GROWTH INHIBITION ON STAPHYLOCOCCUS AUREUS BY ...

การยบยงการเจรญเตบโตของเชอสแตฟฟโลคอกคสดวยกระบวนการ

โฟโตคะตะลตก

GROWTH INHIBITION ON STAPHYLOCOCCUS AUREUS BY

PHOTOCATALYTIC PROCESS

ณฐชา เวชโอสถศกดา

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร

ปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวศวกรรมโยธา

คณะวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร

ปการศกษา 2559

ลขสทธของมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร

การยบยงการเจรญเตบโตของเชอสแตฟฟโลคอกคสดวยกระบวนการ

โฟโตคะตะลตก


วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร

ปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑต สาขาวศวกรรมโยธา

คณะวศวกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร


ลขสทธของมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร

(3)

หวขอวทยานพนธ การยบย งก ารเจ รญเ ตบโตของเช อส แตฟ ฟโล คอกคส ดวย

กระบวนการโฟโตคะตะลตก

ชอ -นามสกล นางสาวณฐชา เวชโอสถศกดา

สาขาวชา วศวกรรมโยธา

อาจารยทปรกษา ผชวยศาสตราจารยธรรมศกด โรจนวรฬห, วศ.ด.


บทคดยอ

การศกษาคณสมบตในการยบยงการเจรญเตบโตของแบคทเรย Staphylococcus aureus

(S.aureus) ซงเปนเชอแบคทเรยกอโรคในมนษยดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกโดยใชแสง

อลตราไวโอเลตชนดเอ (UVA) โดยใชดวยเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซด (TiO2) เคลอบบนตวกลาง

จานเพาะเชอและบนผาดวยวธพนเคลอบ จานวน 10 ชน และทดสอบประสทธภาพในการยบยงโดยการให

แสง UVA ความเขมแสงตาเทากบ 12 µW/cm2

การวเคราะหประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของแบคทเรย S.aureus ภายในระยะเวลา

120 min โดยเตรยมความเขมขนของแบคทเรยเรมตนเทากบ 102, 104, 106 และ 108 CFU/mL การศกษาการ

ยบยงการเจรญเตบโตของแบคทเรย S.aureus ในสภาวะทมอาหารและไมมอาหารบนจานเพาะเชอ โดย

เปรยบเทยบประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของแบคทเรย S.aureus ในสภาวะทดลองกบ ใชแสง

UVA (ไมมตวเรงปฏกรยา,สภาวะควบคม 1) และมตวเรงปฏกรยา (ไมมแสงUVA,สภาวะควบคม 2)

สาหรบประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของแบคทเรยดงกลาวมคาสงสด เทากบ

98.69% และ 98.94% ในสภาวะมอาหาร และมคาประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของแบคทเรย

ดงกลาวสงสด เทากบ 99.96% และ 99.97% ในสภาวะไมมอาหาร เมอเปรยบเทยบกบสภาวะทดลองกบ

สภาวะควบคม 1 และ 2 ตามลาดบ ทเวลา 120 min ในสวนของคาจลนพลศาสตรของกระบวนการฯ พบวา

คงทการเกดปฏกรยา (k) มคาเทากบ 2.474×10-3 CFU.mL-1.min-1 และคาคงทการดดตดผว (K) มคาเทากบ

2.082×10-2 CFU-1.mL ในสภาวะทมอาหาร และคงทการเกดปฏกรยา (k) มคาเทากบ 2.906×10-3 CFU.mL-

1.min-1 และคาคงทการดดตดผว (K) มคาเทากบ 2.398×10-6 CFU-1.mL ในสภาวะทไมมอาหาร ตามลาดบ

นอกจากนจากการศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนผาเชงคณภาพ พบวา คาเฉลยของ

ระยะเขตวงรอบชนทดสอบทยบยงแบคทเรยมคาเทากบ 1 mm และจากการศกษาการยบยงการเจรญเตบโต

(4)

ของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกบนผาเชงปรมาณ พบวา มประสทธภาพในการยบยง

เชอ S.aureus สงสด เทากบ 70.93%

คาสาคญ : กระบวนการโฟโตออกซเดชน การยบยงเชอ โซล-เจล ไทเทเนยมไดออกไซด ฟลมบาง

(5)

Thesis Title Growth Inhibition on Staphylococcus auraus by Photocatalytic Process

Name - Surname Miss Nutcha Wechosotsakda

Program Civil Engineering

Thesis Advisor Assistant Professor Thammasak Rojviroon, D.Eng.

Academic Year 2016

ABSTRACT

This research investigated the antibacterial properties on Staphylococcus aureus (S.aureus), that

usually the cause of skin infection and disease in humans, by photocatalytic activity. Ten layers of TiO2 thin

films photocatalyst is prepared by spray coating technique on petri dish. The photocatalytic activity and

efficiency were tested under ultraviolet radiation (UVA) with the low light intensity of 12 µW/cm2.

This research studied the complete inactivation time for S.aureus at the initial cell

concentrations of 102, 104, 106 and 108 CFU/mL at 120 minutes in the culture medium under by compared

with two control conditions, i.e., under UVA only (without TiO2 photocatalyst, control experiment 1), and

by TiO2 photocatalyst only (without UVA, control experiment 2).

The results showed the highest photocatalytic efficiencies in term of growth inhibition of

98.69% and 98.94%, respectively when compare to the results of the control experiment 1 and control

experiment 2. The kinetics of the photocatalytic processes could be explained by the Langmuir-

Hinshelwood model with the reaction rate constant (k) of 2.474×10-3 CFU.mL-1.min-1 and adsorption rate

constant (K) of 2.082×10-2 CFU-1.mL. For the same condition, S.aureus have also been tested under

0.85%w/v sodium chloride condition. The results showed that the highest photocatalytic efficiencies were

99.69% and 99.79%, respectively. The reaction rate constant of the photocatalytic processes was (k) of

2.906×10-3 CFU.mL-1.min-1 and adsorption rate constant (K) of 2.398×10-6 CFU-1.mL. In addition, the

results of quality control test (zone of inhibition test) on S. aureus for spray coating with TiO2 nanoparticles

on 100%polyester fabric indicated good photocatalytic efficiency for growth inhibition and could generate

zone of inhibition's size of 1 mm. As well, the results of quality control test on S. aureus exhibited the

efficiency of growth inhibition of 70.93%.

(6)

Keywords: Antibacterial, Photooxidation, Spray coating, Titanium dioxide, Thin-films

(7)

กตตกรรมประกาศ

การศกษางานวจยฉบบนสาเรจลลวงอยางสมบรณไดดวยความกรณา และความอนเคราะห

ของผชวยศาสตราจารย ดร.ธรรมศกด โรจนวรฬห อาจารยทปรกษา และผชวยศาสตราจารย อรวรรณ

โรจนวรฬห ทไดกรณาเสยสละเวลาใหคาปรกษา คาแนะนา และใหขอเสนอแนะในการปรบปรง

แกไขขอบกพรองตางๆ จนสาเรจลลวงไปไดดวยด ผทาการศกษาวจยขอกราบขอบพระคณอยางสงมา

ณ ทน

ขอขอบพระคณอาจารย ดร.ฐนยา รงษสรยะชย ประธานกรรมการสอบ รวมถงกรรมการ

สอบผชวยศาสตราจารย ดร.ปตศานต กรามาตร รองศาสตราจารย ดร. สญญา สรวทยาปกรณ และ

ผชวยศาสตราจารยโกวท สวรรณหงษ ทไดใหความกรณาในการแกไขขอบกพรองตาง ๆ ของงานวจย

รวมทงเสยสละเวลาในการเปนกรรมการสอบในครงน และขอขอบพระคณ นายณฐพล ชาวสวน

นกวชาการการศกษาสาขาวชาชววทยาประยกต คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลย

เทคโนโลยราชมงคลธญบร ทไดเสยสละเวลาในการสอนทกษะวธการและขนตอนทเปนประโยชน

ตองานวจยน

ขอขอบพระคณ และมอบความดทงหมดนใหแก นายประวทย เวชโอสถศกดา (คณพอ)

นางฉววรรณ สพนอางทอง (คณแม) ญาตพนอง และนายกอเกยรต ศรสภาวด ทคอยชวยเหลอและ

เปนกาลงใจในการทาวจยน รวมถงคณาจารยทกทานทใหการสนบสนนและประสทธประสาทวชา

ความรให รวมถงภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยราชมงคลธญบรทใหใช

สถานทหองปฏบตการสาหรบปฏบตงานวจยนใหสาเรจลลวงไปดวยด

สดทายน ผวจยหวงเปนอยางยงวางานวจยเลมนจะเปนประโยชนสาหรบผทสนใจหาก

งานวจยในครงนขาดตกบกพรอง หรอไมสมบรณประการใด ผวจยขอกราบขออภยมา ณ โอกาสนดวย


(8)

สารบญ

หนา

บทคดยอภาษาไทย .......................................................................................................................... (3)

บทคดยอภาษาองกฤษ ..................................................................................................................... (5)

กตตกรรมประกาศ .......................................................................................................................... (7)

สารบญ ............................................................................................................................................ (8)

สารบญตาราง .................................................................................................................................. (10)

สารบญรป ....................................................................................................................................... (12)

คาอธบายสญลกษณและคายอ ......................................................................................................... (14)

บทท 1 บทนา .................................................................................................................................. 15

1.1 ความเปนมาและความสาคญ .................................................................................. 15

1.2 วตถประสงค ........................................................................................................... 16

1.3 ขอบเขตการศกษา ................................................................................................... 16

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ ..................................................................................... 17

บทท 2 ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ ............................................................................................. 18

2.1 สแตฟฟโลคอกคส ออเรยส .................................................................................... 18

2.2 วธการกาจดแบคทเรยโดยทวไป ............................................................................. 20

2.3 กระบวนการโฟโตคะตะลตก ................................................................................. 22

2.4 คณสมบตของตวเรงปฏกรยาในกระบวนการโฟโตคะตะลตก ............................... 29

2.5 การพนเคลอบ ......................................................................................................... 31

2.6 งานวจยทเกยวของ .................................................................................................. 34

บทท 3 วธการดาเนนงาน ................................................................................................................ 37

3.1 เครองมออปกรณและสารเคม ................................................................................. 37

3.2 ขนตอนการดาเนนงาน ............................................................................................ 39

บทท 4 ผลการดาเนนงานและการวเคราะหขอมล .......................................................................... 54

4.1 ลกษณะคณสมบตทางกายภาพของตวเรงปฏกรยา TiO2 ........................................ 54

4.2 ผลการศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะทมอาหาร ดวย

กระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ ........................................................ 59

(9)

สารบญ (ตอ)

หนา 4.3 ผลการศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะทไมมอาหาร ดวย

กระบวนการ โฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ ....................................................... 65

4.4 การศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโต

คะตะลตกบนผา ...................................................................................................... 71

บทท 5 สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ ....................................................................................... 76

5.1 สรปผลการวจย ....................................................................................................... 76

5.2 ขอเสนอแนะ ........................................................................................................... 78

บรรณานกรม .................................................................................................................................. 80

ภาคผนวก ....................................................................................................................................... 87

ภาคผนวก ก ตารางแสดงผลการทดลอง ........................................................................ 88

ภาคผนวก ข การทดสอบการลอกดวยเทป .................................................................... 94

ภาคผนวก ค หาความสมพนธระหวางคาดดกลนแสง (OD 600) กบจานวนเซลล ........... 97

ภาคผนวก ง ตารางการประเมนผลการยบยงแบคทเรยบนผาเชงคณภาพ ...................... 99

ภาคผนวก จ ภาพประกอบผลการทดลอง การยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus . 102

ภาคผนวก ฉ ผลงานตพมพเผยแพร ............................................................................... 115

ประวตผเขยน .................................................................................................................................. 134

(10)

สารบญตาราง

หนา

ตารางท 3.1 อปกรณพนเคลอบผวรปดานบนและดานขาง (Spray Coating Equipment) .............. 37

ตารางท 3.2 การทดสอบคณสมบตและวธการวเคราะหทางกายภาพของตวเรงปฏกรยา TiO2 ..... 43

ตารางท 3.3 ชดทดลองสาหรบการศกษาการทดสอบประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ

S.aureus โดยกระบวนการโฟโตคะตะลตก .................................................................................... 53

ตารางท 4.1 ปรมาณสารประกอบทพบในตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมขน ................................. 55

ตารางท 4.2 ลกษณะทางกายภาพของตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมขน ........................................ 57

ตารางท 4.3 ลกษณะทางกายภาพตวเรงปฏกรยา TiO2 หลงจากผานการทดสอบการกดกรอนดวยกรด

และดาง ...................................................................................................................... 58

ตารางท 4.4 ประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus เมอเทยบกบ

ชดควบคม 1 .............................................................................................................. 60

ตารางท 4.5 ประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus เมอเทยบกบ

ชดควบคม 2 .............................................................................................................. 60

ตารางท 4.6 เปรยบเทยบคาคงทปฏกรยาโฟโตคะตะลตกในการยบยงแบคทเรยกบงานวจยอน ... 64

ตารางท 4.7 ประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหารเมอ

เทยบกบชดควบคม 1 ................................................................................................. 66

ตารางท 4.8 ประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหารเมอ

เทยบกบชดควบคม 2 ................................................................................................. 66

ตารางท 4.9 ขอบเขตการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ................................................. 72

ตารางท ก.1 ผลการทดลองการยบยงเชอ S.aureus ในอาหารดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตก

มความเขมขนเชอ S.aureus เรมตน 102 CFU/mL ทม TiO2 เปนตวเรงปฏกรยา ........ 89







(11)

สารบญตาราง

หนา

ตารางท ก.5 ผลการทดลองการยบยงเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหารอาหารดวยกระบวนการ

โฟโตคะตะลตก มความเขมขนเชอ S.aureus เรมตน 102 CFU/mL ทม TiO2 เปนตวเรง

ปฏกรยา ..................................................................................................................... 91



ปฏกรยา ..................................................................................................................... 91



ปฏกรยา ..................................................................................................................... 92



ปฏกรยา ..................................................................................................................... 92

ตารางท ก.9 ผลการทดลองบนผา เชงคณภาพ .............................................................................. 93

ตารางท ก.10 ผลการทดลองบนผา เชงปรมาณ ............................................................................. 93

ตารางท ข.1 การแบงขนคณภาพของผวเคลอบภายหลงจากการทดสอบ ดวย tape test ตามมาตรฐาน

ASTM D 3359-02 ..................................................................................................... 96

ตารางท ง.1 การประเมนผลการยบยงแบคทเรย ............................................................................. 100

(12)

สารบญรป

หนา

รปท 2.1 ลกษณะเชอ S.aureus ...................................................................................................... 18

รปท 2.2 กลไกการเกดปฏกรยาในกระบวนการโฟโตคะตะลตก .................................................. 24

รปท 2.3 โครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซด ..................................................................... 26

รปท 2.4 มมทเกดจากผวของหยดนาบนพนผวตวกลาง ................................................................ 31

รปท 3.1 อปกรณพนเคลอบผวรปดานบนและดานขาง (Spray Coating Equipment) ................... 37

รปท 3.2 แหลงกาเนดแสง ............................................................................................................. 38

รปท 3.3 การศกษาประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus โดยกระบวนการ

โฟโตคะตะลตก .............................................................................................................. 40

รปท 3.4 แผนผงแสดงขนตอนการเตรยมตวเรงปฏกรยาแบบพนเคลอบผว (Spray Coating) ....... 41

รปท 3.5 ประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในอาหาร NB ดวย

กระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ................................................................. 46

รปท 3.6 ประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหาร ดวย

กระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ................................................................. 48

รปท 3.7 แผนผงแสดงการศกษาประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของ S.aureus โดย

กระบวนการโฟโตคะตะลตกบนผาเชงคณภาพ................................................................. 50

รปท 3.8 แผนผงแสดงการศกษาประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของ S.aureus โดย

กระบวนการโฟโตคะตะลตกบนผาบนเชงปรมาณ............................................................ 52

รปท 4.1 การเลยวเบนรงสเอกซของตวเรงปฏกรยา TiO2 ............................................................. 54

รปท 4.2 ภาพถาย 3 มต ดวยอปกรณ AFM ของตวเรงปฏกรยา TiO2 ........................................... 55

รปท 4.3 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา (αhν)1/2 กบคา hν ของตวเรงปฏกรยา

ไทเทเนยมไดออกไซด .................................................................................................... 56

รปท 4.4 สภาพความชอบนาของตวเรงปฏกรยา TiO2 .................................................................. 57

รปท 4.5 ภาพถาย 3 มต ดวยอปกรณ AFM ของตวเรงปฏกรยา TiO2 หลงจากผานการทดสอบการกด

กรอนดวยกรดและดางความเขมขน 5 M เปนเวลา 5 min ............................................... 59

รปท 4.6 ปรมาณเชอ S. aureus ในอาหาร NB กบเวลาในสภาวะการทดลองตางๆ ...................... 61

(13)

สารบญรป (ตอ)

หนา

รปท 4.7 ประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในอาหาร NB ชดทดลอง

เปรยบเทยบกบชดควบคม .............................................................................................. 61

รปท 4.8 จลนพลศาสตรของการยบยงการเจรญเตบโตของ S.aureus ชดทดลองในสภาวะทมอาหาร.. 63

รปท 4.9 กราฟความสมพนธระหวาง C/C0 กบเวลา ทความเขมขนเรมตนตางๆ............................... 63

รปท 4.10 ปรมาณเชอ S. aureus ในสภาวะไมมอาหารกบเวลาในชดการทดลองเปรยบเทยบกบชด

ควบคม............................................................................................................................. 67

รปท 4.11 ประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหาร ชด

ทดลองเปรยบเทยบกบชดควบคม.................................................................................... 67

รปท 4.12 จลนพลศาสตรของการยบยงการเจรญเตบโตของ S.aureus ชดทดลองในสภาวะไมม

อาหาร. ............................................................................................................................. 70

รปท 4.13 กราฟความสมพนธระหวาง C/C0 กบเวลา ทความเขมขนเรมตนตางๆ............................. 70

รปท 4.14 ขอบเขตการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดทดลอง................................ 73

รปท 4.15 การเปรยบเทยบเชอ S.aureus ระหวางเซลลทสมบรณและเซลลทถกทาลาย................. 74

รปท ค.1 กราฟความสมพนธระหวางคาดดกลนแสง กบจานวนเซลล……………………………. 98

รปท จ.1 รปผลการทดลองการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนจานเพาะเชอใน

อาหาร……………………………………..……………….…………………………. 103 รปท จ.2 รปผลการทดลองการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนจานเพาะเชอไมม

อาหาร……………………………………..……………….…………………………. 109

(14)

คาอธบายสญลกษณและคายอ

Å องสตรอม ๐C องศาเซลเซยส

cm เซนตเมตร

Eg แถบพลงงาน (energy gap)

e- อเลกตรอนทแถบการนาไฟฟา

eV อเลกตรอนโวลต

g กรม

h+ โฮลทแถบวาเลนซ

L ลตร

mg มลลกรม

min นาท

mL มลลลตร

μm ไมโครเมตร

μW ไมโครวตต

nm นาโนเมตร

O- ออกไซดไอออนเรดคล (oxide ion radicals)

O2- ซเปอรออกไซดไอออนเรดคล (superoxide ion radicals)

•OH 0ไฮดรอกซลเรตคอล

•OH2 0 เปอรไฮดรอกซลเรตคอล

rms รากทสองของคาความขรขระเฉลย UV รงสอลตราไวโอเลต

W วตต

15

บทท 1

บทน ำ

1.1 ควำมเปนมำและควำมส ำคญ

ประเทศไทยมภมประเทศตงอยในเขตรอนชนบรเวณใกลเสนศนยสตร ซงมสภาพอากาศทมอณหภมและความชนสง สภาวะดงกลาวเปนสภาวะทเหมาะสมตอการเจรญเตบโตของเชอโรค และแบคทเรย ทงนเชอโรค และแบคทเรยตางๆ เปนสาเหตของการเกดโรคหลายชนดซงเปนปจจยเสยงทจะประสบปญหาเชอโรคจากสภาพอากาศท าใหสามารถถายทอดสสตวตางๆ หรอการถายทอดจากคนสคนจนเปนสาเหตของเกดการระบาดของโรค แมวาปจจบนโรคตดตอบางชนดจะสามารถควบคมไดแลว [1] การตดเชอมกมสาเหตมาการตดเชอจากบาดแผล การตดเชอแบคทเรยอนเนองมาจากการไมรกษาความสะอาด ซงสวนมากการตดเชอสวนใหญมกพบบรเวณผวหนง เชอทพบสวนมาก [2] เชน Pseudomonas aeruginosa (Ps.aeruginosa) และ Enterococcus spp. กลมแบคทเรยทกอใหเกดการ ตดเชอไดในระบบรางกาย สวน Escherichia coli (E.coli) และ Staphylococcus aureus (S.aureus) แบคทเรยสองชนดนเปนสาเหตของการเกดอาการอาหารเปนพษ นอกจากน เชอ S.aureus ยงเปนสาเหตของการเกดโรคผวหนง เชน สว และฝ เปนตน โดยทวไปแบคทเรยชนดน จะมชวตอยไดในอากาศ ฝ นละออง ขยะมลฝอย น า นม และอาหารบรรจเสรจ เปนตน ซงหากอาศยอยไดในอากาศ จงมโอกาสทจะสามารถสมผสมายงเสอผา หรอผวหนง ซงอาจกอใหเกดการตดเชอได [3] ท งน เชอ S.aureus สามารถทนความรอนไดสง และมการด ารงชวตไดในสภาวะเดยวกนกบมนษยได โดยทวไปในการก าจดและการปองกนเชอ S.aureus จะนยมใชการอบความดนสง [1] [4] และหากในทางการแพทยจะใชตวยาท ชอวา Methicillin [5] ซงในงานวศวกรรมสงแวดลอมแลวอาจตองใชกระบวนการก าจดขนสงเพอใหไดประสทธภาพสงสดในการก าจดเชอแบคทเรยดงกลาว ซงงานวจยนเลอกใชกระบวนโฟโตคะตะลตก เนองจากเปนกระบวนการบ าบดขนสงทใชแสงรวมกบตวเรงปฏกรยา มประสทธภาพในการก าจดเชอโรคไดทงในดน น า และอากาศ

