology (ICFEB2011). 20011; 87-91.

36. Lekshmi B, Joseph RS, Jose A, Abinandan S, Shanthakumar S. Studies on

reduction of inorganic pollutants from wastewater by Chlorella pyrenoidosa and

Scenedesmus abundans. Alexandria Engineering Journal. 2015; 54(4): 1291-6.

37. Lim WJ, Liang YT, Seib PA. Cationic oat starch: Preparation and effect on paper

strength. Cereal Chemistry. 1992; 69(3): 237-9.

38. Lin Z, Xu Y, Zhen Z, Fu Y, Liu Y, Li W, et al. Application and reactivation of magnetic nanoparticles in Microcystis aeruginosa harvesting. Bioresour Technol. 2015; 190: 82-8. 39. Liu, Q., Li, J., Xu, W., 2010. Application of cationic starch with high degree of

substitution in packaging paper from high yield pulp. Proceedings of the 17th IAPRI

World Conference on Packaging. Scientific Research. 35-38.

40. Liu J, Huang J, Jiang Y, Chen F. Molasses-based growth and production of oil

and astaxanthin by Chlorella zofingiensis. Bioresour Technol. 2012; 107: 393-8.

41. McGarry M.G. Algal flocculation with Aliminum sulfate and polyelectrolytes. Journal Water Pollution Control Federation. 1970; 42: 191-201. 42. Mikhaylova M, Kim DK, Bobrysheva N, Osmolowsky M, Semenov V, et al.

Superpaeamagnetism of magnetite nanoparticles: dependence on surface

modification. Langmuir. 2004; 20(6): 2472-2477.

43. Nwachukwu ID, Udenigwe CC, Aluko RE. Lutein and zeaxanthin: Production technology, bioavailability, mechanisms of action, visual function, and health claim status. Trends in Food Science & Technology. 2016; 49: 74-84.

Ref. code: 25605809032062JIW

89

44. Pal S, Mal D, Singh RP. Cationic starch: an effective flocculating agent. Carbohydrate Polymers. 2005; 59(4): 417-23. 45. Pragya N, Pandey KK, Sahoo PK. A review on harvesting, oil extraction and biofuels production technologies from microalgae. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013; 24: 159-71. 46. Podder MS, Majumder CB. Phycoremediation of arsenic from wastewaters by Chlorella pyrenoidosa. Groundwater for Sustainable Development. 2015; 1(1-2): 78-91. 47. Pratt R, Daniles TC, Eiler JJ, Gunnision JB, Kumler WD, Oneto JF, Strait LA. Chlorellin, an antibacterial substance from Chlorella. Science. 1994; 99: 351-2. 48. Safi C, Zebib B, Merah O, Pontalier P-Y, Vaca-Garcia C. Morphology, composition,

production, processing and applications of Chlorella vulgaris: A review. Renewable and

Sustainable Energy Reviews. 2014; 35: 265-78.

49. Seo JY, Lee K, Lee SY, Jeon SG, Na JG, Oh YK, et al. Effect of barium ferrite

particle size on detachment efficiency in magnetophoretic harvesting of oleaginous

Chlorella sp. Bioresour Technol. 2014; 152: 562-6.

50. Shi XM, Liu HJ, Zhang ZW, Chen F. Production of biomass and lutein by

Chlorella protothecoides at various glucose concentrations in heterotrophic cultures.

Process Biochemistry. 1999; 34: 341-7.

51. Singh SK, Bansal A, Jha MK, Dey A. An integrated approach to remove Cr(VI) using immobilized Chlorella minutissima grown in nutrient rich sewage wastewater. Bioresource Technology. 2012; 104: 257-65. 52. Singh D, Barrow CJ, Mathur AS, Tuli DK, Puri M. Optimization of zeaxanthin and

β-carotene extraction from Chlorella saccharophila isolated from New Zealand marine waters. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2015; 4(2): 166-73. 53. Uduman N, Qi Y, Danquah MK, Forde GM, Hoadley A. Dewatering of microalgal cultures: A major bottleneck to algae-based fuels. Journal of Renewable and Sustainable Energy. 2010; 2: 012701. 54. Wang Pi-xin, Xiu-li W, Xue DH, Xu K, Tan Y, Du XB, et al. Preparation and characterization of cationic corn starch with a high degree of substitution in dioxane-THF-water media. Carbohydr Res. 2009; 344(7): 851-5.

Ref. code: 25605809032062JIW

90

55. Wang Y, Xie W. Synthesis of cationic starch with a high degree of substitution in an ionic liquid. Carbohydrate Polymers. 2010; 80(4): 1172-7. 56. Wang S-K, Stiles AR, Guo C, Liu C-Z. Harvesting microalgae by magnetic separation: A review. Algal Research. 2015; 9: 178-85. 57. Xu L, Guo C, Wang F, Zheng S, Liu CZ. A simple and rapid harvesting method for microalgae by in situ magnetic separation. Bioresour Technol. 2011; 102(21): 10047-51. 58. Yang W, Zou S, He M, Fei C, Luo W, Zheng S, et al. Growth and lipid

accumulation in three Chlorella strains from different regions in response to diurnal

temperature fluctuations. Bioresour Technol. 2016; 202: 15-24.

59. Zhang X, Amendola P, Hewson JC, Sommerfeld M, Hu Q. Influence of growth

phase on harvesting of Chlorella zofingiensis by dissolved air flotation. Bioresour

Technol. 2012; 116: 477-84.

60. Zhao Y, Liang W, Liu L, Li F, Fan Q, Sun X. Harvesting Chlorella vulgaris by

magnetic flocculation using Fe3O4 coating with polyaluminium chloride and

polyacrylamide. Bioresour Technol. 2015; 198: 789-96.

Ref. code: 25605809032062JIW

ภาคผนวก

Ref. code: 25605809032062JIW

92

ภาคผนวก ก การค านวณและขอมลดบ

1.การค านวณคาระดบการแทนทในหนวยโมเลกลกลโคส

เมอ N% คอ ปรมาณไนโตรเจนทวเคราะหไดจากเครอง CHN Element analysis 162 คอ น าหนกโมเลกลของหนวยแอนไฮโดรกลโคส 151.5 คอ น าหนกโมเลกลของสารไกลซดลไตรเมทลอแมโมเนยม คลอไรด 1400 คอ 100 times of the nitogen atomic mass ตวอยางการค านวณ

= 0.22

DS =162N%

1400 − 151.5N%

DS =162(1.5823)

1400 − 151.5(1.5823)

Ref. code: 25605809032062JIW

93

ตารางท ก-1 การค านวณคาระดบการแทนทดวยการหาปรมาณไนโตรเจนโดยเครอง CHN element analysis

ตวอยาง GTMAC:AGU น าหนกสาร

%Nitrogen น าหนกสาร

%Nitrogen น าหนกสาร

%Nitrogen %Nitrogen เฉลย

DS

1 2 3

1 0 0.10008 0.04591 0.1005 0.04217 0.1006 0.03086 0.0396 0.00

2 0.5 0.0998 1.6302 0.0997 1.5284 0.0994 1.5883 1.5823 0.22 3 1 0.1001 3.1119 0.1001 3.09 0.1001 3.1396 3.1138 0.54

4 1.5 0.0997 3.3804 0.0996 3.3252 0.0997 3.31 3.3385 0.60 5 2 0.0994 3.4358 0.0994 3.3558 0.0997 3.3786 3.3901 0.62

6 3 0.0997 3.8341 0.0997 3.8266 0.0996 3.8372 3.8326 0.76

7 5 0.1005 4.0024 0.1005 4.0209 0.1002 4.0103 4.0112 0.82 8 7 0.0997 4.2621 0.1 4.2049 0.1002 4.2413 4.2361 0.91

Ref. code: 25605809032062JIW

94

การค านวณประสทธภาพการเกบเกยวเซลลสาหราย

ประสทธภาพการเกบเกยวเซลล (%) = 𝑂𝐷𝑖−𝑂𝐷𝑓

𝑂𝐷𝑖𝑥100


ตวอยางการค านวณ

ประสทธภาพการเกบเกยวเซลล (%) = 𝑂𝐷𝑖−𝑂𝐷𝑓

𝑂𝐷𝑖𝑥100

ประสทธภาพการเกบเกยวเซลล (%)= 0.450−0.218

0.218𝑥100

ประสทธภาพการเกบเกยวเซลล (%)= 51.56 %

Ref. code: 25605809032062JIW

95

ตารางท ก-2 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคแมเหลก ตงแต 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร

ปรมาณอนภาคแมเหลก (mg/l)

คาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร

ประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล (%) คาเฉลย(%)±SD

ODi ODf ODf ODf 1 2 3 1 2 3

200 0.499 0.295 0.292 0.297 40.88 41.48 40.48 40.95±0.50

300 0.499 0.266 0.275 0.271 46.69 44.89 45.69 45.76±0.90

400 0.499 0.251 0.246 0.25 49.70 50.70 49.90 50.10±0.53

500 0.499 0.184 0.181 0.18 63.13 63.73 63.93 63.59±0.42

600 0.499 0.091 0.094 0.095 81.76 81.16 80.96 81.30±0.42

700 0.499 0.037 0.039 0.024 92.59 92.18 95.19 93.32±1.63

800 0.499 0.027 0.025 0.01 94.59 94.99 98.00 95.86±1.86

Ref. code: 25605809032062JIW

96

ตารางท ก-3 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.22 ถง 0.91)

อนภาคคอมโพสต (DS)


ประสทธภาพในการเกบเกยว (%)

คาเฉลย (%)±SD

ODi ODf ODf ODf

1 2 3 1 2 3

0 0.465 0.201 0.197 0.191 56.77 57.63 58.92 57.78±1.08

0.22 0.465 0.171 0.179 0.187 63.23 61.51 59.78 61.51±1.72

0.54 0.465 0.163 0.161 0.165 64.95 65.38 64.52 64.95±0.43

0.60 0.465 0.138 0.132 0.132 70.32 71.61 71.61 71.18±0.74

0.62 0.465 0.114 0.12 0.119 75.48 74.19 74.41 74.70±0.68

0.76 0.465 0.014 0.021 0.019 96.99 95.48 95.91 96.13±±0.78

0.81 0.465 0.007 0.007 0.017 98.49 98.49 96.34 97.78±1.24

0.91 0.465 0.006 0.006 0.003 98.71 98.71 99.35 98.92±0.37

Ref. code: 25605809032062JIW

97

ตารางท ก-4 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ตงแตพเอช 4 ถง 10

pH


ประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล(%) คาเฉลย(%)±SD

ODi ODf ODf ODf 1 2 3 1 2 3

4 0.441 0.037 0.036 0.034 91.61 91.84 92.29 91.91±0.35

5 0.441 0.036 0.044 0.046 91.84 90.02 89.57 90.48±1.20

6 0.441 0.047 0.049 0.046 89.34 88.89 89.57 89.27±0.35

7 0.441 0.047 0.054 0.049 89.34 87.76 88.89 88.66±0.82

8 0.441 0.042 0.046 0.036 90.48 89.57 91.84 90.63±1.14

9 0.441 0.011 0.013 0.016 97.51 97.05 96.37 96.98±0.57

10 0.441 0.005 0.006 0.003 98.87 98.64 99.32 98.94±0.35

Ref. code: 25605809032062JIW

98

ตารางท ก-5 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ปรมาณตงแต 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร

ปรมาณอนภาคแมเหลก(mg/l)


ประสทธภาพในการเกบเกยวเซลล(%)

คาเฉลย(%)±SD

ODi ODf ODf ODf

1 2 3 1 2 3

200 0.589 0.035 0.038 0.037 94.06 93.55 93.72 93.77±0.26

300 0.589 0.03 0.032 0.027 94.91 94.57 95.42 94.96±0.43

400 0.589 0.022 0.022 0.02 96.26 96.26 96.60 96.38±0.20

500 0.589 0.015 0.011 0.014 97.45 98.13 97.62 97.74±0.35

600 0.589 0.01 0.01 0.009 98.30 98.30 98.47 98.36±0.10

700 0.589 0.007 0.008 0.008 98.81 98.64 98.64 98.70±0.10

800 0.589 0.005 0.006 0.004 99.15 98.98 99.32 99.15±0.17

Ref. code: 25605809032062JIW

99

ตารางท ก-6 การเกบเกยวเซลลสาหรายดวยอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 4 ตงแตเวลา 0 ถง 20 นาท


เวลา(นาท) คาการดดกลนแสงท 750 นาโนเมตร ประสทธภาพในการเกบเกยว (%) คาเฉลย(%)±SD

ODi ODf ODi ODf ODi ODf

1 2 3 1 2 3

500 0 0.566 0.566 0.568 0.568 0.571 0.571 0 0 0 0

500 30 (วนาท) 0.566 0.119 0.568 0.128 0.571 0.134 78.98 77.46 76.53 77.66±1.23

500 1 0.566 0.035 0.568 0.041 0.571 0.036 93.82 92.78 93.70 93.43±0.57

500 2 0.566 0.009 0.568 0.012 0.571 0.013 98.41 97.89 97.72 98.01±0.36

500 3 0.566 0.008 0.568 0.011 0.571 0.012 98.59 98.06 97.90 98.18±0.36

500 5 0.566 0.007 0.568 0.009 0.571 0.01 98.76 98.42 98.25 98.48±0.26

500 10 0.566 0.004 0.568 0.003 0.571 0.005 99.29 99.47 99.12 99.30±0.17

500 20 0.566 0.002 0.568 0.002 0.571 0.003 99.65 99.65 99.47 99.59±0.10

Ref. code: 25605809032062JIW

100



เวลา(นาท)