งานวจย น ม ง เนน ศกษาประ สท ธภาพในการย บย ง เชอแบคท เรย S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกโดยใชตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดบนตวกลางกระจกและบนผา

16

1.2 วตถประสงค

1.2.1 เพอศกษาและพฒนาวธการเตรยมตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดทมศกยภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus

1.2.2 เพอวเคราะหลกษณะทางกายภาพของตวเรงปฏกรยาทเตรยมขน 1.2.3 เพอทดสอบคณภาพและความคงทนของการเคลอบตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมได

ออกไซดบนตวกลางกระจกและบนผา 1.2.4 เพอศกษาหาประสทธภาพการย บย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวย

กระบวนการโฟโตคะตะลตก 1.2.5 เพอศกษาจลนพลศาสตรของกระบวนการโฟโตคะตะลตก ในการยบย งการ

เจรญเตบโตของเชอ S.aureus

1.3 ขอบเขตกำรศกษำ

1.3.1 ตวเรงปฏกรยาทใช คอ ไทเทเนยมไดออกไซดชนดฟลมบางเตรยมโดยวธแบบพนเคลอบผว (Spray Coating)

1.3.2 จลนทรยทใช คอ Staphylococcus aureus (S.aureus) TISTR 2326

1.3.3 แหลงก าเนดแสงทใช คอ หลอด UVA ทมความเขมแสงเทากบ 12 µW/cm2

1.3.4 หาประสทธภาพการยบย งเชอ S.aureus ในสภาวะทมอาหารและไมมอาหารบนจานเพาะเชอ

1.3.5 หาประสทธภาพการยบย งเชอ S.aureus บนตวอยางผา Polyester 100% ทงในเชงคณภาพและปรมาณ

1.3.6 ตรวจสอบคณภาพและความคงทนของการเคลอบตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดบนกระจกและบนผาทงกอนและหลงผานการใชงาน

1.3.7 ศกษาจลนพลศาสตรในการการยบย งเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตก

17

1.4 ประโยชนทคำดวำจะไดรบ

1.4.1 ทราบถงวธการเตรยมตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดทมศกยภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus

1.4.2 ทราบถงลกษณะทางกายภาพของตวเรงปฏกรยาทเตรยมขน

1.4.3 สามารถเคลอบตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดบนพนผวตวกลางใหมความคงทนตอการใชงาน

1.4.4 ท ราบ ถงป ระ สท ธภ าพก ารย บ ย งก าร เจ รญ เตบ โตของ เช อ S.aureus ดว ยกระบวนการโฟโตคะตะลตก

1.4.5 ขอมลจลนพลศาสตรของกระบวนการโฟโตคะตะลตกในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus

18

บทท 2

ทฤษฎและงานวจยทเกยวของ

2.1 สแตฟฟโลคอกคส ออเรยส [6]

สแตฟฟโลคอกคส ออเรยส (Staphylococcus aureus : S.aureus) เปนแบคทเรยแกรมบวก รปรางกลม ไมเคลอนท ไมสรางสปอร เสนผาศนยกลางขนาด 0.5 - 1.5 µm อาจอยเปนเซลลเดยวหรออยรวมกนคลายพวงองน ดงรปท 2.1 ลกษณะเชอ S.aureus โคโลนมสขาวถงสทอง สวนใหญไมสรางแคปซล สามารถเจรญไดทงในสภาวะทมออกซเจนหรอมออกซเจนเพยงเลกนอย เจรญไดดทสดท 37 oC แตไมทนตอรงสแกมมา หรออลตราไวโอเลต สวนใหญคอนขางทนความรอนทอณหภม 50 oC ไดนาน 30 min แตจะตายเมอถกความรอน 60 oC นาน 1 hr

รปท 2.1 ลกษณะเชอ S.aureus [7]

ส าหรบเชอดงกลาวสามารถสรางเอนไซม Coagulase และ Catalase ซงความสามารถในการสรางเอนไซม coagulase สามารถใชแยก S.aureus ออกจาก Staphylococci ชนดอนได โดย Coagulase ท าใหพลาสมาเกดการแขงตว โดยอาศย Coagulase reacting factor (RCF) ซงมอยในพลาสมาของคนและสตวบางชนดเปนตวกระตนการสรางไฟบรนและการแขงตวของพลาสมา โดยมบทบาทในการกอโรค คอ ไฟบรนจะไปหอหมรอบแบคทเรย ท าใหเมดเลอดขาวไมสามารถท าลาย

19

แบคทเรยได นอกจากนยงพบการสรางเอนไซม penicillinase หรอ β-lactamase ออกฤทธท าลายยากลม Penicillins เชน Ampicillin, Carbenicillin, Methicillin และAmoxicillin เปนตน โดยเอนไซมนสามารถท าลาย β-lactam ring ของยาดงกลาวได โดยโรคทเกดจาก S.aureus มดงน [8]

2.1.1 ฝ (Boil หรอ Furuncle) เกดจากการตดเชอทบรเวณรขมขน หรอตอมไขมนบรเวณผวหนงทไมมบาดแผลมากอน ฝอาจมขนาดใหญหรอเลกแตกตางกนได ตอมหนองขนาดเลกพบไดบอยในทารกแรกเกด สวนฝขนาดใหญ มรแตกออกหลายร อาจพบไดในบรเวณทายทอยในผปวยโรคเบาหวาน มชอเรยกเฉพาะวา ฝฝกบว (Carbuncle)

2.1.2 ตากงยง (Stye หรอ External hordeolum) เปนการอกเสบของตอมบรเวณขอบเปลอกตา สาเหตของการตดเชอสวนใหญมาจากเชอประจ าถนในจมก การปองกนโรคท าไดยากเนองจากยงไมมวธการก าจดผเปนพาหะ ท าใหผทเปนพาหะสามารถแพรเชอโรคได ดงนนควรรกษาอนามยสวนตวอยางเครงครด

2.1.3 Periorbital cellulitis เปนการอกเสบของเนอเยอรอบตา ทลกลามมาจากการตดเชอของบรเวณใกลเคยง เชน การอกเสบของโพรงอากาศรอบจมก การอกเสบของกระดกบรเวณใบหนา และเยอบตาอกเสบ เปนตน

2.1.4 Cavernous sinus thrombosis เปนฝ หรอสวบรเวณแสกหนา ซงมฐานอยทรมฝปากบนและยอดอยทบรเวณหวคว เรยกวา บรเวณสามเหลยมอนตราย (Dangerous triangle) ถามการบบหรอเคนอยางแรง เชออาจหลดเขาไปในหลอดเลอดด าทไหลลงเขาสสมองบรเวณ Cavernous sinus ท าใหเกดการตดเชอบรเวณดงกลาว [8]

2.1.5 Paronychia เปนการอกเสบของเนอเยอบรเวณรอบเลบ สวนใหญมกมสาเหตมาจากการทเลบฝงลกเขาไปในเนอหรอเลบขบ ถารกษาไมไดผลหรอตดเชอซ าบอย อาจตองตดเลบสวนนนออกไป

2.1.6 Osteomyelitis เปนการอกเสบของกระดก พบมากในเดกเลกและมกเกดทต าแหนงMetaphysic ของกระดกชนดยาว

2.1.7 Pulp space infection เปนการตดเชอบรเวณองมอหรอองเทา ซงเนอเยอบรเวณดงกลาวมลกษณะยดกนอยอยางหลวมและมชองทางตดตอทะลถงกนหมด ท าใหการอกเสบทเกดขนในบรเวณนจงลกลามไดอยางรวดเรว

20

2.1.8 Impetigo contagiosa การตดเชอมสาเหตเรมตนจากเชอ β-hemolytic streptococcus กลม A กอน เมอตมใสแตกออกและมสะเกดสเหลองคลมอย สามารถพบการตดเชอรวมของ S.aureus [9]

2.1.9 ฝทเตานม (Breast abscess) เกดขนเฉพาะในมารดาทใหนมบตรและมประวตคลอดบตรในโรงพยาบาล โดยตดเชอจากจมกทารกขณะดดนม ผปวยจะเกดอาการประมาณ 2 - 6 สปดาหหลงคลอด S.aureus สามารถถายทอดตอใหมารดาโดยผานทางทอน านม

2.1.10 อาหารเปนพษ (Staphylococcal food poisoning) เกดจากการรบประทานอาหารทปนเปอน Enterotoxin ของ S.aureus เขาไป โรคนไมมการยนยนสถตทแนนอนในประเทศไทยแตพบ S.aureus เปนสาเหตของโรคอาหารเปนพษทพบบอยทสดในตางประเทศ การเกดโรคมสาเหตจากการทผประกอบอาหารหรอผยกอาหารเปนพาหะ หรอก าลงมการตดเชอ S.aureus สายพนธทสรางสารพษ ท าใหมการปนเปอนไปกบอาหารทปรงส าเรจแลว และถาทงไวทอณหภมหอง ซงเปนอณหภมทพอเหมาะตอการเจรญเตบโต และสรางสารพษออกมาปนอยในอาหาร ประมาณ 1 - 6 hr หลงจากรบประทานอาหารเขาไป ผปวยจะเกดอาการอาหารเปนพษ มอาการคลนไส อาเจยน ปวดทอง และทองเดน ในรายทรนแรงอาจมอาการชอกได แตสวนใหญอาการจะดขนภายใน 8 - 24 hr โดยมากพบในอาหารทท าดวยแปง และขนมหวาน

2.2 วธการก าจดแบคทเรยโดยทวไป

การก าจดแบคทเรยรวมถงการยบย งการเจรญเตบโตของเชอแบคทเรยมวธก าจดอยหลายวธ โดยสามารถแบงวธการก าจดออกเปน 3 วธหลก ไดแก ทางกายภาพ ทางเคม และการใชยาปฏชวนะ

2.2.1 วธการทางกายภาพ (Physical method)

1. การใชความรอน (Heat treatments) ความรอนจะท าใหโปรตนและสวนประกอบภายในเซลลของ แบคทเรยเสยสภาพไป (Irreversible denaturation) และจ าพวกทสรางสปอร การใชความรอนในการฆาแบคทเรยม 2 วธ คอ [10]

ก . ความรอนแหง (Dry heat) ไดแก ความรอนจากเปลวไฟโดยตรง (Flaming) หรอเผาไฟ (Incineration) หรอใชความรอนแหงทไดรบจากการแผรงสความรอนเชนในตอบไอรอน (Hot air oven) ซงใชอณหภม 160 OC นาน 1-2 hr ใชฆาแบคทเรยบนวสดทไมเสอมสลายเมอสมผสกบความรอนสงโดยตรง

21

ข. ความรอนชน (Moist heat) ใชความรอนฆาเชอแบคทเรยในขณะทมความชนหรอน าอยดวย ไดแก การตม การนง การพาสเจอไรส (Pasteurization) การนงดวยความดนไอน าโดยเครองมอทเรยกวา Autoclave

การตม (Boiling) ทอณหภม 100 OC ท าลายเชอแบคทเรยไดเปนสวนใหญ ยกเวนแบคทเรยทมสปอร การพาสเจอไรส ทอณหภมประมาณ 63 OC นาน 30 min หรอประมาณ 75 OC นาน 15 min แลวท าใหเยนลงอยางรวดเรวใชฆาแบคทเรยทกอโรคในน านมและเซลลเจรญของแบคทเรยทกอใหเกดการเนาเสยของน านมและผลตภณฑบางอยาง เชน น าผลไม ไวน เปนตน

การนงโดยใชความดนน า ใชหมอนงความดนไอ15 Ib/in2 อณหภม 121 OC นาน 10-15 min เปนวธทนยมใชกนมาก เนองจากมประสทธภาพในการฆาเชอจลนทรยไดทกชนด เรยกวา การ สเตอรไลส (Sterilization) [11]

2. การฉายรงส (Radiation) ใชรงส UV และรงสแกมมา (Gamma ray)ในการฆาแบคทเรยรงสท าใหกรดนวคลอก และโปรตนของแบคทเรยเสยสภาพไป ใชฆาเชอในเครองมอพลาสตก ในอาหารและผลตผลทางการเกษตรบางชนด เปนตน

3. การกรอง (Filtration) โดยใชกระดาษกรองหรอแผน เยอกรองทม รปขนาดเลกกวา

แบคทเรย หรอ 0.45 µ สามารถใชแยกแบคทเรยออกได วธนใชเมอตองการก าจดเชอในอาหารทสลายตวเรวระเหยงายเมอถกความรอน

4. ความเยน (Cold storage) การเกบแบคทเรยในตเยน หรอตแชแขง จะยบย งการเจรญเตบโตเพมจ านวนของแบคทเรยได เนองจากเอนไซมของแบคทเรย ไมสามารถท างานไดทอณหภมต า เชน ท 0 OC หรอ -20 OC หรอต ากวา ใชเปนหลกในการเกบแบคทเรยไวเปนเวลานาน และการถนอมอาหาร

5. ความแหง (Dehydration) ความแหงสามารถยบย งการเจรญเตบโตของแบคทเรย ใชเปนหลกในการเกบแบคทเรยไวนาน ๆ โดยวธการทเรยกวาการท าแหง (Lyophilization)

2.2.2 วธการทางเคม (Chemical method)

เปนการใชสารเคมบางชนด ทมคณสมบตในการท าลายแบคทเรย เชน สารทมคณสมบตเปนแกสอาท Formaldehyde และEthylene oxide สวนสารเคม ทม กใชในรปสารละลาย เชน

22

ฟนอล ฟอรมาลน สารเคมทใชในการท าลายเซลลเจรญของแบคทเรยในสงของเครองใช สงขบถายของผปวย และแบคทเรยทเปนสาเหตของโรคเราเรยกสารนนวาเปน Disinfectant สวนสารเคมทใชท าลายและยบย งการเจรญเตบโต หรอกจกรรมของแบคทเรยตามผวหนง เนอเยอ โดยสารนนไมเปนพษตอรางกาย เรยกวา Antiseptics เชน Ethanol 70% ดางทบทม ไฮโดรเจนเปอรออกไซด การตายของแบคทเรยเนองมาจากสารเคม ท าใหโปรตนและกรดนวคลอกของแบคทเรย เสยสภาพไป อยางไรกตาม การใชสารเคมสวนมาก ไมมผลในการท าลายเชอไดทงหมดถงแมจะใชความเขมขนตามก าหนดมาตรฐานกตาม [12]

2.2.3 การใชยาปฏชวนะ (Antibiotics)

ยาปฏชวนะหรอสารปฏชวนะสามารถฆาหรอยบย งการเจรญเตบโตของเชอแบคทเรยได ยาปฏชวนะแตละชนด จะมฤทธตอแบคทเรยเพยงบางชนดเทานน แตยาปฏชวนะบางชนด จะออกฤทธตอแบคทเรยหลายชนด เรยกวาเปน Broad spectrum antibiotics นอกจากนยงขนกบชนดของแบคทเรยดวย ปจจบนมการใชยาปฏชวนะกนอยางแพรหลายท าใหเชอแบคทเรย หลายชนดมการดอยาปฏชวนะมากขน การตรวจหาความไวของเชอตอยา (Drug sensitivity test) จะท าใหทราบวาเชอแบคทเรยไวตอยา (Sensitive) หรอ (Resist) ตอยาชนดใดบาง เพอจะไดเลอกใชยารกษาโรคนนๆ ใหถกตอง [13] [14]

2.3 กระบวนการโฟโตคะตะลตก

กระบวนการโฟโตคะตะลตก (Photocatalytic process) เปนการเรงปฏกรยาโดยการฉายแสงไปทตวเรงปฏกรยา (Catalyst) จะท าใหเกดปฏกรยาออกซเดชน และรดกชนไดอยางรวดเรว เปนหนงในกระบวนการออกซเดชนขนสง ซงกระบวนการดงกลาวสามารถแยกได 2 ประเภท เมอจ าแนกตามสถานะของตวเรงปฏกรยา ดงน [15]

1) โฟโตคะตะลตกแบบสถานะเดยว (Homogeneous photocatalysis) เปนกระบวนการทใชตวเรงปฏกรยาซงมสถานะเดยวกบสารอนทรยทตองการก าจด เชน ของเหลวกบของเหลว เปนตน

2) โฟโตคะตะลตกแบบสถานะตาง (Heterogeneous photocatalysis) เปนกระบวนการทใชตวเรงปฏกรยาซงมสถานะตางกบสารอนทรยทตองการก าจด เชน ของเหลวกบของแขง เปนตน

23

โดยทวไปโครงสรางของตวกลางทจะใชเปนตวเรงปฏกรยาอนภาคของตวกลางจะสามารถแบงออกตามโครงสรางพลงงานของอเลกตรอนได 2 แถบพลงงาน คอ แถบวาเลนซ (Valence band ) เปนแถบพลงงาน ทมพลงงาน อ เลกตรอนสง และแถบคอนดกชน (Conduction band) เปนแถบพลงงานทไมมพลงงานอเลกตรอน แถบพลงงานทงสองนจะถกแยกจากกนโดยมแถบชองวางพลงงาน (Band gap) กนอย

ซงตามปกตแลวสารตงตนจะถกดดตดผวของตวเรงปฏกรยา แลวปฏกรยาจะเกดขนทผวของตวเรงปฏกรยา โมเลกลทถกดดซบจะเปลยนแปลงการจดเรยงอเลกตรอนและบางพนธะของโมเลกลจะเรมสลายไป ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตก ซงจะประกอบดวย 2 ขนตอน คอ กระบวนการดดตดผว (Adsorption process) และการฉายแสง (Irradiation process) [16]

1) กระบวนการดดตดผว (Adsorption process) คอ การทโมเลกลหรอคอลลอยดซง เรยกวา ตวถกดดซบทอยในรปของเหลวหรอแกสจะถกดงใหมาจบเกาะหรอตดบนผวของตวเรงปฏกรยา ปรากฏการณเชนนเปนการเคลอนยายจากของเหลวหรอแกสมายงพนทผวของของแขง เรยกวา ตวดดซบ การเกาะจบของโมเลกลบนสารอาจเกดขนดวยแรงทางกายภาพ และแรงทางเคมหรอทงสองอยางรวมกน ซงในกระบวนการโฟโตคะตะลตกการดดซบจะเกดจากแรงทางเคมเปนหลก

2) การฉายแสง คอ กระบวนการทอนภาคของสารกงตวน าไดรบพลงงานจากแสง โดยจ าเปนตองใหแสงทมพลงงานเทากบหรอสงกวาชองวางแถบพลงงานของสารกงตวน าน นๆ ตกกระทบผวหนาอนภาคสารกงตวน า จะท าใหอเลกตรอนทอยในวาเลนซแบนด ถกกระตนใหเคลอนทจากแถบวาเลนซไปยงแถบคอนดกชน ท าใหเกดสภาวะขาดแคลนอเลกตรอน ทแถบวาเลนซหรอชองวางของอเลกตรอน เรยกวา โฮล (Hole : hvb

+ ) สวนอเลกตรอนทถกกระตนไปยงแถบคอนดกชนแทนดวยสญลกษณ ecb

- ท าใหเกดอเลกตรอนและ hvb+ วงกระจายอยทผวของสารกงตวน าซง hvb

+ และ ecb

- จะกลบมาอยในสภาวะเดมอกได เรยกวา รคอมบเนชน (Recombination) ซงเปนปญหาทส าคญของกระบวนการโฟโตออกซเดชน และทผวหนาระหวางของแขงและของเหลว ecb

- สามารถทจะเคลอนยายจากแถบคอนดกชนไปสตวรบอเลกตรอน (Acceptor) ในสารละลาย เรยกวา รดกชน (Reduction) หรอ ecb

- จากผให (Donor) ในสารละลายไปส hvb+ ในแถบวาเลนซ เรยกวา ออกซเดชน

(Oxidation) ซง hvb+ ทเกดขนในแถบวาเลนซเปนตวรบอเลกตรอนทด (Strong oxidation)

24

กลไกการเกดปฏกรยาตางๆในกระบวนการโฟโตออกซเดชนโดยม TiO2 เปนตวเรงปฏกรยาสามารถแสดงไดดงสมการท 2.1 ถง 2.10 และแสดงดงรปท 2.2

รปท 2.2 กลไกการเกดปฏกรยาในกระบวนการโฟโตคะตะลตก ดดแปลงมาจาก [17]

h+

vb ทแถบวาเลนซจะรบอเลกตรอนจากสารปนเปอนได โดยตรง (Oxidized) หรอ Hydroxyl ion ท าใหเกด Hydroxyl radical และท าใหโมเลกลของน าเปลยนเปน Hydroxyl radical ไดเชนกน ซง Hydroxyl radical เปนตวรบอเลกตรอนทแรง (Strong oxidizing agent) มความไวในการท าปฏกรยา

สวน e+cb จะท าปฏกรยากบ Oxygen กลายเปน Oxide anion หรอ Oxide ion radical และยง

สามารถท าปฏกรยาตอไปได เปนไฮโดรเจนเปอรออกไซด (H2O2) ซงไฮโดรเจนเปอรออกไซด นนกเปนตวรบอเลกตรอนทแรงเชนกน (Strong oxidizing agent) จะสามารถรบอเลกตรอนแลวท าใหเกดเปนHydroxyl radical ไดอก [17] [18]

TiO2 + hν e+cb + h+

vb (2.1) h+

vb + OH- •OH (2.2) h+

vb + H2O •OH + H+ (2.3)

25

e+cb + O2 O2

- (2.4) R + •OH R-OH (2.5) R + h+

vb R+ (Oxidized) (2.6) e+

cb + h+vb heat (Recombination) (2.7)

2O2 + 2H+ + 2e- H2O2 (2.8) H2O2 + e+

cb •OH + OH- (2.9) H2O2 + O-

2 •OH + OH-+ O2 (2.10)

โดยท hν = อนภาคของแสง (Photon) h+

vb = โฮลทแถบวาเลนซ e-

cb = อเลกตรอนทแถบการน าไฟฟา •OH = ไฮดรอกซลเรดคล (Hydroxyl radicals) O2

- = ซเปอรออกไซดไอออนเรดคล (Super oxide ion radicals) R = โมเลกลของสารอนทรย (Organic molecules) H2O2 = ไฮโดรเจนเปอรออกไซด OH- = ไฮดรอกไซดไอออน

องคประกอบของปฏกรยาโฟโตคะตะลตก คอ 1) ตวเรงปฏกรยา เชน สารกงตวน า (Semiconductor) 2) พลงงานแสง ซงมคามากกวาหรอเทากบพลงงานโฟตอนของตวเรงปฏกรยา 3) น า 4) ออกซเจน หรอ ตวออกซแดนท (Oxidants) อนๆ 2.3.1 ตวเรงปฏกรยา TiO2 1) คณสมบตของ TiO2 สารทใชเปนตวเรงปฏกรยาในปฏกรยา Photocatalysis ไดแก

โลหะตวน า (Transition metal) เชน ทองแดง, โครเมยม และนเกล เปนตน สารกงตวน า (Semiconductor) เชน ไทเทเนยมไดออกไซด แคดเมยม ซลไฟด

และสงกะสออกไซด เปนตน [19] เนองจากในโลหะทรานซชนเมอไดรบพลงงานกระตนใหอยในสภาวะกระตน (Excited

state) จะกลบสสภาวะพน (Ground state) ไดงายและเรวกวาสารกงตวน า เพราะในโลหะทรานซชนไมมแถบพลงงานระหวางระดบชน ดงนนจงนยมใชสารกงตวน า เปนตวเรงปฏกรยาในปฏกรยาโฟโต

26

คะตะลตก สารกงตวน าทนยมน ามาใช ไดแก ไทเทเนยมไดออกไซด เนองจากมราคาไมแพง ไมเปนพษ ความสามารถในการละลายต า ความเสถยรสงและทนตอการกดกรอน

ไทเทเนยม (Ti) เปนโลหะสเทา มมวลอะตอมเทากบ 47.9 ทนตอการกดกรอนสง ไมเปนสารไวไฟ มเลขออกซเดชน +4 +3 และ +2 เปนตน แตสภาพทวไปเปน +4 ไทเทเนยมไดออกไซดเปนผงสขาว มวลโมเลกล 79.9 เปนวสดทมคณสมบตเปนสารกงตวน า มโครงสรางผลกทแตกตางกน 3 รปแบบ คอ รไทล (Rutile) อนาเทส (Anatase) และบรคไคท (Brookite) เปนตน ดงรป ท 2.3 โครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซด

รปท 2.3 โครงสรางผลกของไทเทเนยมไดออกไซด ดดแปลงมาจาก [20]

โครงสรางผลกทนยมน ามาใชส าหรบกระบวนการก าจดสารอนทรยในน า คอ โครงสรางผลกแบบอนาเทส และรไทล ซงมการจดเรยงตวของอะตอมไทเทเนยมเปนแบบ Orthorhombic

จากการทไทเทเนยมไดออกไซดมโครงสรางผลกทแตกตางกน ท าใหโครงสรางผลกแตละโครงสรางมคณสมบตทแตกตางกน เมอพจารณาทางดานเทอรโมไดนามกส พบวาพลงงานเสรของกบสของการเกดทภาวะมาตรฐาน ส าหรบไทเทเนยมไดออกไซด ทมโครงสรางแบบรไทลทมคา - 889.5 kJ/mol อกทงคาความหนาแนนของไทเทเนยมไดออกไซด ทมโครงสรางผลกแบบอนาเทสมคาเทากบ 3.894 g/cm3 ในขณะท ไทเทเนยมไดออกไซดทมโครงสรางผลกแบบรไทลมคาความหนาแนนเทากบ 4.250 g/cm3 คณสมบตทแตกตางกนดงกลาวจงท าใหผลกโครงสรางแบบอนาเทสมคาความกวางของแถบพลงงานเทากบ 3.23 eV ในขณะทรไทลมคาเทากบ 3.02 eV จงท าใหไทเทเนยมไดออกไซดทมโครงสรางผลกแบบอนาเทสมความวองไวในการเกดปฏกรยาดกวาไทเทเนยมได

27

ออกไซดทมโครงสรางผลกแบบรไทล และโครงสรางผลกแบบบรคไคท การท าใหบรสทธนนท าไดยาก สวนโครงสรางผลกแบบรไทลจะเกดการรวมตวใหม ของ ecb

- และ hvb+ ไดงาย ท งยงม

ความสามารถในการดดตดผวต ากวาโครงสรางผลกแบบอนาเทส ในปจจบนจงเปนทนยมใชโครงสรางผลกแบบอนาเทสมากกวาผลกรปแบบอน

2.3.2 ปจจยทมผลกระทบตอโฟโตคะตะลตก 1) ความเขมของแสง (Light intensity) การเพมความเขมแสงจะเปนการเพม

จ านวนโฟตอนใหมากขนจะท าใหอตราการเกดปฏกรยามากขนตามไปดวย ซงจากการศกษาทผานมาระบอตราการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตกจะขนอยกบความเขมแสงดวย [21]

2) ปรมาณตวเรงปฏกรยา (Catalyst dosage) เนองจากตวเรงปฏกรยาท าหนาทเปนสารดดซบซงท าใหปฏกรยาโฟโตคะตะลตกเกดขนทผวของตวเรงปฏกรยา ดงนนในการเพมปรมาณตวเรงปฏกรยาจะท าใหพนทผวของการดดซบเพมขนดวย สงผลใหอตราการเกดปฏกรยาเทคนคโฟโตคะตะลตกเพมขน

3) ความเขมขนเรมตนของสารละลาย (Initial substrate concentration) ความเขมขนเรมตนของสารละลายทมผลตอปฏกรยาโฟโตคะตะลตก พบวา เมอความเขมขนของสารตงตนเพมขนปฏกรยาโฟโตคะตะลตกมกจะลดลง ทงนอาจจะสามารถสรปไดในหลายๆ เหตผล คอ ขณะทมการเกดปฏกรยาเมอความเขมขนของสารต งตนเพมขนจะเกดสารผลตภณฑกลางส าหรบปฏกรยา (Intermediate product) เพมขน ซงสารดงกลาวจะยบย งการยอยสลายสารอนทรยท าใหปฏกรยาเกดนอยลง รวมทงเมอความเขมขนมากขนความหนาแนนของสารภายในสารละลายเพมขนท าใหการสองผานของแสงไปยงสารละลายไมทวถงท าใหปฏกรยาเกดลดลงอกดวย

4) ออกซเจนและตวรบอเลกตรอนตวอนๆ จะจบตวกบอเลกตรอนท าใหการกลบมา รวมตวกนอกครงของ e- กบ h+ เปนไปไดยากขน ออกซเจนจะรวมตวกนกบอเลกตรอนเกดเปนซปเปอรออกไซดเรดคอล ซงเปนตวออกซไดซตวหนง ซปเปอรออกไซดเรดคอลนนอาจท าปฏกรยาตอกบไฮโดรเจนไอออนไดเปนเปอรไฮดรอกซลเรดคอล ซงกเปนตวออกซไดซสารอนทรยทรนแรงอกตวหนง ตามปกตแลวออกซเจนมความจ าเปนส าหรบการยอยสลายสารอนทรยอยางสมบรณแบบ และไมปรากฏวาออกซเจนจะเขาไปแยงพนทของสารอนทรยในการดดตดบนผวของอนภาคตวเรงปฏกรยา แตหากในกระบวนการโฟโตคะตะลตกรดกชนของไนเตรตปรมาณออกซเจนมผลตออตราการเกดปฏกรยา พบวาหากมปรมาณออกซเจนละลายในสารละลายท าใหอตราการเกดป ฏกรยารดกชนมอตราลดลงหรอไมเกดปฏกรยาเลย [22]

28

5) คาความเปนกรด-ดาง (pH) ทผานมามการศกษาถงการลดลงของ pH ในปฏกรยาอยางมาก และสามารถอธบายสาเหตของปรากฏการณนได 3 สาเหต คอ ก. การลดลงของไฮดรอกไซดไอออนเนองจากการท าปฏกรยากบ h+ เกดเปน ไฮดรอกซลเรดคอล ข. ปรมาณความเขมขนของไฮโดรเจนไอออนทเพมขนเนองจากปฏกรยาโฟโตคะตะลตก ค. ผลตภณฑสดทายของปฏกรยาโฟโตคะตะลตกออกซเดชนแตเปนการยากทจะสรปวา pH มผลตอปฏกรยาโฟโตคะตะลตกอยางเหนไดชดแตบางสารประกอบมผลนอยมาก [23]

6) อเลกโทรไลต (Electrolyte) นอกจากสารประกอบอนทรยแลวไอออนของสารบางตวกอาจถกดดตดบนผวของตวเรงปฏกรยาได ในท านองเดยวกนไอออนเหลานจงถอวาเปนตวยบย งปฏกรยา ดงนนไอออนเหลานจงมอทธพลตออตราการเกดปฏกรยาและจลนศาสตรโดยรวมของปฏกรยาโฟโตคะตะลตก [24]

7) ตวเรงปฏกรยา จะตองมคณสมบตเปนโลหะตวน าหรอสารกงตวน า ทสามารถตอบสนองตอแหลงก าเนดแสง เพอกอใหเกดปฏกรยาในการบ าบดมลพษชนดนนๆ ไดโดยจะตองมพนทมากเพยงพอ เนองจากตองท าหนาทเปนสารดดตดมลพษไวบนพนผวของตวเรงปฏกรยาซงเปนหนงในขนตอนส าคญกอนการเกดปฏกรยาในการบ าบดมลพษในขนตอนตอไป ดงนน ในการเพมปรมาณตวเรงปฏกรยาจะท าใหมพนทผวเพมมากขนสงผลใหอตราการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตกเพมมากขนตามไปดวย [25]

8) ถงปฏกรณ เปนปจจยทส าคญอยางมากในกระบวนการโฟโตคะตะลตก ซงการเลอกใชชนดของวสดทเหมาะสมจ าเปนตองค านงถงความสามารถในการท างานรวมกบแสงยว และมลพษทใชในการบ าบดเพอปองกนการเกดสารยบย งการเกดปฏกรยา ซงวสดทแนะน าใหน ามาใชสรางถงปฏกรณในกระบวนการโฟโตคะตะลตก ไดแก แกว และสแตนเลสสตล (Stainless Steel) เปนตน

9) อณหภม เนองจากแหลงก าเนดแสงกอใหเกดความรอนภายในระบบเพมมากขนซงจะสงผลใหอตราการเกดปฏก รยาในการบ าบดมลพษไดนอย เน องจากโดยทวไปในกระบวนการโฟโตคะตะลตก ไมตองการใหเดนระบบทอณหภมสงหรอต าจนเกนไปซงคาอณหภมทเหมาะสมโดยทวไปจะอยระหวาง 20-80 oC [26]

29

2.4 คณสมบตของตวเรงปฏกรยาในกระบวนการโฟโตคะตะลตก

คณสมบตของตวเรงปฏกรยาในกระบวนการโฟโตคะตะลตกท าการวเคราะหโครงสรางผลกคณสมบตทางกายภาพ ขนาดการกระจายตว สภาพความชอบน าและพนผวเฉพาะ ดงน

2.4.1 การวเคราะหโครงสรางโดยวเคราะหดวยอปกรณ X-Ray diffraction: XRD เครองวเคราะหการเลยวเบนรงสเอกซ X-Ray diffraction (XRD) เปนเครองมอทใชในการ

วเคราะหสมบตของวสด โดยอาศยหลกการแทรกสอด (Diffraction) ของรงสเอกซเลยวเบนมาตกกระทบกบหนาผลกของสารตวอยางทมมตางๆ กน โดยองศาการเลยวเบนจะขนอยกบองคประกอบ และโครงสรางของสารทมอยในตวอยาง จากนนเทยบผลวเคราะหกบขอมลของสารมาตรฐาน เพอแยกชนดของสารททดสอบ สามารถใชตรวจหาองคประกอบของวสด นอกจากนผลการวเคราะหของ X-Ray diffraction (XRD) จะสามารถหาองคประกอบของตวอยางไดแลวนน ยงสามารถค านวณหาปรมาณขององคประกอบตางๆ ทอยในตวอยาง และยงสามารถท าการวเคราะหองคประกอบของฟลมบาง และค านวณคาความหนาของชนฟลมบางไดอกดวย

เครองวเคราะหการเลยวเบนรงสเอกซ X-Ray diffraction (XRD) เปนเครองมอวเคราะหเลยวเบนรงสเอกซในผลกของตวอยาง ซงอาศยหลกการของ Bragg’s law ดงสมการ 2d sinθ nλ (2.20) โดยท d ระยะหางระหวางระนาบอะตอมทเกดการกระเจง

λ ความยาวคลนของรงสเอกซ (nm) n 1, 2, 3,… ขอจ ากดของการวเคราะหดวยเทคนค X-Ray diffraction (XRD) คอ ไมสามารถท าการ

วเคราะหตวอยางเพอหาปรมาณหรอหาองคประกอบตวอยางทเปน Amorphous ได เนองสารตวอยางกลม น จะไมเกดการเลยวเบนของรงสเอกซ แต เราอาจสามารถให X-Ray diffraction (XRD) ค านวณหาปรมาณของสดสวนทเปน Amorphous ในตวอยางได โดยใชการเปรยบเทยบกบปรมาณของสารมาตรฐานททราบคาแนนอน

2.4.2 การวเคราะหชนดของสารประกอบและปรมาณสารประกอบของตวเรงปฏกรยา TiO2 เปนเครองมอทใชในการวเคราะหธาต โดยสามารถวเคราะหทงในเชงคณภาพ และเชง

ปรมาณของตวเรงปฏกรยา TiO2 ชนดตางๆ โดยอาศยหลกการเรองรงสเอกซของตวอยาง จะยงรงส

30

เอกซเขาไปในตวอยางสารประกอบตางๆ ทอยในตวอยางจะดดกลนรงสเอกซ แลวคายพลงงานออกมา โดยพลงงานทคาย หรอ Fluorescene ออกมานน จะมคาพลงงานขนกบชนดของสารประกอบทอยในตวอยางนนๆ ท าใหเราสามารถแยกไดวาในตวอยางททดสอบนนมสารประกอบอะไรอยบาง โดยใช Detector วดคาพลงงานทออกมา จากตวอยางทเตรยมบนตวกลางกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว โดยวเคราะหดวยอปกรณ X-ray Fluorescence Spectroscopy (XRF)

2.4.3 การวเคราะหลกษณะทางกายภาพและการกระจายตวโดยอปกรณ Atomic force microscopy : AFM

Atomic force microscopy (AFM) เปนอปกรณทใชงานทางดานวทยาศาสตรระดบนาโน เปนกลองจลทรรศนแรงดนแบบหวสแกน เชนเดยวกนกบเครอง Scanning tunnelling microscope (STM) ทสามารถใหภาพของพนผวทมความละเอยดในระดบนาโนเมตร หรอถายภาพอะตอมของสสารได โดยหลกการท างานทพเศษเฉพาะตว คอ การใชปลายเขมเลกๆ สแกนไปบนพนผวของแผนตวอยางโดยอาศยการวดกระแสไฟฟาทอยบนพนผวททะลผานมาทปลายเขม แรงดงดดทเกดขนระหวางหวเขมกบพนผวของวตถ

ลกษณะชนงานทใชในการทดสอบ ไดแก แผนฟลมบาง คอลลอยด อนภาคนาโนในเครองส าอาง เซลลแบคทเรย ชนงานทเปนผงระดบนาโน โดยมขนาดชนงานไมเกน 2 2 cm. ความหนาไมเกน 1 cm. ความขรขระไมเกน 4 µm และขนาดภาพสแกนใหญไมเกน 100 100 4 cm (กวาง ยาว สง) โดยสามารถบอกความสง-ต าของพนผวในรปแบบ 2 มต หรอ 3 มต [27]

2.4.4 การวเคราะหหาขนาดความกวางของแถบพลงงานของตวเรงปฏกรยา TiO2 วเคราะหหาขนาดความกวางของแถบพลงงาน (Band gap) ของตวเรงปฏกรยา TiO2 ท

เตรยมบนตวกลางกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว โดยอปกรณ UV-Vis Spectrometer 2.4.5 การวเคราะหสภาพความชอบน า (Hydrophilicity) การศกษาสภาพความชอบน า จะท าการวเคราะหโดยการหามมสมผสหยดน า (Contact

angle) ซงจะวเคราะหลกษณะสภาพความชอบน าของตวเรงปฏกรยา โดยการวดมมตกกระทบของหยดน าบน 1 µL บนพนผวตวกลาง ความชอบน าทดและไมชอบน าของผววสด (Hydrophilicity and Hydrophobicity) เปนหนงในสมบตของวสดทใชแสดงการยดเกาะของน าบนพนผวซงสามารถอธบายไดโดยความสมพนธระหวางลกษณะพนผวของ วสดกบการท ามมของหยดน า โดยพนผวทเปน Hydrophilic surface จะมมมสมผสระหวางน ากบพนผวนอย น าจงสามารถแผกระจายบนพนผวไดท าใหพนผวมความเปยก โดยท Contact angle จะมคานอยกวา 90o สวนผวทมสมบตเปน Hydrophobic

31

surface จะมมมสมผสระหวางหยดน ากบพนผวมากท าใหหยดน ามลกษณะเปนทรงกลม ดงนนน าและสงสกปรกจงไมสามารถยดเกาะได [28]

รปท 2.4 มมทเกดจากผวของหยดน าบนพนผวตวกลาง [29]

2.5 การพนเคลอบ

กระบวนการเคลอบผวเปนเทคโนโลยท ใชในการปองกนการกดกรอน ปองกนการสกหรอ ลดการเสยดส เพมคณสมบตความเปนฉนวนทางไฟฟา งานทตองการความสวยงาม และเพมสมบตความไมชอบน าของพนผว เปนตน กระบวนการเคลอบผวมหลายกระบวนการ วธการเตรยมฟลมบาง ทใชในงานทางดานการเคลอบผววสดนน สามารถแบงออกไดเปน 2 กลมดวยกนตามลกษณะของกระบวนการเคลอบ คอ [30], [31]

2.5.1 การเคลอบผวดวยวธการทางกายภาพ

การชบเคลอบผวแบบไอกายภาพ (Physical vapor deposition, PVD) คอ การท าใหสารกลายไอ หรอ มสถานะเปนกาซ แลวเกดการกลนตว หรอเกดปฏกรยาเคมทผววตถ เพอปรบปรงคณสมบตตางๆ เชน คณสมบตทางกล ไฟฟา ความรอน สะทอนแสง ปองกนสนมและตานทานการสกกรอน [32], [33]