คาการดดกลนแสงท 750 นาโนเมตร

ประสทธภาพการเกบเกยว (%)



1 2 3 1 2 3

500 0 0.558 0.558 0.563 0.563 0.566 0.566 0 0 0 0

500 30(วนาท) 0.558 0.135 0.563 0.125 0.566 0.129 75.81 77.80 77.21 76.94±1.02

500 1 0.558 0.063 0.563 0.059 0.566 0.052 88.71 89.52 90.81 89.68±1.06

500 2 0.558 0.042 0.563 0.037 0.566 0.035 92.47 93.43 93.82 93.24±0.69

500 3 0.558 0.04 0.563 0.031 0.566 0.029 92.83 94.49 94.88 94.07±1.09

500 5 0.558 0.035 0.563 0.027 0.566 0.027 93.73 95.20 95.23 94.72±0.86

500 10 0.558 0.009 0.563 0.011 0.566 0.01 98.39 98.05 98.23 98.22±0.17

500 20 0.558 0.006 0.563 0.005 0.566 0.005 98.92 99.11 99.12 99.05±0.11

Ref. code: 25605809032062JIW

101


ปรมาณอนภาคแมเหลก (mg/l) เวลา (นาท)

คาการดดกลนแสงท 750 นาโนเมตร ประสทธภาพในการเกบเกยว (%)



1 2 3 1 2 3 500 0 0.552 0.552 0.547 0.547 0.559 0.559 0 0 0 0

500 30 (วนาท) 0.552 0.131 0.547 0.129 0.559 0.134 76.27 76.42 76.03 76.24±0.20

500 1 0.552 0.065 0.547 0.061 0.559 0.056 88.22 88.85 89.98 89.02±0.89 500 2 0.552 0.055 0.547 0.044 0.559 0.048 90.04 91.96 91.41 91.14±0.99

500 3 0.552 0.048 0.547 0.044 0.559 0.045 91.30 91.96 91.95 91.74±0.37

500 5 0.552 0.045 0.547 0.04 0.559 0.042 91.85 92.69 92.49 92.34±0.44 500 10 0.552 0.027 0.547 0.027 0.559 0.035 95.11 95.06 93.74 94.64±0.78

500 20 0.552 0.005 0.547 0.005 0.559 0.006 99.09 99.09 98.93 99.04±0.09

Ref. code: 25605809032062JIW

102


ปรมาณอนภาคแมเหลก (mg/l) เวลา(นาท)

คาการดดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร ประสทธภาพในการเกบเกยว (%)



1 2 3 1 2 3 500 0 0.534 0.534 0.535 0.535 0.547 0.547 0 0 0 0

500 30s 0.534 0.151 0.535 0.158 0.547 0.156 71.72 70.47 71.48 71.22±0.67 500 1 0.534 0.089 0.535 0.087 0.547 0.081 83.33 83.74 85.19 84.09±0.98

500 2 0.534 0.062 0.535 0.055 0.547 0.059 88.39 89.72 89.21 89.11±0.67

500 3 0.534 0.055 0.535 0.05 0.547 0.048 89.70 90.65 91.22 90.53±0.77 500 5 0.534 0.035 0.535 0.037 0.547 0.041 93.45 93.08 92.50 93.01±0.47

500 10 0.534 0.013 0.535 0.018 0.547 0.012 97.57 96.64 97.81 97.34±0.62

500 20 0.534 0.007 0.535 0.004 0.547 0.006 98.69 99.25 98.90 98.95±0.28

Ref. code: 25605809032062JIW

103


ปรมาณอนภาคแมเหลก (mg/l) เวลา(นาท)


ประสทธภาพในการเกบเกยว (%)



1 2 3 1 2 3

500 0 0.562 0.562 0.567 0.567 0.571 0.571 0 0 0 0

500 30s 0.562 0.139 0.567 0.131 0.571 0.134 75.27 76.90 76.53 76.23±0.86 500 1 0.562 0.105 0.567 0.111 0.571 0.096 81.32 80.42 83.19 81.64±1.41