การเคลอบฟลมโดยวธสปตเตอรรง (Sputtering) เปนกระบวนการพอกพนของชนฟลมบางของสารเคลอบจากกระบวนการสปตเตอรรง ซงการเคลอบดวยวธนจะเกดขนเมอไอออนสารเคลอบจากกระบวนการสปตเตอรรงวงชนแผนรองรบ จนมการพอกพนเปนฟลมบางไอออนทได เคลอนทดวยความเรวสงกวาวธการระเหยสารมาก สารเคลอบวงเขากระทบแผนรองรบจะฝงตวแนนลงใน

32

แผนรองรบมากกวาวธระเหยสาร ดงนนการเคลอบดวยวธสปตเตอรรง จะท าใหการยดเกาะระหวางสารเคลอบกบแผนรองรบไดดกวา [34], [35]

2.5.2 การเคลอบผวดวยวธการทางเคมภาพ

เทคนคเคมไอระเหย (Chemical vapor deposition, CVD) อาศยการแตกตวของสารเคมในสภาพแกสและเกดปฏกรยาเคมเปนสารใหมเคลอบบนผววสดโดยการใหความรอนทมากจนสารเคลอบกลายเปนไอและฟ งไปกระทบกบวสดทมอณหภมเหมาะสมเกดการควบแนนของสารเคลอบ แตวธนมขอเสยแรงยดเหนยวระหวางสารเคลอบกบวสดอาจไมมากนก และอาจมการปนเปอนของวสดทเคลอบหากวสดมจดหลอมเหลวใกลเคยงกบสารเคลอบ

การเคลอบผวแบบพนละออง (Spray coating) เปนเทคนคการเคลอบผวทมลกษณะส าคญ คอ การผลตละอองอนภาค (Atomization) ของสารเค ลอบผวเค ลอบบนพนผว จด เดนของกระบวนการน คอ สามารถสรางแผนฟลมบางของสารเคลอบผว ใชสารเคลอบผวในปรมาณนอย และสามารถเคลอบผวไดในบ ร เวณ ทยากตอการเค ลอบผว ปจ จบนมก ารพฒนาการน าคารบอนไดออกไซดเหนอวกฤตมาประยกตใชเพอเปนตวท าละลาย ตวถกละลาย และตวพาสารเคลอบผวในกระบวนการเคลอบผวแบบพนละออง กระบวนการเคลอบผวแบบพนละอองสามารถสรางพนผวทมชนความหนาของสารเคลอบในระดบไมโครเมตรและนาโนเมตร

การเคลอบผวโซล - เจล (Sol-gel) เปนกระบวนการทางเคมทอาศยการเกดพนธะทางเคมหรอการเกาะตวกนของสารตงตนในระดบโมโนเมอร โดยมการเตรยมสารละลายไอออนโลหะ เชน อลคอกไซด เกลอในรปของสารอนนทรย (Inorganic salts) และเกลอของโลหะอนทรย (Metallo-organic salts) เปนตน ในแอลกอฮอลทเปนตวท าละลายทเหมาะสม เปนตน สารละลายไอออนดงกลาวท าใหไดสารตงตนเรยกวา โซล (Sol) ตามมาดวยขนตอนของการเกดเจล (Gellation step) โดยโซลจะถกก าจดของเหลวออกไปท าใหไดของแขงทมของเหลวภายในเรยกวา เจล (Gel) สวนโซล (Sol) คอ อนภาคคอลลอยดทแขวนลอยในของเหลว สวนเจล (Gel) คอ โซลทผานกระบวนการความรอนท าใหของเหลวระเหยออกไปบางสวนเกดของแขงระดบแมคโครโมเลกล (Macromolacule) อยรวมกบของเหลว

การเคลอบผวแบบเหวยง (Spin coating) เปนวธการเคลอบอกวธหนงทนยมใชในการผลตฟลมบาง โดยการหยดสารเคลอบซงอยในภาวะทเปนของเหลวลงบนจดศนยกลางของวสดฐานและ

33

เหวยงดวยความเรวสง ความเรงสศนยกลางท าใหสารเคลอบกระจายไปทวแผนรอง สดทายจะเกดฟลมบางเคลอบบนวสดฐาน

การเคลอบผวแบบจม (Dip coating) เปนการเคลอบผวพนฐานทใชมานานและมขนตอนการเคลอบไมซบซอนโดยมหลกการ คอ การน าวสดทตองการเคลอบผวจมลงในสารเคลอบผว นยมใชเคลอบผววสดขนาดเลกทงายตอการจมเคลอบ วธการนมขอจ ากด คอ ความหนาของชนเคลอบผวหลงการเคลอบผวมความหนามากและควบคมความหนาไดยาก

เทคนคพนละอองสารเคมเปนเทคนคทท าใหไดฟลมบางทมความหนาแนนและมรพรนในชนฟลมโดยเฉพาะการท าชนพวกออกไซดฟลม ซงเทคนคการพนละอองสารเคมเปนเทคนคทไมเหมอนกบเทคนคการสรางชนฟลมบางดวยวธการอนๆ เพราะวาเทคนคการพนละอองสารเคมเปนวธทงายขนตอนการเคลอบผวไมยงยาก อกทงตนทนเครองมอทใชในการผลตฟลมบางมราคาต ามาก จงท าใหวธการสรางฟลมบางดวยเทคนคพนละอองสารเคมเปนทนยม และเนองจากตนทนทไมสงมากนก จงท าใหเปนเทคนคทนยมใชกบงานภาคอตสาหกรรม นอกจากนนเทคนคการพนละอองสารเคมยงสามารถเคลอบฟลมบางไดหลายชนตามความตองการในการน าไปใชงาน และเปนเทคนคทมการใชมาเปนเวลาหลายทศวรรษทผานมาในอตสาหกรรมแกว และในการผลตเซลลแสงอาทตย อปกรณเครองมอของเทคนคพนละอองสารเคมประกอบดวย ชดหวพน (Nozzle) สารละลายทใชในการพน (Solution) ชดขดลวดใหความรอน (Heater) และชดควบคมอณหภม (Temperature controller) โดยทตวหวพนสารเคมนนจะมหลายชนดดวยกน ไดแก ชดหวพนแบบอะตอมไมเซอร (Atomizer) ชดหวพนลม (Air blast) และชดหวพนแบบอลตราโซนก (Ultrasonic) เปนตน [36]

กระบวนการพนเคลอบดวยละอองสารเคม และกลไกในการพนเคลอบ ฟลมบางสามารถถกเตรยมดวยเทคนคพนละอองสารเคมไดงาย ตวอยางของการสรางฟลม

บางเพอน าไปใชในงานดานตางๆ ไดแก เซลลแสงอาทตย ตวเซนเซอร เซลลเชอเพลง และอน ๆ อกมากมาย หลกการของการเคลอบผวชนงานดวยเทคนคพนละอองสารเคม คอ ท าการพนสารละลาย (พวกโลหะออกไซดเปนหลก) ทเตรยมไวลงบนชนงานทถกใหความรอนจนถงอณหภมท สามารถเกดปฏกรยาไพโรไลซสได ซงท าใหเกดฟลมบางเคลอบลงบนผวของชนงานทตองการโดยในระหวางการพนเคลอบหยดของสารละลายทมขนาดเลกจะลอยออกมาไปตกกระทบทบนผวของชนงาน ซงลกษณะของผวเคลอบทไดมลกษณะซอนกนเปนชนๆ ท าใหผวเคลอบทไดจากเทคนคพนละอองสารเคมมรพรนคอนขางสงซงเปนขอดท าใหอเลกตรอนสามารถเคลอนทไดสะดวกและรวดเรว ท าใหเกดปฏกรยาทางแสงไดงาย [37]

34

ขนตอนของกระบวนการเทคนคพนละอองสารเคมประกอบไปดวย การท าใหสารละลายแตกออกเปนหยดเลกๆ (Atomization) การสงผานของละอองสารละลาย (Droplet transport) และการระเหย (Evaporation) เปนตน โดยละอองของสารละลายทงหมดจะลอยไปเกาะท ผวของชนงาน ซงทชนงานและบรเวณรอบๆ จะมอณหภมสง (ระดบของอณหภมทชนงานและบรเวณรอบๆ ขนอยกบการตงคาอณหภมทแผงควบคมตวขดลวดใหความรอน) ท าใหสารละลายสวนหนงระเหยออกไป และอกสวนเกดการตกตะกอน (Precipitation) ภายในละอองของสารละลาย จากนนละอองของสารละลายกจะลอยไปเกาะตดอยบนผวของชนงานไดเปนฟลมบางเคลอบตดอยบนผวของชนงาน ขนตอนทละอองของสารละลายลอยไปเกาะตดอยบนผวของชนงานนนเรยกวา เกดปฏกรยาไพโรไลซสนนเอง [30]

การประยกตใชงานของเทคนคการพนเคลอบดวยละอองสารเคม 1. ฟลมบางในงานเซลล แสงอาทตย ชนฟลมบางออกไซดของขวน าไฟฟาแบบโปรงแสงทใชส าหรบเซลลแสงอาทตยนน ถก

เตรยมขนจากเทคนคพนเคลอบดวยละอองสารเคม โดยใชสาร ละลาย ฟลออรนเจอดวยดบกออกไซด (Fluorine-doped tin oxide : FTO) เปนสารละลายตงตนและท าการพนเคลอบลงบนกระจก สาเหตทเลอกใชเทคนคนในการผลตชนงาน กเพราะเทคนคพนเคลอบดวยละอองสารเคมมตนทนต าและไมจ าเปนตองใชระบบสญญากาศในการเคลอบชนงาน จงเหมาะกบชนงานทมขนาดใหญ [38]

2. การเคลอบผวชนงานดวยโลหะออกไซด ฟลมบาง TiO2 มความสามารถในการเกดปฏกรยาทางแสง (Photocatalytic) ภายใตแสงยว

ซงสามารถน าไปใชในงานทางดานฆาเชอแบคทเรย หรอกระจกท าความสะอาดตวเอง (Selfcleaning) ซงเปนกระจกทน ามาใชตามอาคารบานเรอนหรอตกสง ดงนนจงเปนกระจกทมขนาดใหญท าใหเทคนคการเคลอบผวกระจกท ถกน ามาใชจงตองเปนเทคนคทมตนทนไมสงมากนก และไมจ าเปนตองพงระบบสญญากาศ เพราะฉะนนเทคนคพนเคลอบดวยละอองสารเคมจงถกเลอกมาใช พนเคลอบในงานจ าพวกฟลมบางโลหะออกไซด [31]

2.6 งานวจยทเกยวของ

จากการศกษาปฏกรยาโฟโตคะตะลตกของฟลมเคลอบไทเทเนยมไดออกไซดทมการเตม Fe ในปรมาณ 0%, 1%, 3% และ 5% โดยโมลของ Fe เตรยมดวยกระบวนการโซล-เจล แลวน าไปเคลอบบนกระจกดวยวธการแบบจมเคลอบ หลงจากนนน าฟลมทไดไปเผาทอณหภม 500 OC เปนเวลา 2 hr

35

ดวยอตราการเพมขนของอณหภมเทากบ 10 OC/min ลกษณะโครงสรางตางๆ ของฟลมทสงเคราะหจะใชเทคนค XRD, SEM และ AFM ในการวเคราะห แลวน าฟลมไปทดสอบปฏกรยาโฟโตคะตะลตกในการยอยสลายสารละลายเมทลนบล พรอมทงทดสอบสมบตการฆาเชอ E.coli ผลการทดลองพบวา ปรมาณ Fe ทเพมขน จะสงผลใหปฏกรยาโฟโตคะตะลตกเกดขนไดด และตวเรงปฏกรยาทเตรยมขนมคณสมบตในการฆาเชอ E.coli ทด โดยปรมาณ Fe เทากบ 5 % โดยโมลของ Fe ใหคาปฏกรยาโฟโตคะตะลตก และสมบตการฆาเชอ E.coli ทสงสด ซงมคาเทากบ 56.3% [39]

จากการศกษาประสทธภาพการยบย งเชอ E.coli และเชอ S.aureus โดยการฉายแสงบนตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซด ซงมแหลงก าเนดแสง 3 แหลง คอ แสงทมองเหน แสงจากหลอด UV Black light และแสงจากหลอดฟลออเรสเซน ซงการทดลองนใชวธการอารกไอออน เตรยมฟลมบางไทเทเนยม และฟลมบางทถกเตรยมถกเตมเชอ E.coli และเชอ S.aureus แลวน าไปฉายแสงอกครง ใชระยะเวลาทงหมด 24 hr และน าไปตรวจดปรมาณแบคทเรยทกๆ 1 hr โดยวดคาการดดกลนแสง ผลทไดจากการทดลอง แสงจากหลอด UV Black light และแสงจากหลอดฟลออเรสเซน มประสทธภาพในการยบย งแบคทเรยใกลเคยงกน นอกจากนยงพบวาการใชแหลงก าเนดแสงจากหลอด UV Black light สามารถท าใหแบคทเรยลดจ านวนลงไดเรวกวา โดยใชเวลาเพยง 7 hr โดยทแสงจากหลอดฟลออเรสเซนใชเวลาถง 11 hr [40]

จากการศกษาผลของน ามนหอมระเหย 3 ชนด ไดแก กระชาย มะนาว และสมโอ และจากสมนไพร 14 ชนด ไดแก จาปาน ชงโค ผกบงสม พลบพลง พกล ฟาทะลายโจร มะขามแป ยานาง ลนทม สฟนคนทา หญาเกลดหอย หญาปกแมลงวน หนาดค า และอบเชย ซงสกดดวยตวท าละลาย 2 ชนด คอ น ากลน และ เอทานอล 95% โดยมผลตอการเจรญเตบโตกบแบคทเรย 4 ชนด ไดแก Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus แ ล ะ Staphylococcus epidermidis โดยทดสอบความไวของเชอดวยวธ Agar dise diffusion method และ Broth dilution method จากการทดลองพบวากระชายใหผลดทสดในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ E.coli สวนชงโคพบวายบย งการเจรญเตบโตของเชอ Ps.aeruginosa และสมนไพรสฟนคนทายบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus และ S.epidermidis [2]

จากการศกษาการฆาเชอโรคบรเวณพนผวทางเดนโรงพยาบาลทถกปนเปอนจากเชอ S.aureus ท ดอยา methicillin ซงว ธการแบบเดมไม มประสทธภาพเพยงพอทจะฆาเชอไดจงท าการศกษาวธการฆาเชอโรคเพมเตมโดยใชกระบวนการโฟโตคะตะลตกทมตวเรงปฏกรยาคอ Nano TiO2 โดยท าการทดลองบนพนผวโพลไวนลคลอไรดและบนพนผวควบคม จะท าการทดลองเปนเวลา

36

180 min ซงผลการทดลองพบวา ทเวลา 45 min มปรมาณเชอสงสดเทากบ 46.3 และ 43.1 CFU/cm2 และทเวลา 180 min มปรมาณเชอเทากบ 10.1 และ 0.7 CFU/cm2 ตามล าดบ โดยเมอท าการฆาเชอดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตก ความหนาแนนของเชอ S.aureus ทดอยา methicillin ลดลงเทากบ 1.16 CFU/cm2 ซงเมอวดเปนประสทธภาพลดลงเทากบ 93% [41]

การศกษาปฏกรยาโฟโตคะตะลตกทใชตวเรงปฏกรยา Nano Ag-TiO2 และ ZnO ในการยบย งเชอ S.aureus ทดอยา methicillin บรเวณอากาศ และทเกดขนตามธรรมชาต ตวเรงปฏกรยาทจดท าขนมลกษณะเปนนาโนพอลเมอรไฮบรดโดยใชเทคนคสเปรยเคลอบบนพนผวของ Petri dish แหลงก าเนดแสงทใชเปนแสง Light Emitting Diode (LED) ท λ = 405 nm จากน นท าการตรวจวดคณสมบตการเกดเอทานอลดวยเครองแกสโครมาโทรกราฟ และตรวจการถกท าลายของผนงเซลลแบคทเรยดวย Transmission Electron Microscope (TEM) จากผลการทดลองพบวา ผนงเซลลของ S.aureus ท ดอยา methicillin ถกท าลายเมอท าการฉายแสงเปนเวลา 1 hr และเมอเวลาผานไป 2 hr สามารถยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus ทดอยา methicillin ไดถง 99.9% [3]

บทท 3 วธการด าเนนงาน

3.1 เครองมออปกรณและสารเคม 3.1.1 อปกรณพนเคลอบผว (Spray Coating Equipment)

อปกรณพนเคลอบผวทใชในการทดลอง แสดงดงรปท 3.1 และ3.2 ซงแสดงใหเหนชนสวนตางๆ ของอปกรณพนเคลอบผว

รปท 3.1 อปกรณพนเคลอบผวรปดานบนและดานขาง (Spray Coating Equipment)

ตารางท 3.1 อปกรณพนเคลอบผวรปดานบนและดานขาง (Spray Coating Equipment) ชนสวน รายละเอยด ชนสวน รายละเอยด

1 หวสเปรยแอรบรช 6 โซลนอยวาลว 2 ถวยส าหรบเตมตวเรงปฏกรยา 7 วาลวปรบแรงดนอยางละเอยด 3 มอเตอรปรบระยะตามแนวระดบ 8 วาลวปรบอตราการไหล 4 แหลงจายพลงงาน 9 มอเตอรปรบระยะตามแนวดง 5 วาลวปรบแรงดนอยางหยาบ 10 ฐานจบชนงาน

38

3.1.2 แหลงก าเนดแสง

1. แหลงจายพลงงาน 2. แหลงก าเนดแสง

รปท 3.2 แหลงก าเนดแสง

3.1.3 อปกรณทใชในการทดลอง 1) เครองชงสารเคม 2) ภาชนะเตรยมอาหาร 3) แทงแกวคนสาร 4) ลวดเขยเชอ 5) กลองจลทรรศน 6) ปเปตอตโนมต 7) จานเพาะเชอ 8) ขวดปรบปรมาตร 9) บกเกอร 10) ขวดรปชมพ 11) กระบอกตวง 12) หมอนงความดนไอน า 13) อปกรณวดความเขมแสง 14) เครองปนเหวยง

3.1.4 สารเคมและอาหารเลยงเชอทใช 3.1.4.1 สารเคมทใช

39

1) TiO2 Nanopowder (anatase 99+% ขนาดผง 10-25 nm) ผลตโดยบรษท US Research Nanomaterials, lnc.

2) ไดเอทานอลเอมน (DEA) ความเขมขน 98 % AR Grade 3) กรดไนตรก ความเขมขน 65% AR Grade ผลตโดยบรษท QREC Chemical

CO., Ltd. 4) เอทานอล ความเขมขน 95 % 5) โซเดยมคลอไรด เขมขน 0.85 % w/v

3.1.4.2 อาหารเลยงเชอ 1) Nutrient Broth (NB) 2) Nutrient Agar (NA)

3.1.4.3 เชอ Staphylococcus aureus TISTR 2326

3.2 ขนตอนการด าเนนการ ในก ารศ ก ษ าประสทธ ภ าพก ารย บ ย งก าร เจรญ เต บ โตของ เช อ S.aureus โด ย

กระบวนการโฟโตคะตะลตกนนมขนตอนการด าเนนการอยางแรกคอการเตรยมตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดโดยการพนเคลอบบนจานเพาะเชอและบนผา จากนนท าการทดสอบประสทธภาพดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกทงบนจานเพาะเชอและบนผา หลงจากนนน าผลการทดลองทไดมาท าการวเคราะหผลดงแสดงรปท 3.3

40

รปท 3.3 การศกษาประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus โดยกระบวนการ โฟโตคะตะลตก

3.2.1 การเตรยมสารละลายตวเรงปฏกรยานาโนไทเทเนยมไดออกไซดแบบพนเคลอบผว

1. เตมเอทานอล ความเขมขน 95 % ปรมาณ 100 mL ในขวดเกบสาร ขนาด 250 mL 2. ปรบ pH ตวท าละลายใหมคาประมาณ 2-3 ดวยกรดไนตรก (HNO3) ความเขมขน

65 % AR Grade พรอมกบกวนใหสารละลายเขากนบนเครองกวนแมเหลกไฟฟา (Magnetic Stirrer) ทอณหภมหอง

3. เตม TiO2 Nano-powder (anatase 99+% ขนาดผง 10-25 nm) ผลตโดยบรษท US Research Nano materials, Inc. ปรมาณ 0.01 g ลงในสารละลายทเตรยมไว จากนนกวนใหเขากน

4. เตมไดเอทานอลเอมน (DEA) ความเขมขน 98 % ปรมาณ 6.25 mL ของ 10 % โดยน าหนกตอปรมาตร (w/v%) กวนตอประมาณ 1 min

วเคราะหผลทางกายภาพ

เตรยมตวเรงปฏกรยา TiO2 แบบพนเคลอบ

บนจานเพาะเชอ บนผา

การศกษาประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus โดยกระบวนการโฟโตคะตะลตก

ท าการทดสอบประสทธภาพดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตก

บนจานเพาะเชอ บนผา

41

ท าการกวนผสมสารละลายเปนเวลา 1 hr จากนนเกบสารละลายในอณหภม ต ากวา 4 OC เปนเวลา 24 hr จงน าสารละลายมาใชได

5. ไลออกซเจนภายในขวดออก โดยใชแกสไนโตรเจนเปาลงในขวดเกบสารทมฝาปดมดชดเปนเวลาประมาณ 1 min โดยใหแนใจวาไมมออกซเจนหลงเหลอภายในขวด

6. ใช Parafilm tape ปดรอบฝาขวดเผอปองกนไมใหมออกซเจนเขาไปในขวด 7. กวนสารละลายตออก 1 hr จากนนเกบสารละลายสารในอณหภมต ากวา 4 OC เปน

เวลา 24 hr จงจะน าสารละลายมาใชได 8. ท าการพนเคลอบบนผวผาจ านวน 10 ชนอบทอณหภม 100 OC ชนละ 2 hr และท า

การพนเคลอบบนจานเพาะเชอจ านวน 10 ชน อบทอณหภม 100 OC ชนละ 2 hr

ส าหรบรายละเอยดของขนตอนและการเตรยมตวเรงปฏกรยาแบบพนเคลอบผว (Spray Coating) แสดงดงรปท 3.4

รปท 3.4 แผนผงแสดงขนตอนการเตรยมตวเรงปฏกรยาแบบพนเคลอบผว (Spray Coating)

ท าการพนเคลอบบนผวผาจ านวน 10 ชน อบทอณหภม 100 OC ชนละ 2 hr

การเตรยมตวเรงปฏกรยา TiO2 แบบพนเคลอบ

ท าการพนเคลอบบนจานเพาะเชอจ านวน 10 ชน อบทอณหภม 100 OC ชนละ 2 hr

เตมไดเอทานอลเอมน (DEA) 6.25 mL.

เตรยมตวท าละลายเอทานอลปรบพเอชของสารละลายใหอยในสภาวะกรด

มคาพเอช 2–3 ดวยการเตมกรดไนตรก (HNO3) เขมขน

ผสมสารตงตนผงไทเทเนยมไดออกไซด (TiO2) กบตวท าละลายเอทานอล

ในอตราสวน 10 % (w/v)

42

3.2.2 การทดสอบคณสมบตทางกายภาพของตวเรงปฏกรยา TiO2 1) การวเคราะหโครงสรางของตวเรงปฏกรยา TiO2

ศกษาเกยวกบโครงสรางของผลก (Crystal structure) การจดเรยงตวของอะตอมโมเลกลของสารประกอบตางๆ ทงในเชงคณภาพ และเชงปรมาณของตวเรงปฏกรยา TiO2 ชนดตางๆ ซงสามารถระบชนดและอตราสวนของผลก TiO2 ทเตรยมบนตวกลางกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว (Spray coating) โดยวเคราะหดวยอปกรณ X-ray Diffraction (XRD)

2) การวเคราะหชนดของสารประกอบและปรมาณสารประกอบของตวเรงปฏกรยา TiO2 เปนเครองมอทใชในการวเคราะหสารประกอบ โดยสามารถวเคราะหทงในเชง

คณภาพ และเชงปรมาณของตวเรงปฏกรยา TiO2 ชนดตางๆ โดยอาศยหลกการเรองรงสเอกซของตวอยาง จะยงรงสเอกซเขาไปในตวอยางสารประกอบตางๆ ทอยในตวอยางจะดดกลนรงสเอกซ แลวคายพลงงานออกมา โดยพลงงานทคาย หรอ Fluorescene ออกมานน จะมคาพลงงานขนกบชนดของสารประกอบทอยในตวอยางนนๆ ท าใหเราสามารถแยกไดวาในตวอยางททดสอบนนมสารประกอบอะไรอยบาง โดยใช Detector วดคาพลงงานทออกมา จากตวอยางท เตรยมบนตวกลางกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว โดยวเคราะหดวยอปกรณ X-ray Fluorescence Spectroscopy (XRF)

3) การวเคราะหการกระจายตวของตวเรงปฏกรยา TiO2 แบบพนเคลอบผว วเคราะหหาขนาด ลกษณะพนผว และการกระจายตวของตวเรงปฏกรยา TiO2 ท

เต รยมบนตวกลางกระจก borosilicate ดวยว ธการพน เคลอบผว โดยอปกรณ Atomic Force Microscopy (AFM) รวมทงวเคราะหหาพนทผวปรากฏ (Apparent surface area) ของตวเรงปฏกรยาดงกลาวดวยโปรแกรม Gwyddion software version 2.26

4) การวเคราะหหาขนาดความกวางของแถบพลงงานของตวเรงปฏกรยา TiO2 วเคราะหหาขนาดความกวางของแถบพลงงาน (Band gap) ของตวเรงปฏกรยา

TiO2 ท เตรยมบนตวกลางกระจก borosilicate ดวยว ธการพน เคลอบผวโดยอปกรณ UV-Vis Spectrometer

5) การวเคราะหสภาพความชอบน า (Hydrophilicity) ของตวเรงปฏกรยา TiO2 ศกษาสภาพความชอบน าของตวเรงปฏกรยาซงจะวดมมสมผสของหยดน ากบ

ตวกลางกระจกทเคลอบตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมบนตวกลางกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว โดยอปกรณ Contact angle meter

43

6) การทดสอบคณสมบตการยดเกาะบนตวกลาง ทดสอบดวยการลอกดวยเทป (Tape test) ตามมาตรฐานของ American Society

for the Testing of Materials (ASTM D 3359-08) (ภาคผนวก ข) 7) การทดสอบคณสมบตการทนตอการกดกรอน

การทดสอบคณสมบตการทนตอการกดกรอนของตวอยางตวเรงปฏก รยา TiO2 ชนดพนเคลอบดวยการน าไปแชในกรดไนตรก (HNO3) และโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) ทมความเขมขน 5 M เปนเวลา 5 min ตารางท 3.2 การทดสอบคณสมบตและวธการวเคราะหทางกายภาพของตวเรงปฏกรยา TiO2

3.2.3 การศกษาการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus (Growth Curve)

เตรยมอาหารเลยงเชอ 1. เตรยมอาหารเลยงเชอสองชนด คอ Nutrient Broth (NB) 8 g/L และ Nutrient Agar

(NA) โดยเตรยมจาก NB : Agar เทากบ 8 : 15 g/L 2. ท าการผสม NA โดยการตมให Agar ละลาย โดยใชแทงแกวคนละลายตลอด 3. แบง NB ใส ในหลอดทดลอง (Test tube) 10 mL และแบงใสขวดรปชมพ

(Erlenmeyer flask) 300 mL ปดดวยส าลหมกระดาษและมดยาง 4. หลงจากนนน าหลอดทดลอง (Test tube) ใสถงพลาสตกปดปากถงใหเรยบรอย 5. น าหลอดทดลอง (Test tube) และ ขวดรปชมพ (Erlenmeyer flask) เขาอบฆาเชอ

ดวยเครองอดความดนไอน าแรงสง (Auto clave) เปนเวลา 2 hr

การทดสอบคณสมบตทางกายภาพ วธการวเคราะห การวเคราะหโครงสรางของผลก X-ray Diffraction (XRD) การวเคราะหชนดของธาตและปรมาณธาต X-ray Fluorescence Spectroscopy (XRF) การวเคราะหลกษณะการกระจายตว Atomic Force Microscopy (AFM) การวเคราะหสภาพความชอบน า Contact Angle การวเคราะหหาขนาดความกวางของแถบพลงงาน UV-Vis Spectrometer การทดสอบคณสมบตการทนตอการกดกรอน Acid Base Corrosion Test & AFM การทดสอบคณสมบตการยดเกาะบนตวกลาง ASTM D 3359-08

http://glasswarechemical.com/glassware/erlenmeyer-flask/



44

เตรยมน าเกลอความเขมขน 0.85 % (w/v) 1. เตรยมโซเดยมคลอไรด (NaCl) 0.85 g ในน ากลน 100 mL 2. ใชกระบอกฉดยา (Syringe) ดดน าเกลอทเตรยมไวใสในหลอดทดลอง ปรมาตร 10 mL 3. หลงจากนนน าหลอดทดลอง (Test tube) ใสถงพลาสตกปดปากถงใหเรยบรอย 4. น าหลอดทดลอง (Test tube) เขาอบฆาเชอดวยเครองอดความดนไอน าแรงสง

(Auto clave) เปนเวลา 2 hr การเตรยมเชอ 1. ท าความสะอาดมอและพนทในการจดเตรยมเชอโดยการฉดแอลกอฮอลใหทวบรเวณ 2. รอให อาหารเลยงเชอ NA และ NB เยนตว 3. จดตะเกยงแอลกอฮอล น าลวดเขยเชอมาลนไฟจนลวดเปนสแดง 4. ใชลวดตกเชอมาใสในหลอดทดลองทมอาหาร NB แลวท าการคนใหเขากน 5. บมหลอดทดลองทเตมเชอแลวทอณหภม 37 OC เปนเวลา 12 - 24 hr หาความสมพนธระหวางคาดดกลนแสง (OD 600) กบจ านวนเซลล 1. เลยงเชอ S.aureus ในอาหาร NB บมทอณหภม 37 OC เปนเวลา 24 hr 2. ถายเชอในขอ1. จ านวน 1 mL ลงในขวดรปชมพขนาด 500 mL ทบรรจ NB

ปรมาตร 300 mL 3. บมเชอใน incubator shaker ความเรวรอบ 120 rpm อณหภม 37 OC เปนเวลา 24 hr 4. น าเชอจากขอ 3. มาเจอจางใหไดความเจอจางตางๆ โดยวดคาการดดกลนแสงท

ความยาวคลน 600 nm (OD600) ของแตละความเจอจางจนไดเทากบ 1 พรอมทงเพาะเชอแตละความเจอจางดวยวธ Spread plate

5. สรางกราฟแสดงความสมพนธระหวาง OD600 กบคาโคโลนตอมลลลตร (Colony Forming Unit/millilitre, CFU/mL) (ภาคผนวก ค)

หาความสมพนธระหวางการเจรญเตบโตของแบคทเรยทเวลา 0-24 ชวโมง 1. เลยงเชอ S.aureus ในอาหาร NB บมทอณหภม 37 OC เปนเวลา 24 hr 2. ถายเชอในขอ1. จ านวน 1 mL ลงในขวดรปชมพขนาด 500 mL ทบรรจ NB

ปรมาตร 300 mL 3. บมเชอใน Incubator shaker ความเรวรอบ 120 rpm อณหภม 37 OC เปนเวลา 24 hr 4. เกบตวอยางและน าไปวดคา OD600 ดงน

- ชวง Lag phase จนถง Log phase เกบตวอยางทกๆ 30 min (รวมประมาณ 6 hr)



45

- ชวง Stationary phase เกบตวอยางทกๆ 2 hr 5. สรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางการเจรญเตบโตของแบคทเรยทเวลา 0-24 hr

โดยแสดงคาความสมพนธระหวาง OD600 กบเวลา การยอมสแกรมแบคทเรย

1.หยดน ากลนปลอดเชอลงบนสไลด ประมาณ 1 หยด 2.ใชลป (loop) แตะเชอจากหลอดอาหารเลยงเชอทเตรยมไว 3.เกลยเชอ (Smear) บนสไลดใหกระจายเปนแผนฟลมบางๆไมใหหนาแนนมาก

จนเกนไปและปลอยใหแหงในอากาศ (air dry) 4.ตรงเชอ (Fix) ใหตดแนนกบสไลด ซงจะท าใหเชอไมหลดออกขณะยอมส การตรงเชอ

ท าไดโดยการน าสไลดทเกลยเชอทงไวจนแหงแลวไปผานเปลวไฟไปมาอยางรวดเรว 2-3 ครง 5.หยดส ครสตอลไวโอเลต (Crystal violet) บรเวณทเกลยเชอใหทวม ทงไว 1 min แลวเททง

6.หยดสารละลายลกอลไอโอดน (Lugol, iodine) บรเวณทเกลยเชอ ทงไว 1 min เทสารละลายทงสารละลายไอโอดนจะท าหนาทเปน มอแดนท (mordant) ชวยใหเซลลตดสยอมไดขน 7.ลางสออกดวย เอทลแอลกอฮอล 95 % (Ethyl alcohol) บรเวณทเกลยเชอ ทงไว ประมาณ 15 s แลวลางออกดวยน ากลน

8.หยดสซาฟรานน (Safranin) บรเวณทเกลยเชอ ทงไวประมาณ 15-30 s ลางดวยน ากลน ซบใหแหงแลวน าไปตรวจดดวยกลองจลทรรศน

3.2.4 การศกษาประสทธภาพในการย บย งการเจรญ เตบโตของเชอ S.aureus โดย

กระบวนการโฟโตคะตะลตก 1) วธการทดสอบประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ใน

สภาวะทมอาหารดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ - น าลวดเขยเชอทผานการฆาเชอโดยการลนไฟใหรอนแดงแลวปลอยใหเยนมา

แตะท เชอ S.aureus แลวน าเชอไปถายลงในขวดรปชมพ ทมอาหาร NB ปรมาตร 30 mL แลวบมไวเปนเวลา 12 hr

- น าลวดเขยเชอทผานการฆาเชอแลว มาจมลงในลงในอาหารเหลวทมเชอ ใหเปนฟลมบางๆ แลวน ามาถายลงในขวดรปชมพทมอาหาร NB แลวบมใหมความเขมขน 102, 104, 106 และ 108

46

- น าเชอทอยในอาหาร NB เทลงในจานเพาะเชอทเตรยมไวแลวน าไปทดสอบประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus

- ท าการเกบตวอยางปรมาตร 1 mL ทเวลา 0, 30, 60, 90 และ 120 min แลวน ามาเจอจางในน าเกลอทมความเขมขน 0.85% w/v

- น าเชอ S.aureus แตละความเขมขนปรมาณ 0.1 mL มา Spared ลงบนอาหาร NA - น าเชอไปบมทอณหภม 37 °C เปนเวลา 24-48 hr แลวน าขอมลทไดมาวเคราะห

ส าหรบรายละเอยดของขนตอนและวธการทดสอบประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในอาหาร NB ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ แสดงดงรปท 3.5

รปท 3.5 ประสทธภาพในการย บย งการเจ รญ เตบโตของเชอ S.aureus ในอาหาร NB ดวย

กระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ

น าเชอแตละระดบความเขมขนปรมาณ 0.1 mL น ามา Spared ลงบนอาหาร

NA

บมเชอในขวดรปชมพมอาหาร NB เปนเวลา 12-24 hr

บมเชอใหมความเขมขน 102, 104, 106 และ 108 CFU/mLในขวดรปชมพมอาหาร NB

ฉายแสง UVA ทดลองในทมด

เกบตวอยางปรมาตร 1 mL ทเวลา 0, 30, 60, 90 และ 120 min เจอจางใน NaCl 0.85 % w/v ฆาเชอแลวปรมาตร 9 mL

(ชดทดลอง) (ชดควบคม 1) (ชดควบคม 2)

ถายเชอ S.aureus ทมความเขมขน 102 - 108 CFU/mL ในจานเพาะเชอ

น าเชอไปบมทอณหภม 37 °C เปนเวลา 24-48 hr

ท าการนบจ านวนแบคทเรย และทดสอบการปนเปอนโดยการยอมแกรม

47

2) วธการทดสอบประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหาร ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ

- น าลวดเขยเชอทผานการฆาเชอโดยการลนไฟใหรอนแดงแลวปลอยใหเยนมาแตะท เชอ S.aureus แลวน าเชอไปถายลงในขวดรปชมพ ทมอาหาร NB ปรมาตร 30 mL แลวบมไวเปนเวลา 12 hr

- น าลวดเขยเชอทผานการฆาเชอแลว มาจมลงในลงในอาหารเหลวทมเชอ ใหเปนฟลมบางๆ แลวน ามาถายลงในขวดรปชมพทมอาหาร NB แลวบมใหมความเขมขน 102 104 106 และ 108

- น าเชอทไดไปท าการแยกเชอออกจากอาหาร โดยการปนเหวยง เพอแยกเชอใหบรสทธในน าเกลอ

- น าเชอทอยในน าเกลอ เทลงในจานเพาะเชอทเตรยมไว จากนนน าไปทดสอบประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus

- ท าการเกบตวอยางปรมาตร 1 mL ทเวลา 0, 30, 60, 90 และ 120 min แลวน ามา เจอจางในน าเกลอทมความเขมขน 0.85% w/v

- น าเชอ S.aureus แตละความเขมขนปรมาณ 0.1 mL เพอ Spread ลงบนอาหาร NA - น าเชอไปบมทอณหภม 37 °C เปนเวลา 24-48 hr แลวน าขอมลทไดมาวเคราะห - น าขอมลทไดจากชดทดลอง มาวเคราะหหาคาจลนพลศาสตรของการ

เกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตก

ส าหรบรายละเอยดของขนตอนและวธการทดสอบประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหาร ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอแสดงดงรปท 3.6

48

รปท 3.6 ประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหาร ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ

น าเชอแตละระดบความเขมขนปรมาณ 0.1 mL เพอ Spared ลงบนอาหาร

NA

บมเชอในขวดรปชมพมอาหาร NB เปนเวลา 12 -24 hr

บมเชอใหมความเขมขน 102 104 106 และ 108 CFU/mL ในขวดรปชมพมอาหาร NB

ฉายแสง UVA ทดลองในทมด

เกบตวอยางปรมาตร 1 mL ทเวลา 0, 30, 60, 90 และ 120 min เจอจางใน NaCl 0.85 % w/v ฆาเชอแลวปรมาตร 9 mL

(ชดทดลอง) (ชดควบคม 1) (ชดควบคม 2)

น าเชอไปปนเหวยงเพอแยกเชอออกจากอาหาร

น าเชอไปบมทอณหภม 37 °C เปนเวลา 24-48 hr แลวน าขอมลทไดมาวเคราะห

ถายเชอ S.aureus ทมความเขมขน 102 - 108 CFU/mL ในจานเพาะเชอ

น าขอมลทไดจากชดทดลอง มาวเคราะหหาคาจลนพลศาสตร

49

3.2.5 การศกษาประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus บนผา

1) เชงคณภาพ - น าตวอยางผาทท าการเคลอบตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดจากขอ 3.2.1

มาใชในการทดสอบกระบวนการโฟโตคะตะลตก - บมเชอไวเปนเวลา 24 hr ใชไมพนส าลจมเชอแลวเกลยใหทวจานเพาะเชอทม

อาหาร NA - วางผาทน ามาทดสอบลงในชดควบคม 4 และชดทดลองลงบนจานเพาะเชอโดย

ใหผาทน ามาทดสอบตดบนผวหนาอาหาร NA หลงจากนนน าจานเพาะเชอไปใหแสง UVA ทมความเขมแสงเทากบ 12 µW/cm2 เปนเวลา 2 hr

- วางผาทน ามาทดสอบลงในชดควบคม 3 และชดควบคม 5 ลงบนจานเพาะเชอโดยใหผาทน ามาทดสอบตดบนผวหนาอาหาร NA เชนขอทกลาวมาแลว แตทดสอบในทมด เปนเวลา 2 hr

- น าไปบมท อณหภม 37 °C เปนเวลา 24 hr - วดบรเวณการยบย งการเจรญเตบโต (Clear zone) ของเชอ S.aureus

ส าหรบรายละเอยดของขนตอนและวธการศกษาประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus โดยกระบวนการโฟโตคะตะลตกบนผาเชงคณภาพแสดงดงรปท 3.7

50

รปท 3.7 แผนผงแสดงการศกษาประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus โดยกระบวนการโฟโตคะตะลตกบนผาเชงคณภาพ

2) เชงปรมาณ - น าลวดเขยเชอทผานการฆาเชอโดยการลนไฟใหรอนแดงแลวปลอยใหเยนมา

แตะท S.aureus แลวน าไปถายเชอลงในขวดรปชมพทมอาหาร NB ปรมาตร 30 mL แลวบมไวเปนเวลา 24 hr

- ตดชนผาทน ามาทดสอบเปนวงกลมขนาดเสนผานศนยกลาง 5 cm โดยใชผาจ านวน 2 ชน/ชดการทดลอง

- วางชนผาทจะน ามาทดสอบ บนจานเพาะเชอทผานการฆาเชอแลวลงบนจานเพาะเชอทผานการฆาเชอแลวโดยแยกเปน 4 การทดลอง จะได 4 ชดควบคม

- ปเปตเชอแบคทเรยทเตรยมไว 24 hr ปรมาตร 1 mL ลงบนชนทดสอบ โดยใหเชอกระจายทวผา (ใชผาจ านวน 2 ชน/ชดการทดลอง ทดสอบทเวลา 0 และ 18 hr อยางละ 1 ชน) หลงจากน นน าชดควบคม 1 ไปทดสอบโดยไมผานการใหแสง UVA สวนชดควบคม 2 และชด

วดบรเวณการยบย งการเจรญเตบโต (Clear zone) ของเชอ S.aureus

เลยงเชอในอาหาร NB เปนเวลา 24 hr

ใชไมพนส าลจมเชอแลวเกลยใหทวจานเพาะเชอทมอาหาร NA

ใหแสง UVA ทดลองในทมด

น าไปบมท อณหภม 37 °C เปนเวลา 24 hr

(ชดทดลอง) (ชดควบคม 4) (ชดควบคม 3) (ชดควบคม 5)

วางผาทน ามาทดสอบบนจานเพาะเชอ เปนเวลา 2 hr.