500 2 0.562 0.048 0.567 0.053 0.571 0.056 91.46 90.65 90.19 90.77±0.64

500 3 0.562 0.045 0.567 0.05 0.571 0.049 91.99 91.18 91.42 91.53±0.42 500 5 0.562 0.042 0.567 0.046 0.571 0.045 92.53 91.89 92.12 92.18±0.32

500 10 0.562 0.025 0.567 0.028 0.571 0.025 95.55 95.06 95.62 95.41±0.31 500 20 0.562 0.004 0.567 0.005 0.571 0.006 99.29 99.12 98.95 99.12±0.17

Ref. code: 25605809032062JIW

104



เวลา (นาท)


คาเฉล(%)±SD


1 2 3 1 2 3

500 0 0.572 0.572 0.569 0.569 0.567 0.567 0 0 0 0

500 30s 0.572 0.141 0.569 0.138 0.567 0.136 75.35 75.75 76.01 75.70±0.33 500 1 0.572 0.066 0.569 0.068 0.567 0.058 88.46 88.05 89.77 88.76±0.90

500 2 0.572 0.025 0.569 0.03 0.567 0.028 95.63 94.73 95.06 95.14±0.46

500 3 0.572 0.024 0.569 0.03 0.567 0.024 95.80 94.73 95.77 95.43±0.61 500 5 0.572 0.023 0.569 0.028 0.567 0.023 95.98 95.08 95.94 95.67±0.51

500 10 0.572 0.01 0.569 0.009 0.567 0.006 98.25 98.42 98.94 98.54±0.36 500 20 0.572 0.004 0.569 0.006 0.567 0.004 99.30 98.95 99.29 99.18±0.20

Ref. code: 25605809032062JIW

105



เวลา (นาท)


คาเฉลย (%)±SD


1 2 3 1 2 3 500 0 0.563 0.563 0.558 0.558 0.561 0.561 0 0 0 0

500 30s 0.563 0.122 0.558 0.125 0.561 0.119 78.33 77.60 78.79 78.24±0.60 500 1 0.563 0.031 0.558 0.029 0.561 0.035 94.49 94.80 93.76 94.35±0.54

500 2 0.563 0.007 0.558 0.01 0.561 0.009 98.76 98.21 98.40 98.45±0.28

500 3 0.563 0.006 0.558 0.009 0.561 0.009 98.93 98.39 98.40 98.57±0.31 500 5 0.563 0.006 0.558 0.008 0.561 0.009 98.93 98.57 98.40 98.63±0.28

500 10 0.563 0.003 0.558 0.004 0.561 0.004 99.47 99.28 99.29 99.35±0.11

500 20 0.563 0.001 0.558 0.002 0.561 0.002 99.82 99.64 99.64 99.70±0.10

Ref. code: 25605809032062JIW

106

ตารางท ก-13 การแยกเซลลสาหรายออกจากอนภาคคอมโพสต (DS=0.76)

พเอช

คาการดกลนแสงทความยาวคลน 750 นาโนเมตร

ประสทธภาพในแยกเซลล (%) คาเฉลย(%)± SD

ODi ODf ODi ODf ODi ODf 1 2 3 1 2 3

2 0.535 0.07 0.578 0.073 0.575 0.075 13.08 12.63 13.04 12.92±0.25

3 0.535 0.066 0.578 0.065 0.575 0.068 12.34 11.25 11.83 11.80±0.55 4 0.535 0.052 0.578 0.055 0.575 0.048 9.72 9.52 8.35 9.19±0.74

5 0.535 0.068 0.578 0.071 0.575 0.069 12.71 12.28 12.00 12.33±0.36 6 0.535 0.077 0.578 0.075 0.575 0.071 14.39 12.98 12.35 13.24±1.05

7 0.535 0.078 0.578 0.073 0.575 0.08 14.58 12.63 13.91 13.71±0.99

8 0.535 0.068 0.578 0.066 0.575 0.066 12.71 11.42 11.48 11.87±0.73 9 0.535 0.058 0.578 0.059 0.575 0.057 10.84 10.21 9.91 10.32±0.47

10 0.535 0.05 0.578 0.051 0.575 0.054 9.35 8.82 9.39 9.19±0.32

11 0.535 0.079 0.578 0.089 0.575 0.076 14.77 15.40 13.22 14.46±1.12 12 0.535 0.108 0.578 0.099 0.575 0.111 20.19 17.13 19.30 18.87±1.57