51

ทดลองน าไปใหแสง UVA ทมความเขมแสงเทากบ 12 µW/cm2 เปนเวลา 2 hr แลวยายชนผาในแตละชดการทดลองใสจานเพาะเชอทผานการฆาเชอ น าไปทดสอบเวลาสมผสเชอของชนทดสอบทเวลา 0 และ 18 hr ตามล าดบ

- ยายชนทดสอบทเวลาสมผสเชอ 0 และ 18 hr ของแตละชดการทดลอง ใสในขวดปากกวางทมน ากลนผานการฆาเชอปรมาตร 100 mL ปดฝาขวดใหแนน แลวเขยาอยางแรงเพอแยกแบคทเรยออกจากชนทดสอบ

- ปเปตสารละลายในขวดปรมาตร 1 mL เจอจางในสารละลายโซเดยมคลอไรดความเขมขน 0.85% w/v ทระดบความเจอจาง 10-1-10-5 ปเปตสารละลายแตละระดบความเขมขนปรมาณ 0.1 mL เพอ Spread ลงบนอาหาร NA แลวน าเชอไปบมทอณหภม 37 °C เปนเวลา 24 hr

- นบจ านวนโคโลนของเชอ S.aureus ทเวลาสมผสเชอเทากบ 0 และ 18 hr น าขอมลทไดมาวเคราะหผลการทดลอง

ส าหรบรายละเอยดของขนตอนและวธการศกษาประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโต

ของ S.aureus บนผาเชงปรมาณแสดงดงรปท 3.8

52

รปท 3.8 แผนผงแสดงการศกษาประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus บนผาเชงปรมาณ

น าเชอแตละความเจอจางปรมาณ 0.1 mL ไป spread บน NA แลวบมเปนเวลา 24 - 48 hr

บมเชอในอาหาร NB เปนเวลา 24 hr

ปเปตเชอปรมาณ 1 mL ลงบนผา

ผาทไมมตวเรงปฏกรยา

ถายผาใสในขวดทมน ากลนผานการฆาเชอปรมาตร 100 mL แลวเขยา

ทดลองในทมด (ชดควบคม 8)

ใหแสง UVA เปนเวลา 2 hr (ชดควบคม 7) , (ชดทดลอง)

ทดลองในทมด (ชดควบคม 6)

ผาทเคลอบตวเรงปฏกรยา

บมเปนเวลา 18 hr

เจอจาง 10-1-10-5 ในสารละลายโซเดยมคลอไรดความเขมขน 0.85% w/v ทฆาเชอแลวปรมาตร 9 mL

ไมบม

ท าการนบจ านวนแบคทเรย และทดสอบการปนเปอนโดยการยอมแกรม

53

ตารางท 3.3 ชดทดลองส าหรบการศกษาการทดสอบประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ

S.aureus โดยกระบวนการโฟโตคะตะลตก

1.การทดสอบประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนจานเพาะเชอ สภาวะ ใชแสง UVA ใชตวเรงปฏกรยา TiO2

ชดควบคม 1 - ชดควบคม 2 - ชดทดลอง

2.การทดสอบประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนผาเชงคณภาพ

ชดควบคม 3 - ชดควบคม 4 -

ชดควบคม 5 - - ชดทดลอง

3.การทดสอบประสทธภาพในการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนผาเชงปรมาณ

ชดควบคม 6 - ชดควบคม 7 -

ชดควบคม 8 - - ชดทดลอง

บทท 4 ผลการด าเนนงานและการวเคราะหขอมล

4.1 ลกษณะคณสมบตทางกายภาพของตวเรงปฏกรยา TiO2 4.1.1 วเคราะหลกษณะโครงสรางผลก X-ray Diffraction (XRD)

จากการวเคราะห X-ray Diffraction (XRD) ศกษาเกยวกบลกษณะโครงสรางผลก (Crystal structure) โดยใชตวอยางผงตวเรงปฏกรยา TiO2 เพอใชส าหรบระบชนดของผลกดวยเครองวเคราะห X-ray Diffractometer โดยผลการวเคราะหลกษณะโครงสรางผลกของตวเรงปฏกรยา TiO2 เปนแบบผลกอนาเทส 100 % ดงแสดงในรปท 4.1 พบวา การเลยวเบนของรงสเอกซจะแสดงคาสะทอนกลบทมมตกกระทบ 2 theta เทากบ 25.2o [42]

รปท 4.1 การเลยวเบนรงสเอกซของตวเรงปฏกรยา TiO2

4.1.2 วเคราะหชนดของสารประกอบและปรมาณสารประกอบของตวเรงปฏกรยา TiO2 เปนเครองมอทใชในการวเคราะหสารประกอบ และบงชชนดของสารประกอบใน

ตวอยางตวเรงปฏกรยาทเตรยมขน โดยสามารถวเคราะหทงในเชงคณภาพ และเชงปรมาณ [43] ของตวเรงปฏกรยา TiO2 ชนดตางๆ จากตวอยางทเตรยมบนตวกลางทเปนกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว (Spray coating) โดยวเคราะหดวยอปกรณ X-ray Fluorescence Spectroscopy (XRF) ดงแสดงในตารางท 4.1

55

ตารางท 4.1 ปรมาณสารประกอบทพบในตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมขน

ชนดของสารประกอบ ปรมาณโดยน าหนก (%) Titanium dioxide (TiO2) 92.8%

Sulfur trioxide (SO3) 0.342% Phosphorus pentoxide (P2O5) 0.136% Niobium pentoxide (Nb2O5) 0.109%

สารประกอบอนๆ 6.613%

4.1.3 วเคราะหการกระจายตวของตวเรงปฏกรยา TiO2 แบบพนเคลอบผว ในวเคราะหหาขนาด ลกษณะพนผว และการกระจายตวของตวเรงปฏกรยา TiO2 ท

เตรยมบนตวกลางทเปนกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว โดยอปกรณ Atomic Force Microscopy (AFM) ดงแสดงรปท 4.2 ซงจากภาพถายดงกลาวเมอน ามาวเคราะหดวยโปรแกรมส าเรจรป Gwyddion software version 2.26 พบวา ขนาดอนภาคของ TiO2 ทยดเกาะเปนฟลมบางมขนาด 40-100 nm และมคารากทสองของคาความขรขระเฉลย เทากบ 5.62 nm รวมท งสามารถวเคราะหหาพนทผวปรากฏโดยใชโปรแกรมดงกลาวได เทากบ 1.067 m2/m2 ท งนจากเมอวเคราะหลกษณะของภาพถาย 3 มตทวเคราะหไดจากอปกรณ AFM พบวา อนภาคของ TiO2 บนพนผวตวกลางมการกระจายตวอยางทวบรเวณ และมขนาดอนภาคทใกลเคยงกนมการกระจายตวในแงของขนาดอยางสม าเสมอ [44]

รปท 4.2 ภาพถาย 3 มต ดวยอปกรณ AFM ของตวเรงปฏกรยา TiO2

56

4.1.4 วเคราะหหาขนาดความกวางของแถบพลงงานของตวเรงปฏกรยา TiO2

วเคราะหหาขนาดความกวางของแถบพลงงานของตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมบนตวกลางทเปนกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว โดยวเคราะหดวยอปกรณ UV-Vis Spectrometer และน าผลจากการวเคราะหมาพลอตกราฟความสมพนธระหวาง (αh)1/2 และคา h ดงแสดงในรปท 4.3 ท งนจากกราฟความสมพนธดงกลาวสามารถวเคราะหหาขนาดความกวางของชองวางพลงของตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมขนโดยมคาเทากบ 3.2 eV [45] ซงเปนไปตามคณสมบตของงานวจยทไดศกษามา

รปท 4.3 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา (αh)1/2 กบคา h ของตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมได

ออกไซด 4.1.5 วเคราะหสภาพความชอบน า (Hydrophilicity) ของตวเรงปฏกรยา TiO2

ศกษาสภาพความชอบน าของตวเรงปฏกรยาซงวดมมสมผสของหยดน ากบตวกลางกระจกทเคลอบตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมบนตวกลางทเปนกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว โดยอปกรณ Contact angle meter พบวา คามมสมผสของหยดน าจะมคามมสมผสหยดน าท

มคาเทากบ 57.31º ± 3.97 ซงแสดงสมบตเปนพนผวทมลกษณะไมชอบน า (Hydrophobic) เนองจากม

มมสมผสหยดน ามากกวา 0 º [46] เปนชวงมมสมผสทเหมาะสมกบ S.aureus อกดวย [47] ซงลกษณะดงกลาวเกดจากลกษณะการกระจายตว การยดตว ความกลมมน ของอนภาคตวเรงปฏกรยาบนพนผวตวกลาง และความขรขระของพนผวซงสอดคลองกบลกษณะทางกายภาพทวเคราะหดวยอปกรณ AFM ในหวขอทกลาวมาแลวขางตน ส าหรบภาพถายมมสมผสหยดน าทแสดงใหเหนสภาพความชอบน าของตวเรงปฏกรยา TiO2 แสดงดงรปท 4.4

~3.2 eV

57

รปท 4.4 สภาพความชอบน าของตวเรงปฏกรยา TiO2

4.1.6 ทดสอบคณสมบตการยดเกาะบนตวกลาง จากการน าตวอยางตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดชนดฟลมบางมาทดสอบโดย

การลอกดวยเทป (Tape test) ของมาตรฐาน ASTM D 3359-08 พบวา ตวอยางตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดชนดพนเคลอบทน ามาทดสอบทมการเคลอบผวทจ านวน 10 ชน ไมพบการหลดลอกของฟลมโดยการเปรยบเทยบการแบงขนคณภาพของผวเคลอบภายหลงจากการทดสอบดวย Tape test โดยผลการทดสอบคณสมบตการยดเกาะบนตวกลางของตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมขนจดอยในประเภท 5B ซงแสดงใหเหนวาไมมการหลดลอกของฟลมบางของตวเรงปฏกรยา TiO2 เมอท าการทดสอบดวยวธการดงกลาว

ส าหรบขอมลการทดสอบลกษณะทางกายภาพของตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมขนทงหมด สามารถสรปไดดงตารางท 4.2

ตารางท 4.2 ลกษณะทางกายภาพของตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมขน

ลกษณะทางกายภาพ TiO2 ทเคลอบบนตวกลาง 10 ชน

โครงสรางผลก อนาเทส ขนาดความกวางของแถบพลงงาน (eV) 3.2 ขนาดอนภาค (nm) 40-100 RMS (nm) 5.62 พนทผวปรากฏ (m2/m2) 1.067 น าหนกรวม TiO2 บนพนผว (g/m2) 0.25 พนทผวปรากฏตอน าหนกทงหมด (m2/g) / 4.26 การทดสอบการยดเกาะ 5B การทดสอบการทนตอการกดกรอน ไมพบการกดกรอนทมองเหนดวยตาเปลา

58

4.1.7 ทดสอบคณสมบตการทนตอการกดกรอน จากการน าตวอยางไปท าก ารทดสอบคณสมบตก ารทนตอการกดก รอน

ของต วอยางต ว เ รงปฏก ร ยา TiO2 ชนดพนเคลอบดวยการน าไปแชในกรดไนตรก (HNO3) ทมความเขมขน 5 M เปนเวลา 5 min และน าไปแชในโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) ทมความเขมขน 5 M เปนเวลา 5 min พบวา ไมพบการเปลยนแปลงบนพนผวตวเรงปฏกรยาทเตรยมขนโดยไมสามารถสงเกตเหนการเปลยนแปลงทเกดขนจากการกดกรอน นอกจากนเมอน าตวอยางตวเรงปฏกรยา TiO2 ทผานการทดสอบคณสมบตการทนตอการกดกรอนไปว เคราะหล กษณะทางกายภาพดวยอปกรณ AFM เพอสงเกตความเปลยนแปลงของพนผวตวเรงปฏกรยา TiO2 พบวา ยงคงมอนภาคของ TiO2 ปรากฏอยเชนเดมประกอบกบขนาดอนภาคและพนทผวปรากฏไมแตกตางกนกบตวอยางของตวเรงปฏกรยา TiO2 กอนการทดสอบคณสมบตการทนตอการกดกรอน ดงแสดงในตารางท 4.3 และรปท 4.5 แสดงใหเหนวา ตวเรงปฏกรยา TiO2 ชนดฟลมบางทเตรยมขนโดยวธการพนเคลอบผวมคณสมบตทนตอการกดกรอนตอกรดแกและดางแกไดเปนอยางด

ตารางท 4.3 ลกษณะทางกายภาพตวเรงปฏกรยา TiO2 หลงจากผานการทดสอบการกดกรอนดวยกรด

และดาง

ลกษณะทางกายภาพ การทดสอบการกดกรอน

HNO3 NaOH ขนาดอนภาค (nm) 40-100 40-100 RMS (nm) 2.6 4.43 พนทผวปรากฏ (m2/m2) 1.028 1.062 การทดสอบการยดเกาะ 5B การทดสอบการทนตอการกดกรอน ไมพบการกดกรอนทมองเหนดวยตาเปลา

59

ก. ทดสอบการกดกรอนดวย HNO3 ข.ทดสอบการกดกรอนดวย NaOH

รปท 4.5 ภาพถาย 3 มต ดวยอปกรณ AFM ของตวเรงปฏกรยา TiO2 หลงจากผานการทดสอบการกด

กรอนดวยกรดและดางความเขมขน 5 M เปนเวลา 5 min

จากผลการวเคราะหลกษณะทางกายภาพของตวเรงปฏกรยา TiO2 ดวยเทคนควเคราะหขางตน แสดงใหเหนวา ตวเรงปฏกรยา TiO2 แบบพนเคลอบ มคณสมบตทเหมาะสม สามารถน ามาใชเปนตวเรงปฏกรยาในกระบวนการโฟโตคะตะลตกได โดยมลกษณะโครงสรางผลกชนดอนาเทส มชองวางแถบพลงงานต า เปนฟลมบางทมขนาดอนภาคระดบนาโน [46], [48] นอกจากนจากผลการศกษา พบวา ขนาดอนภาคของ TiO2 ของตวเรงปฏกรยาทมการเคลอบผว จ านวน 10 ชน มขนาดอนภาคระหวาง 40-100 nm ซงเปนขนาดทเหมาะสมกบการน ามาใชงานเพอเปนตวเรงปฏกรยาในกระบวนการโฟโตคะตะลตก [49] รวมทงมคณสมบตการยดเกาะบนตวกลางทดโดยไมพบการเปลยนแปลงทเกดขนจากการกดกรอนเมอสงเกตดวยตาเปลา

4.2 ผลการศกษาการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะทมอาหาร ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ

จากการทดลองการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus สภาวะทมอาหาร ในชดทดลอง โดยก าหนดใหความเขมขนของเชอ S.aureus เรมตนมคาเทากบ 102, 104, 106 และ 108 CFU/mL ตามล าดบ ซงท าการทดลองในชดควบคม 1, ชดควบคม 2 และชดการทดลอง ท าการเกบตวอยางทเวลาตางๆ 30, 60, 90 และ120 min ตามล าดบ น าตวอยางทไดไปเจอจางในน าเกลอแลวน าไปเลยงในอาหาร NA เพอนบปรมาณเชอ ซงจากผลการทดลองสามารถหาประสทธภาพยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ทความเขมขนเรมตนตางๆ ซงน าขอมลการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะทมอาหาร ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอวเคราะหเปรยบเทยบผลการ

60

ทดลองในชดการทดลองกบชดควบคม 1 และเปรยบเทยบผลการทดลองในชดการทดลองกบชดควบคม 2 โดยมรายละเอยดแสดงดงตารางท 4.4-4.5 และรปท 4.6-4.7 ตารางท 4.4 ประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus เมอเทยบกบชดควบคม 1

เวลา (min) ประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ทความเขมขนเรมตน (%)

102 CFU/mL 104 CFU/mL 106 CFU/mL 108 CFU/mL

30 85.05 61.39 83.03 85.56 60 95.21 82.61 92.86 94.15 90 94.44 97.93 96.61 97.18 120 97.68 99.08 98.55 98.69

ตารางท 4.5 ประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus เมอเทยบกบชดควบคม 2

เวลา (min) ประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ทความเขมขนเรมตน (%) 102 CFU/mL 104 CFU/mL 106 CFU/mL 108 CFU/mL

30 84.89 67.26 83.16 86.83 60 95.45 87.48 94.32 94.32 90 94.73 98.33 96.33 97.19 120 97.82 99.18 98.64 98.94

ก. ความเขมขนเรมตนท 102 CFU/mL ข. ความเขมขนเรมตนท 104 CFU/mL

61

ค. ความเขมขนเรมตนท 106 CFU/mL ง. ความเขมขนเรมตนท 108 CFU/mL

รปท 4.6 ปรมาณเชอ S. aureus ในอาหาร NB กบเวลาในสภาวะการทดลองตางๆ

ก.ความเขมขนเรมตนท 102 CFU/mL ข.ความเขมขนเรมตนท 104 CFU/mL

ค.ความเขมขนเรมตนท 106 CFU/mL ง.ความเขมขนเรมตนท 108 CFU/mL

รปท 4.7 ประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในอาหาร NB ชดทดลองเปรยบเทยบกบชดควบคม

จากผลการทดลองในตารางท 4.4-4.5 และรปท 4.6-4.7 แสดงใหเหนวา ในการเปรยบเทยบขอมลชดทดลองมประสทธภาพในยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ไดดกวาในชดควบคม 1 และชดควบคม 2 อยางเหนไดชด เมอพจารณาผลการทดลองการเปรยบเทยบประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการทดลองกบชดควบคม 1 พบวา ทความเขมขนของเชอ S.aureus เรมตนมคาเทากบ 102, 104, 106 และ 108 CFU/mL มประสทธภาพในการบ าบดสงสด เทากบ 97.68%, 99.08%, 98.55% และ 98.69% ตามล าดบ ทเวลา 120 min และในสวนของผลการทดลองการ

62

เปรยบเทยบประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการทดลองกบชดควบคม 2 พบวา ทความเขมขนของเชอ S.aureus เรมตนมคาเทากบ 102, 104, 106 และ 108 CFU/mL มประสทธภาพในการบ าบดสงสด เทากบ 97.82%, 99.18%, 98.64% และ 98.94% ตามล าดบ ทเวลา 120 min

เมอพจารณาประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการทดลองเทยบกบชดควบคมทง 2 ชด พบวา กลไกทเกดกระบวนการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะทมตว เรงปฏก รยา TiO2 และมแหลงก าเนดแสงอลตราไวโอเลตแสดงให เหนถงประสทธภาพในการยบย งเชอ S.aureus อยางเหนไดชด ท งนเนองจากแสงอลตราไวโอเลต ทมพลงงานมากเพยงพอและสามารถกระตนใหอเลกตรอนในชนวาเลนซแบนด (Valence band) บนพนผวของตวเรงปฏกรยา TiO2 หลดขนไปยงชนคอนดกชนแบนด (Conduction band) เกดโฮลทชนวาเลนซแบนด (Valence band) ท าใหเกดปฏก รยาโฟโตคะตะลตก เมอโฮลท าปฏก รยาก บน าและไฮดรอกไซด เกดตวออกซไดซทรนแรง คอ ไฮดรอกซลเรดคอลซงสามารถออกซไดซกบแบคทเรยไดโดยตรง ดวยความสามารถนเปนปจจยหลกทมบทบาทในการยบย งการเจรญเตบโตของแบคทเรย จงสาม ารถฆา เช อแบคท เ ร ยได นอกจาก น ย ง เกดต วออกซไดซท รน แรง คอ ซปเปอรออกไซดเรดคอลซงท าลายผนงเซลล และเกดความเสยหายภายในเซลลท าใหฟอสโฟลพด [49] และเยอหมเซลลถกแยกออกจากผนงเซลล รวมถงเขาไปท าลายดเอนเอ (DNA) [3], [51] ท าใหเซลลเสอมสภาพไมสามารถแบงตวและเจรญเตบโตได สงผลใหแบคทเรย S.aureus เจรญเตบโตไดไมดในสภาวะดงกลาว จงท าใหการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus เจรญเตบโตไดไมดกวาเมอเทยบกบชดควบคม

ส าหรบจลนพลศาสตรการยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus ในสภาวะมอาหาร ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตก ท าใหทราบถงกลไกการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus และสามารถน ามาหาจลนพลศาสตรของการเกดปฏกรยาได โดยท าการตดตามการเปลยนแปลงของปรมาณ เชอ S.aureus ท เวลา 0-120 น าท ท ง น ก ารทดลองใน ชดทดลองซงม ป จจยทท าใหเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตกซงสามารถสรางไฮดรอกซลเรดคอลไดและเกดปฏกรยากบเชอ จงท าใหเชอมความเขมขนลดลงอยางเหนไดชด ส าหรบการศกษาจลนพลศาสตรของการยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus เมอพจารณากลไกของการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตกนนมดวยกน 2 ขนตอนคอ การดดตดผว และการเกดเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตก ดงนนจะไดวาจลนพลศาสตรทเหมาะสมในการอธบายกลไกการยบย งเชอ S.aureus คอจลนพลศาสตรของ Langmuir Hinshelwood model (L-H model) [50] โดยสามารถวเคราะหหาคาคงทการเกดปฏกรยาดดตดผว และคาคงทการ

63

เกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตกได โดยในการศกษาครงนจะท าการศกษาการเกดอตราการเกดปฏกรยาเรมตนทเวลา 60 min ซงเปนชวงทมอตราการเกดปฏกรยามการเปลยนแปลงสงสด เนองจากทชวงเวลาดงกลาวมการเปลยนแปลงของความเขมขนเชอ S.aureus อยางเหนไดชด โดยเมอพลอตกราฟแสดงความสมพนธระหวาง C0

-1 และ r0-1 เพอหาคาคงทการเกดปฏกรยา (k) และคาคงทการดด

ซบ (K) ไดดงรป 4.8 และกราฟแสดงความสมพนธระหวาง C/C0 กบเวลา ทความเขมขนเรมตนตางๆ ดงแสดงในรปท 4.9

รปท 4.8 จลนพลศาสตรของการยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus ชดทดลองในสภาวะทมอาหาร

ก. ความเขมขนเรมตนท 102 CFU/mL ข. ความเขมขนเรมตนท 104 CFU/mL

ค. ความเขมขนเรมตนท 106 CFU/mL ง. ความเขมขนเรมตนท 108 CFU/mL

รปท 4.9 กราฟความสมพนธระหวาง C/C0 กบเวลา ทความเขมขนเรมตนตาง ๆ

64

จากกราฟแสดงความสมพนธระหวาง C0-1 และ r0

-1 หาคาคงทการเกดปฏกรยา (k) และคาคงทการดดซบ (K) จากสมการ

KC

kKCr

1 (4.1)

ซงสามารถจดรปสมการใหมดงน

kkKCr

111

00

(4.2)

จากสมการ 4.2 สามารถเป รยบ เทยบสมการ ทไดจากกราฟและหา ค าคง ทก าร

เกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตก (k) และคาคงทการดดตดผว (K) ไดดงน คาคงทการเกดปฏกรยา (k) มคาเทากบ 2.474×10-3 CFU.mL-1.min-1 และคาคงทการดดซบ

(K) มคาเทากบ 2.082×10-2 CFU-1.mL ท าใหเราสามารถเขยนสมการเพอหาความสมพนธระหวางความเขมขนเรมตนตออตราการเกดปฏกรยาได ดงสมการ 4.3

C

Cr 2

5

10082.2110151.5

(4.3)

ตารางท 4.6 เปรยบเทยบคาคงทปฏกรยาโฟโตคะตะลตกในการยบย งแบคทเรยกบงานวจยอน

ตวเรงปฏกรยา

kK (min-1)

พนทผว (m2)

ความเขมแสง (µW/cm2)

อตราการเกดปฏกรยาจ าเพาะ

(min-1.µW) งานวจย

()/ TiO2 0.051510-3 1.07 12 0.005810-6 งานวจยน

TiO2 1.810-2 1.25 5108 0.007210-5 Man Sig Lee. et

al.(2005)

65

จากการเปรยบเทยบคาคงทปฏกรยาโฟโตคะตะลตกในการยบย งแบคทเรยในตารางท 4.6 กบงานวจยอน พบวา อตราการเกดปฏกรยาจ าเพาะทไดจากการค านวณของคา kK หารดวยผลคณระหวางพนทผวเฉพาะกบความเขมแสงทใชในการศกษา โดยงานวจยของ Man Sig Lee. et al. มอตราการเกดปฏกรยาจ าเพาะใกลเคยงกบงานวจยน คอ 0.007210-5 ซงงานวจยนมอตราการเกดปฏกรยาจ าเพาะมคาเทากบ 0.005810-6 จะเหนไดวา อตราการเกดปฏกรยาจ าเพาะในการยบย งแบคทเรยดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตก เมอเปรยบเทยบกบงานวจยของ Man Sig Lee. et al. ทใชความเขมแสง 5108 µW/cm2 กบงานวจยนทใชแหลงก าเนดแสงอลตราไวโอเลตทมความเขมแสงเพยง 12 µW/cm2 ใหคาอตราการเกดปฏกรยาจ าเพาะมากขน ในงานวจยนมคาอตราการเกดปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดทเตรยมไดในการศกษามาประยกตใชในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกทใชแหลงก าเนดแสงอลตราไวโอเลตอยางมประสทธภาพ

4.3 ผลการศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะทไมมอาหาร ดวยกระบวนการ โฟโตคะตะลตกบนจานเพาะเชอ

เมอพจารณาการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหารในชดทดลอง โดยก าหนดใหความเขมขนของเชอ S.aureus เรมตนมคาเทากบ 102, 104, 106 และ 108 CFU/mL ตามล าดบ ซงท าการทดลองในชดควบคม 1, ชดควบคม 2 และชดการทดลอง ท าการเกบตวอยางทเวลาตางๆ 30, 60, 90 และ120 min ตามล าดบ น าตวอยางทไดไปเจอจางในน าเกลอแลวน าไปเลยงในอาหาร NA เพอนบปรมาณเชอ ซงจากผลการทดลองสามารถหาประสทธภาพยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ทความเขมขนเรมตนตางๆ เมอเปรยบเทยบผลการทดลองในชดการทดลองกบชดควบคม 1 และเปรยบเทยบผลการทดลองในชดการทดลองกบชดควบคม 2 โดยมรายละเอยดแสดงดงตารางท 4.7-4.8 และรปท 4.10-4.11

66

ตารางท 4.7 ประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหารเมอเทยบกบชดควบคม 1



30 26.69 34.73 15.83 23.95 60 52.73 57.59 89.99 98.68 90 94.58 93.02 94.93 99.64 120 98.69 96.20 99.83 99.96

ตารางท 4.8 ประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหารเมอเทยบ

กบชดควบคม 2



30 27.68 31.71 20.90 32.88 60 51.98 56.93 91.08 98.86 90 94.72 94.68 95.55 99.68 120 98.98 97.04 99.81 99.97


67


รปท 4.10 ปรมาณเชอ S. aureus ในสภาวะไมมอาหารกบเวลาในชดการทดลองเปรยบเทยบกบชดควบคม



รปท 4.11 ประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหาร ชดทดลองเปรยบเทยบกบชดควบคม

ส าหรบการทดลองหาประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะไมมอาหารทมความเขมขนเรมตนของเชอ S.aureus ตางกน 4 คา ไดแก 102, 104, 106 และ 108 CFU/mL โดยท าการทดสอบใน NaCl 0.85% w/v เพอเปนการรกษาสภาพเซลลของเชอ S.aureus ไมใหมการเปลยนแปลงและสามารถคงสภาพไดในขนตนโดยไมมการเจรญเตบโตเนองจากไมมอาหารเปนสภาวะทไมเหมาะสมตอการเจรญเตบโต ทงนจากผลการทดลองในตารางท 4.6-4.7 และรปท 4.8-4.9 แสดงใหเหนวา ในชดทดลองมประสทธภาพในยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus

68

ไดดกวาในชดควบคม 1 และชดควบคม 2 อยาง เหนไดชดโดยผลการทดลองการเปรยบเทยบประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการทดลองกบชดควบคม 1 พบวา ทความเขมขนของเชอ S.aureus เรมตนมคาเทากบ 102, 104, 106 และ 108 CFU/mL มประสทธภาพในการบ าบดสงสด เทากบ 98.69%, 96.20%, 99.83% และ 99.96% ตามล าดบ ทเวลา 120 min และในสวนของผลการทดลองการเปรยบเทยบประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการทดลองกบชดควบคม 2 พบวา ทความเขมขนของเชอ S.aureus เรมตนมคาเทากบ 102, 104, 106 และ 108 CFU/mL มประสทธภาพในการบ าบดสงสด เทากบ 98.98%, 97.04%, 99.81% และ 99.97% ตามล าดบ ทเวลา 120 min

เมอพจารณาประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการ

ทดลองเทยบกบชดควบคมทง 2 ชด พบวา การศกษาการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ใน

สภาวะทมตวเรงปฏกรยา TiO2 และมแหลงก าเนดแสงอลตราไวโอเลตแสดงใหเหนถงประสทธภาพ

ในการยบย งเชอ S.aureus อยางเหนไดชด ท งนเนองจากแสงอลตราไวโอเลต ทมพลงงานมาก

เพยงพอและสามารถกระตนใหอเลกตรอนในชนวาเลนซแบนด (Valence band) บนพนผวของตวเรง

ปฏกรยา TiO2 หลดขนไปยงชนคอนดกชนแบนด (Conduction band) เกดโฮลทชนวาเลนซแบนด

(Valence band) ท าใหเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตก เมอโฮลท าปฏกรยากบน าและไฮดรอกไซด เกดตว

ออกซไดซทรนแรง คอ ไฮดรอกซลเรดคอลซงสามารถออกซไดซกบแบคทเรยไดโดยตรง ดวย

ความสามารถนเปนปจจยหลกทมบทบาทในการยบย งการเจรญเตบโตของแบคทเรย จงสามารถฆา

เชอแบคทเรยได นอกจากนยงเกดตวออกซไดซทรนแรง คอ ซปเปอรออกไซดเรดคอลซงท าลายผนง

เซลล และเกดความเสยหายภายในเซลลท าใหฟอสโฟลพด [49] และเยอหมเซลลถกแยกออกจากผนง

เซลล รวมถงเขาไปท าลายดเอนเอ (DNA) [3],[51] ท าใหเซลลเสอมสภาพไมสามารถแบงตวและ

เจรญเตบโตได สงผลใหแบคทเรย S.aureus เจรญเตบโตไดไมดในสภาวะดงกลาว จงท าใหการ

เจรญเตบโตของเชอ S.aureus เจรญเตบโตไดไมดกวาเมอเทยบกบชดควบคมและจะเหนไดวาปรมาณ

เชอในเวลา 120 min จะมปรมาณนอยกวาปรมาณเรมตน ทงนเปนเพราะท าการทดลองในสภาวะทไม

มอาหารท าใหเชอ S.aureus มปรมาณลดลงอยางเหนไดชดเมอเทยบกบการทดลองในสภาวะทม

อาหาร เพราะในสภาวะไมมอาหารเปนสภาวะทไมเอออ านวยตอการเจรญเตบโต และมไฮดรอกซล

เรดคอลเขามารบกวนการแบงเซลล จงท าใหเชอไมสามารถเจรญเตบโตได

69

ส าหรบจลนพลศาสตรการยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus ในสภาวะไมมอาหาร ดวย

กระบวนการโฟโตคะตะลตก ท าใหทราบถงกลไกการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus และ

สามารถน ามาหาจลนพลศาสตรของการเกดปฏกรยาได โดยท าการตดตามการเปลยนแปลงของ

ปรมาณเชอ S.aureus ทเวลา 0-120 นาท ทงนการทดลองในสภาวะทไมมอาหารแสดงไดเหนวาเมอ

ปลอยใหระยะเวลาผานไปเชอมความเขมขนนอยลงจากความเขมขนเรมตน ทงนเพราะเปนการ

ทดลองในสภาวะทไมมอาหารซงไดตดปจจยทเอออ านวยตอการเจรญเตบโตออกไป และมการทดลอง

ในชดทดลองซงมปจจยทท าใหเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตกซงสามารถสรางไฮดรอกซลเรดคอลได

และเกดปฏก รยากบเชอ จงท าให เชอมความเขมขนลดลงอยางเหนไดชด ส าหรบการศกษา

จลนพลศาสตรของการยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus เมอพจารณากลไกของการเกดปฏกรยาโฟ

โตคะตะลตกนนมดวยกน 2 ขนตอนคอการดดตดผว และการเกดเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตก ดงนน

จะไดวาจลนพลศาสตรทเหมาะสมในการอธบายกลไกการยบย งเชอ S.aureus คอจลนพลศาสตรของ

Langmuir Hinshelwood model (L-H model) [50] โดยสามารถวเคราะหหาคาคงทการเกดปฏกรยาดด

ตดผว และคาคงทการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตกได โดยในการศกษาครงนจะท าการศกษาการเกด

อตราการเกดปฏกรยาเรมตนทเวลา 60 min ซงเปนชวงทมอตราการเกดปฏกรยามการเปลยนแปลง

สงสด เนองจากทชวงเวลาดงกลาวมการเปลยนแปลงของความเขมขนเชอ S.aureus อยางเหนไดชด

ซงอตราการเกดปฏกรยาในการยบย งเชอ S.aureus ในสภาวะทไมมอาหารจะไดมากกวาอตราการ

เกดปฏกรยาในการยบย งเชอ S.aureus ในสภาวะทมอาหาร เนองมาจากในสภาวะไมมอาหารเปน

สภาวะไมเอออ านวยในการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus จงมอตราการยบย งมากกวาในสภาวะท

อดมไปดวยอาหารเหมาะแกการเจรญ เตบโตของ เชอ S.aureus โดยเมอพลอตกราฟแสดง

ความสมพนธระหวาง C0-1 และ r0

-1 เพอหาคาคงทการเกดปฏกรยา (k) และคาคงทการดดซบ (K) ไดดง

รป 4.12 และกราฟแสดงความสมพนธระหวาง C/C0 กบเวลา ทความเขมขนเรมตนตางๆ ดงแสดงใน

รปท 4.13

70

รปท 4.12 จลนพลศาสตรของการยบย งการเจรญเตบโตของ S.aureus ชดทดลองในสภาวะไมมอาหาร



รปท 4.13 กราฟความสมพนธระหวาง C/C0 กบเวลา ทความเขมขนเรมตนตาง ๆ

จากกราฟแสดงความสมพนธระหวาง C0-1 และ r0

-1 หาคาคงทการเกดปฏกรยา (k) และคาคงทการดดซบ (K) จากสมการ(4.1) สามารถเปรยบเทยบสมการทไดจากกราฟและหาคาคงทการเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตก (k) และคาคงทการดดตดผว (K) จากสมการ 4.2 ไดดงน

71

คาคงทการเกดปฏกรยา (k) มคาเทากบ 2.906×10-3 CFU.mL-1.min-1 และคาคงทการดดตด (K) มคาเทากบ 2.398×10-6 CFU-1.mL ท าใหเราสามารถเขยนสมการเพอหาความสมพนธระหวางความเขมขนเรมตนตออตราการเกดปฏกรยาได ดงสมการ 4.3

C

Cr 6

3

10398.211097.6

(4.3)

4.4 การศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตก

บนผา

4.4.1 การศกษาการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะตะ ลตก บนผาเชงคณภาพ

จากการทดลองการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการ โฟโตคะตะลตกบนผาเชงคณภาพ โดยมการเตรยมตวอยางชนทดสอบซงเปนผา Polyester 100% ขนาดเสนผานศนยกลาง 3 cm ทท าการพนเคลอบตวเรงปฏกรยา TiO2 แลวท าการวเคราะหการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ทงกอนและหลงซก 30 ครง โดยการประเมนขอบเขตการยบย งการเจรญเตบโตของเชอดงกลาวในชดควบคม 4 และชดทดลอง ซงผลการศกษาการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus โดยกระบวนการดงกลาวสามารถค านวณระยะเขตรอบวงชนทดสอบทยบย งเชอ S.aureus ไดโดยใชสตร แสดงดงตารางท 4.9

2)( dD

H

(4.4)

โดยท H คอ ระยะเขตวงรอบชนทดสอบทยบย งแบคทเรย, mm D คอ เสนผานศนยกลางรวมของชนทดสอบและระยะเขตวงรอบชนทดสอบท ยบย งแบคทเรย, mm d คอ เสนผานศนยกลางชนทดสอบ, mm

ค านวณระยะเขตรอบวงชนทดสอบทยบย งแบคทเรย

72

2)3033.30(

H

= 0.167 mm

2)3032(

H

= 1.00 mm

ตารางท 4.9 ขอบเขตการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus

การทดลอง ขอบเขตการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus (mm) ชดควบคม 4 0.167 ชดการทดลอง 1

ทงนขอบเขตการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ค านวณไดจากสมการ (4.4) ซง

จ าก การว เค ร าะ ห เป ร ยบ เท ยบกบ ก ารป ระ เม น ผลก ารย บ ย ง แบ ค ท เร ยของม าตรฐ านผลตภณฑอตสาหกรรม หวขอวธทดสอบสงทอ เลม 29 เรองการประเมนการตานแบคทเรยของสงทอโดยวธเชงคณภาพ (ภาคผนวก ง)

ส าหรบการทดลองในชดควบคม 4 แสดงใหเหนวา คาเฉลยของระยะเขตวงรอบชน

ทดสอบทยบย งแบคทเรยมคาเทากบ 0.167 mm โดยเมอพจารณาการเจรญเตบโตของแบคทเรยใน

บรเวณสมผสเชอ พบวา ไมมการเจรญเตบโตของเชอแบคทเรย คอ ระยะเขตวงรอบชนทดสอบท

ยบย งเชอแบคทเรย มระยะตงแต 0-1 mm หรอ ไมมการเจรญเตบโตของแบคทเรย ซงสามารถประเมน

ประสทธภาพยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ไดวา มประสทธภาพด

นอกจากนการทดลองในชดทดลอง แสดงใหเหนวา คาเฉลยของระยะเขตวงรอบชน

ทดสอบทยบย งแบคทเรยมคาเทากบ 1 mm โดยเมอพจารณาการเจรญเตบโตของแบคทเรยในบรเวณ

สมผสเชอ พบวา ไมมการเจรญเตบโตของเชอแบคทเรย คอ ระยะเขตวงรอบชนทดสอบทยบย งเชอ

S.aureus มระยะต งแต 0-1 mm หรอไมมการเจรญเตบโตของแบคทเรย ซงสามารถประเมน

73

ประสทธภาพยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ไดวา มประสทธภาพด ทงนขอบเขตการยบย ง

การเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดทดลองทงกอนและหลงซก 30 ครง แสดงดงรปท 4.14

กอนซก หลงซก 30 ครง

รปท 4.14 ขอบเขตการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดทดลอง

4.4.2 การศกษาการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะตะ

ลตกบนผาเชงปรมาณ จากการการศกษาการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการ

โฟโตคะตะลตกบนผาเชงปรมาณ โดยมการเตรยมตวอยางชนทดสอบซงเปนผา Polyester 100% ขนาดเสนผานศนยกลาง 5 cm ทท าการพนเคลอบตวเรงปฏกรยา TiO2 แลวท าการวเคราะหการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดทดลองทงกอนและหลงซก 30 ครง โดยผลการทดลองการเปรยบเทยบประสทธภาพการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการทดลองกอนและหลงซก พบวา ทความเขมขนของเชอ S.aureus มประสทธภาพในการบ าบดสงสด เทากบ 70.93%, 60.82% ตามล าดบ ค านวณไดจากสมการ (4.5) ทงนแสดงภาพการเปรยบเทยบเชอ S.aureus ระหวางเซลลทสมบรณและเซลลทถกท าลาย แสดงดงรปท 4.15

100)(

B

ABR (4.5)

โดยท R คอ จ านวนโคโลนของเชอ S.aureus ทลดลง, %

74

A คอ จ านวนโคโลนของเชอ S.aureus ทนบไดจากชนทดสอบ ซงบมเพาะเชอเปน เวลา 18 hr B คอ จ านวนโคโลนของเชอ S.aureus ทนบไดจากชนทดสอบ ซงไมไดท าการบม เพาะเชอ ค านวณระยะเขตรอบวงชนทดสอบทยบย งแบคทเรยกอนซก

100

)109.2()1043.8()109.2(

3

23

R

= 70.93 % ค านวณระยะเขตรอบวงชนทดสอบทยบย งแบคทเรยหลงซก

100

)1018.3()1046.12()1018.3(

3

23

R

= 60.82 %

เซลลสมบรณ เซลลทถกท าลาย

รปท 4.15 การเปรยบเทยบเชอ S.aureus ระหวางเซลลทสมบรณและเซลลทถกท าลาย

จากการทดลองการศกษาการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตก พบวาในชดการทดลองทมแสงและตวเรงปฏกรยา มประสทธภาพในการยบย งการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus แมวาเปนสภาวะทมอาหารซงเหมาะสมตอการเจรญเตบโต ซงเกดจาก