Ref. code: 25605809032062JIW

107

ภาคผนวก ข ภาพถายภายใตกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM)

500X 1500x

ภาพท ข-1 แปงมนส าปะหลงดบ

ภาพท ข-2 แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS 0.22)

Ref. code: 25605809032062JIW

108

500x 1500x

ภาพท ข-3 แปงมนส าปะหลงประจบวก (DS=0.54)


Ref. code: 25605809032062JIW

109

500x 1500x



Ref. code: 25605809032062JIW

110

100x 500x



Ref. code: 25605809032062JIW

111

ภาคผนวก ค ภาพการเกบเกยวเซลลสาหราย

ภาพท ค-1 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยอนภาคแมเหลกตงแต 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร

ภาพท ค-2 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยอนภาคคอมโพสต (DS= 0.22 ถง 0.91)

Naked particles DS=0.22 DS=0.54 DS=0.60 DS=0.62 DS=0.76 DS=0.82 DS=0.91 Chlorella sp.

Chlorella sp. 200 mg/l 300 mg/l 400 mg/l 500 mg/l 600 mg/l 800 mg/l

Ref. code: 25605809032062JIW

112

ภาพท ค-3 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ปรมาณ 500 มลลกรมตอลตร ทพเอช 4 ถง 10

ภาพท ค-4 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 โดยใชอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ปรมาณ 200 ถง 800 มลลกรมตอลตร ทพเอช 10

pH 4 pH 5 pH 6 pH 7 pH 8 pH 9 pH 10 1910

Chlorella sp.

Chlorella sp. 200 mg/l 300 mg/l 400 mg/l 500 mg/l 600 mg/l 700 mg/l 800 mg/l

Ref. code: 25605809032062JIW

113

ภาพท ค-5 การแยกเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ออกจากอนภาคคอมโพสต (DS=0.76) ทพเอช 12

ภาพท ค-6 การเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยอนภาคคอมโพสตภายใตกลองจลทรรศนแบบใชแสง

Chlorella sp. harvesting detaching

Ref. code: 25605809032062JIW

114

ภาคผนวก ง ไอโซเทอมการดดซบ

Ref. code: 25605809032062JIW

115

ภาพท ง-1 ไอโซเทอมของแลงเมยรในการดดซบทพเอช 4 ถง 10

Ref. code: 25605809032062JIW

116

ภาพท ง-2 ไอโซเทอมของฟรนดซในการดดซบทพเอช 4 ถง 10

Ref. code: 25605809032062JIW

117

ประวตผเขยน

ชอ นางสาวกานตธดา แจงยบล วนเดอนปเกด 4 มนาคม 2535 วฒการศกษา วทยาศาสตรบณฑต (เทคโนโลยชวภาพ)

มหาวทยาลยธรรมศาสตร ปการศกษา 2557 วทยาศาสตรมหาบณฑต (เทคโนโลยชวภาพ) มหาวทยาลยธรรมศาสตร ปการศกษา 2560

ผลงานทางวชาการ งานน าเสนอผลงาน อนสทธบตร

กานตธดา แจงยบล และ สเปญญา จตพนธ (2561) ประสทธภาพการเกบเกยวชวมวลสาหราย Chlorella sp. TISTR8263 ดวยอนภาคแมเหลกทสงเคราะหโดยวธการตกตะกอนรวมและวธการใชคลนไมโครเวฟ. วารสารวทยาศาสตรบรพา. 23(1): 318-329. น าเสนอผลงานทางวชาการแบบ poster เรอง Preparation of magnetic - cationic cassava starch composites and its efficiency for Chlorella sp. TISTR 8236 harvesting ในงาน The 2018 International Forum – Agriculture, Biology , and Life Science (IFABL) ณ เมองนาโกยา ประเทศญปน 1. กรรมวธผลตอนภาคแมเหลกนาโนคอมพอสตโดยใชแปงมนส าปะหลงดดแปรทมประจบวก เพอใชเกบเกยวเซลลสาหรายออกจากอาหารเพาะเลยง 2. กรรมวธการเกบเกยวเซลลสาหราย Chlorella sp. TISTR 8236 ดวยคอมพอสตของอนภาคแมเหลกและแปงมนส าปะหลงประจบวก

Ref. code: 25605809032062JIW

การเก็บเกี่ยวเซลล์สาหร่าย Chlorella sp. TISTR 8236...

Documents

Transcript of การเก็บเกี่ยวเซลล์สาหร่าย Chlorella sp. TISTR 8236...