75

แสง UVA ทมพลงงานมากเพยงพอและสามารถกระตนใหอเลกตรอนในชนวาเลนซแบนด (Valence band) บนพนผวของตวเรงปฏกรยา TiO2 หลดขนไปยงชนคอนดกชนแบนด (Conduction band) เกดโฮลทชนวาเลนซแบนด (Valence band) ท าใหเกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตก เมอโฮลท าปฏกรยากบน าและไฮดรอกไซด เกดตวออกซไดซทรนแรง คอ ไฮดรอกซลเรดคอลซงสามารถออกซไดซกบแบคทเรยไดโดยตรง ดวยความสามารถนเปนปจจยหลกทมบทบาทในการยบย งการเจรญเตบโตของแบคทเรย จงสามารถฆาเชอแบคทเรยได นอกจากนยงเกดตวออกซไดซอกตวทรนแรง คอ ซปเปอรออกไซดเรดคอลซงท าลายผนงเซลล และเกดความเสยหายภายในเซลลท าใหฟอสโฟลพด [49] และเยอหมเซลลถกแยกออกจากผนงเซลล รวมถงเขาไปท าลายดเอนเอ (DNA) [3], [51] ท าใหเซลลเสอมสภาพไมสามารถแบงตวและเจรญเตบโตได สงผลใหแบคทเรย S.aureus เจรญเตบโตไดไมดในสภาวะดงกลาว นอกจากนหากน าไปประยกตใชในชวตประจ าวนโดยเคลอบตวเรงปฏกรยา TiO2

บนเสอผาจากการศกษา TiO2 ไมเปนอนตรายและไมท าใหระคายเคองกบทกๆสภาพผว [52], [53]

บทท 5

สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการวจย

จากการศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตก

โดยใชตวเรงปฏกรยา TiO2 ทเตรยมบนตวกลางทเปนกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว ซง

กระบวนการดงกลาวสามารถยบยงการเจรญเตบโตของเชอS.aureus ไดเปนอยางดทงในสภาวะท

สภาพแวดลอมเหมาะสมกบการเจรญเตบโต และในสภาวะทสภาพแวดลอมไมเอออานวยในกรณไม

มอาหาร ทงนจากผลการทดลองทงหมดสามารถสรปผลการวจยไดดงน

5.1.1 ลกษณะทางกายภาพของตวเรงปฏกรยา TiO2

ผลการวเคราะหลกษณะทางกายภาพของ TiO2 แบบฟลมบางทเตรยมขนโดยวธพนเคลอบ

จานวน 10 ชน ทเตรยมบนตวกลางทเปนกระจก borosilicate ดวยวธการพนเคลอบผว จากผลการ

วเคราะห พบวา ตวเรงปฏกรยาทเตรยมขนนนมคณสมบตทเหมาะสมสาหรบเปนตวเรงปฏกรยาใน

กระบวนการโฟโตคะตะลตก เมอพจารณาจากผลการวเคราะหดวย XRD, XRF, AFM, UV-Vis

spectrometer, Contact Angle, Tape Test, และการกดกรอน โดยระบวาตวเรงปฏกรยาเปนผลกอนา

เทส มชองแถบพลงงานเทากบ 3.2 eV รวมไปถงลกษณะพนทผว ขนาดอนภาค และลกษณะการ

กระจายตวทสมาเสมอกนตลอดทงพนทผว นอกจากนระดบการยดเกาะยงอยในระดบ 5B และไมพบ

การกดกรอนทมองเหนดวยตาเปลา ซงลกษณะดงกลาวสงใหมประสทธภาพในการยบยงการ

เจรญเตบโตของเชอ S.aureus ไดเปนอยางด

5.1.2 การศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะทมอาหารบนจาน

เพาะเชอ

จากการทดลองพบวาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดทดลองม

ประสทธภาพดทสด ท 120 min ซงมประสทธภาพในยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ได

ดกวาในชดควบคม 1 และชดควบคม 2 อยางเหนไดชด โดยผลการทดลองการเปรยบเทยบ

ประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการทดลองกบชดควบคม 1 พบวา ท

77

ความเขมขนของเชอ S.aureus เรมตนมคาเทากบ 102, 104, 106 และ 108 CFU/mL มประสทธภาพใน

การบาบดสงสด เทากบ 97.68%, 99.08%, 98.55% และ 98.69% ตามลาดบ และในสวนของผลการ

ทดลองการเปรยบเทยบประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการทดลอง

กบชดควบคม 2 พบวา ทความเขมขนของเชอ S.aureus เรมตนมคาเทากบ 102, 104, 106 และ 108

CFU/mL มประสทธภาพในการบาบดสงสด เทากบ 97.82%, 99.18%, 98.64% และ 98.94%

ตามลาดบ ทเวลา 120 min

5.1.3 การศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะทไมมอาหารบนจาน

เพาะเชอ

จากการการศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในสภาวะทไมมอาหาร เพอ

ตดปจจยทเกยวของกบการเจรญเตบโตของเชอ โดยยงคงสภาพเซลลของเชอ S.aureus ทงนจากผลการ

ทดลอง พบวา กระบวนการโฟโตคะตะลตกสามารถยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชด

ทดลองมประสทธภาพดทสด ทเวลา 120 min โดยมประสทธภาพในยบยงการเจรญเตบโตของเชอ

S.aureus ไดดกวาในชดควบคม 1 และชดควบคม 2 อยางเหนไดชดและเมอเปรยบเทยบประสทธภาพ

การยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการทดลองกบชดควบคม 1 พบวา ทความเขมขน

ของเชอ S.aureus เรมตนมคาเทากบ 102, 104, 106 และ 108 CFU/mL มประสทธภาพในการยบยงการ

เจรญเตบโตสงสดเทากบ 98.69%, 96.20%, 99.83% และ 99.96% ตามลาดบ และในสวนของผลการ

ทดลองการเปรยบเทยบประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดการทดลอง

กบชดควบคม 2 พบวา ทความเขมขนของเชอ S.aureus เรมตนมคาเทากบ 102, 104, 106 และ 108

CFU/mL มประสทธภาพในการบาบดสงสด เทากบ 98.98%, 97.04%, 99.81% และ 99.97%

ตามลาดบ ทเวลา 120 min

จากการศกษาจลนพลศาสตรของกระบวนการโฟโตคะตะลตกทมตวเรงปฏกรยาเปน TiO2

โดยพจารณาผลจากการศกษาการยงยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ทความเขมแสง 12 µW/cm2

ซงสามารถนามาหาความสมพนธระหวางปรมาณการเจรญเตบโตของเชอS.aureus (C-1) กบอตราการ

เกดปฏกรยาโฟโตคะตะลตก (r-1) โดยใชสมการจลนพลศาสตรของ Langmuir Hinshelwood model

(L-H model) พบวา ในชดการทดลองสภาวะทมอาหารไดคาคงทการเกดปฏกรยา (k) มคาเทากบ

247.38×10-3 CFU.mL-1.min-1 และคาคงทการดดตดผว (K) มคาเทากบ 2.082×10-4 CFU-1.mL และในชด

78

การทดลองสภาวะทไมมอาหารไดคาคงทการเกดปฏกรยา (k) มคาเทากบ 2906.97 CFU.mL-1.min-1 และ

คาคงทการดดตดผว (K) มคาเทากบ 2.398×10-6 CFU-1.mL

5.1.4 การศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนผา

1. การศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนผาเชงคณภาพ

การการศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนผาเชงคณภาพนนพบวา

การยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ในชดทดลองมประสทธภาพดทสด คาเฉลยของระยะเขต

วงรอบชนทดสอบทยบยงแบคทเรยมคาเทากบ 1 mm โดยเมอพจารณาการเจรญเตบโตของแบคทเรย

ในบรเวณสมผสเชอ พบวา ไมมการเจรญเตบโตของเชอแบคทเรย คอ ระยะเขตวงรอบชนทดสอบท

ยบยงเชอแบคทเรย มคาระยะตงแต 0-1 mm หรอ ไมมการเจรญเตบโตของแบคทเรย ซงสามารถ

ประเมนประสทธภาพยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ไดวา มประสทธภาพด

ในชดควบคม 4 คาเฉลยของระยะเขตวงรอบชนทดสอบทยบยงแบคทเรยมคาเทากบ

0.167 mm โดยเมอพจารณาการเจรญเตบโตของแบคทเรยในบรเวณสมผสเชอ พบวา คอ ระยะเขต

วงรอบชนทดสอบทยบยงเชอแบคทเรย มระยะตงแต 0-1 mm หรอ ไมมการเจรญเตบโตของแบคทเรย

ซงสามารถประเมนประสทธภาพยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ไดวา มประสทธภาพด

2. การศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนผาเชงปรมาณ

จากการศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะ

ตะลตกบนผาเชงปรมาณ โดยผลการทดลองการเปรยบเทยบประสทธภาพการยบยงการเจรญเตบโต

ของเชอ S.aureus ในชดการทดลอง พบวา ทความเขมขนของเชอ S.aureus มประสทธภาพในการ

บาบดสงสด เทากบ 70.93%

5.2 ขอเสนอแนะ

การศกษาการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus ดวยกระบวนการโฟโตคะตะลตกโดย

ใชตวเรงปฏกรยา TiO2 แบบพนเคลอบ ควรมขอเสนอแนะเพมเตมในหวขอดงตอไปน

5.2.1 ควรศกษาเพมเตมในการใชปรมาณ และสารมลทนทเหมาะสม เปนการพฒนาตวเรง

ปฏกรยา ใหมคณสมบตทดมากยงขน

79

5.2.2 ควรทดลองเพมเตมในสวนของตวกลางผาชนดอนๆ

5.2.3 สามารถประยกตใชจลนทรยชนดอนๆ

80

บรรณานกรม

[1] Baptista, I. et al. (2015) Inactivation of enterotoxic and non-enterotoxic Staphylococcus aureus

strains by high pressure treatments and evaluation of its impact on virulence factors. Food

Control. 57:252 - 257.

[2] ปรชาต ผลานสงค. (2551) ผลของสารสกดจากสมนไพรไทยบางชนดตอการเตบโตของ

Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus และ Staphylococcus

epidermidis. ว ท ย า น พ น ธ ป รญญ า ว ท ย า ศ า ส ตรม หา บ ณ ฑ ต ส า ข า ว ช า ช ว วท ย า ,

มหาวทยาลยเชยงใหม.

[3] Szabolcs Péter Tallósy, et al. (2014) Investigation of the antibacterial effects of silver-modified

TiO2 and ZnO plasmonic photocatalysts embedded in polymer thin films. Environ Sci

Pollut Res. 21:11155 - 11167.

[4] Han, Y., Xu, X., Jiang, Y, Zhou, G., Sun, X. and Xu, B. (2010) Inactivation of food spoilage

bacteria by high pressure processing: Evaluation with conventional media and PCR -

DGGE analysis. Food Research International. 43:17179 - 1724.

[5] Holubar, M. et al. (2016) Bacteremia due to Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus New

Therapeutic Approaches. Infectious Disease Clinics of North America. 30:491-507.

[6] Madigan. Michael T. et al. (2015) Brock biology of microorganisms. 14th ed. Michael T.

[7] National Food Institute Thailand (2547) ภยในอาหาร. สถาบนอาหาร. พฤษภาคม 2547, p.13-15.

[8] Arnáiz-Garcíaa Ana María. (2015) Management of furuncle furunculosis and anthrax.

Medicina Clinica. 144:376–378.

[9] Brewer Jerry D. (2008) Staphylococcal scalded skin syndrome and toxic shock syndrome after

tooth extraction. Journal of the American Academy of Dermatology. 59:342–346.

81

บรรณานกรม (ตอ)

[10] Jingjing Tian. et al. (2017). "A self-powered sterilization system with both instant and

sustainable antibacterial ability". Nano Energy 36:241–249.

[11] Cher Farrugia. et al. (2015). " Effect of sterilization techniques prior to antimicrobial testing

on physical properties of dental restorative materials". Journalofdentistry. 43:703-714.

[12] Peter K.J. Robertson. et al. (2012). " Removal of microorganisms and their chemical

metabolites from water using semiconductor photocatalysis". Journal of Hazardous

Materials. 211 - 212:161 - 171.

[13] Sibel Dosler and Elif Karaaslan. (2014). "Inhibition and destruction of Pseudomonas

aeruginosa biofilms by antibiotics and antimicrobial peptides". Peptides. 62:32–3.

[14] Hyeri Son. et al. (2016). "Inhibition of Staphylococcus aureus by antimicrobial biofilms

formed by competitive exclusion microorganisms on stainless steel". International

Journal of Food Microbiology. 238:165–171.

[15] Umar Gaya. (2014). Heterogeneous Photocatalysis Using Inorganic Semiconductor Solids.

Theory and Applications. New York: Springer.

[16] Smyth, J.R. and D.L.Bish. (2015). TiO2Group. United Stated: University of Colorado.

[17] Muhammad Umar, Hamidi Abdul Aziz. (2013). Photocatalytic Degradation of Organic

Pollutants in Water. Environmental Sciences, RMIT University, Australia:

Melbourne.

http://ruby.colorado.edu/~smyth/Research/Papers/Book1.pdf

http://www.intechopen.com/subjects/environmental-sciences

82


[18] Lee, H.U., S.C. Lee, S.Choi, B.Son, H.Kim, S.M.Lee, H.J.Kim and J. Lee. (2013). Influence of

visible-light irradiation on physicochemical andphotocatalytic properties of nitrogen-

doped three-dimensional (3D) titanium dioxide. Journal of Hazardous Materials, 258-

259, 10-18.

[19] Pan, J.R., C. Huang, W.P. Hsieh and B.J. Wu. (2012). Reductive catalysis of novel TiO2/Fe0

composite under UV irradiation for nitrate removal from aqueous solution. Separation

and Purification Technology, 84, 52-55.

[20] Molea, A., V.Popescu, N.A.Rowson and A.M.Dinescu. (2014). Influence of pH on the

formulation of TiO2 nano-crystalline powderswithhigh photocatalytic activity. Powder

Technology, 253, 22-28.

[21] Higashimoto, S., R.Shirai, Y.Osano, M.Azuma, H.Ohue, Y.Sakata and H.Kobayashi. (2014).

Influence of metal ions on the photocatalytic activity: Selective oxidationof benzyl

alcohol on iron (III) ion-modified TiO2 using visible light. Journal of Catalysis, 311,

137-143.

[22] อานนทปภา ชนทรพย. (2555). การบาบดคารบอนมอนอกไซดในปฏกรยาโฟโตคะตะไลซส

โดยใชทงสเตนไตรออกไซด. วทยานพนธปรญญาวศวกรรมศาสตรมหาบณฑตสาขาวชา

วศวกรรมสงแวดลอม, มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร.

[23] Liu, L., J.Huang, L.Cao, J.Wu, J.Fei, H.Ouyang and C.Yao. (2013). Influence of temperature

on the morphology and photocatalytic activity of ZnGa2O4 crystallites prepared by

hydrothermal method. Ceramics International, 39, 3165-3171.

[24] Doudrick, K., T.Yang, K.Hristovski and P. Westerhoff. (2013). Photocatalytic nitrate

reduction in water: Managing the hole scavenger and reaction by-product selectivity.

Applied Catalysis B: Environmental, 136-137, 40-47.

83


[25] Wang, N., C.Zhang, H.He, X.Li and J.Yang. (2012). Hydrothermal-assisted liquid phase

deposition synthesis and photocatalyticactivities of titania nanocrystals. Powder

Technology, 205, 61-64.

[26] Agileo Hernandez-Gordillo, Angela G.Romero, Francisco Tzompantzi, Ricardo Gómez.

(2014). Kinetic study of the 4-Nitrophenol photooxidation and photoreduction reactions

using CdS. Applied Catalysis B: Environmental. 144 : 507 - 513.

[27] Paykov, O.,Hawley, H. (2013). A Protein-Retention Method for Specific Surface Area

Determination in Swelling Clays. Geotechnical Testing Journal, 36 (4).

[28] Yuehua Yuan and T.Randall Lee. (2013). Contact Angle and Wetting Properties. Surface

Science Techniques.

[29] Adel M.A. Mohamed, et al. (2015). "Corrosion behavior of superhydrophobic surfaces:A

review". Arabian Journal of Chemistry. 8:749–765.

[30] Uzunova-Bujnova, M.Kralchevskaa, R.Milanova, M.Todorovska, R.Hristov and

D.Todorovsky. (2010). Crystal structure, morphology and photocatalytic activity of

modified TiO2 and of spray-deposited TiO2films. Catalysis Today. 151 : 14 - 20.

[31] B.Loukyaa, b, D.S. Negia, b, R. Sahua, b, N. Pachauric, A. Guptac, R. Datta. (2016).

Structural characterization of epitaxial LiFe5O8thinfilms grown by chemical vapor

deposition. Journal of Alloys and Compounds. 668 : 187 - 193.

[32] Miguel A. Dominguez, et al. (2015). " Impact of active layer thickness in thin-film transistors

based on Zinc Oxide by ultrasonic spray pyrolysis ." Solid-State Electronics. 109: 33–

36.

http://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/GEOTECH/PAGES/GTJ20120197.htm

http://www.astm.org/DIGITAL_LIBRARY/JOURNALS/GEOTECH/PAGES/GTJ20120197.htm

84


[33] P. Reyes-Figueroa, et al. (2015). " Structural properties of In2Se3precursor layers deposited by

spray pyrolysis and physical vapor deposition for CuInSe2thin-film solar cell

applications." Thin Solid Films. 587:112–116.

[34] Bryan Stuart, et al. (2015). "Preferential sputtering in phosphate glass systems for the

processing of bioactive coating." Thin Solid Films. 589:534–542.

[35] Sara Ferraris and Sergio Perero. (2016). " Smart and composite inorganic coatings obtained by

sputtering: a promising solution for numerous application fields." Politecnico di Torino,

Department of Applied Science and Technology, Institute of Materials Physics and

Engineering, Italy. 33–60.

[36] Nasser, A. (2011). Handbook of Atomization and Sprays. Theory and Applications, New

York: Springer.

[37] Nuchira Dejang, Supranee Pitsamai, Sittichai Wirojanupatump and Sukanda Jiansirisomdoon.

Microstructure and Phase Analyses of Flame-Sprayed Al2O3-40wt% TiO2 Coating.

Department of Physics, Faculty of Science, Chiang Mai University.

[38] A. A. Tracton. Coatings Technology Handbook. 3rd ed. North Weat, Taylor & Francis

Group, LLC, Inc.

[39] วระชย แสงฉาย และคณะ. (2557) “สมบตโฟโตคะตะลตกและการฆาเชอ E.coli ของฟลม

ไทเทเนยมไดออกไซดโดปดวย Fe” วารสารวชาการ วศวกรรมศาสตร มหาวทยาลย

อบลราชธาน. ปท 7 ฉบบวนท 1 มกราคม 2557.

[40] Chong, C. et al. (2009). Inactivation of Staphylococcus aureus and Escherichia coli under

various light sources on photocatalytic titanium dioxide thin film. Surface & Coatings

Technology. 203 : 1083 - 1085.

85


[41] S. Petti, G.A. Messano. (2016) Nano-TiO2-based photocatalytic disinfection of environmental

surfaces contaminated by meticillin-resistant Staphylococcus aureus. Journal of

Hospital Infection. 93 : 78 - 82..

[42] W. Chung-Yi, L. Yuan-Ling, L. Yu-Shiu, L. Chen-Jui, and W. Chien-Hou, “Thickness-

dependent photocatalytic performance of nanocrystalline TiO2 thin films prepared by

sol–gel spin coating,” Applied Surface Science, vol. 280, pp. 737-744, 2013.

[43] L. B. Reuterglrdh and M. Langphasuk, “Photocatalytic Decolourization of Reative Azo Dye :

A Comparison between TiO2 and CdS Photocatysis.” Chemosphere, vol. 35, pp. 585-

596, 1997.

[44] Y. Metin, D. Tuncay, Y. Serdar, Y. Melis, T. Mustafa, and C. Erdal, “Fabrication and

characterization of nanostructured anatase TiO2 films prepared by electrochemical

anodization and their photocatalytic properties,” Journal of Alloys and Compounds,

vol. 651, pp. 59-71, 2015.

[45] Heechae Choi. et al. (2017). " Synergetic control of band gap and structural transformation

for optimizing TiO2 photocatalysts". Applied Catalysis B: Environmenta.l

210:513–521.

[46] Mansour Momeni. et al. (2017). "Effect of SiO2 addition on photocatalytic activity, water

contact angle and mechanical stability of visible light activated TiO2 thin films

applied on stainless steel by a sol gel method". Applied Surface Science. 392:80-

87.

[47] K. Azelmada, F. Hamadia, R. Mimounia, K. Amzila, H. Latracheb, M. Mabroukic,A. El

Boulani. (2017). “Adhesion of Staphylococcus aureus and Staphylococcus xylosusto

materials commonly found in catering and domestic kitchens”. Food Control 73:156-

163.

86


[48] Y. Pin-Chuan, H. Shih-Tse, L. Chi-Wen, and H. Dao-Hong, “Photocatalytic destruction of

gaseous toluene by porphyrin-sensitized TiO2 thin films, Journal of the Taiwan

Institute of Chemical Engineers, vol. 42, pp. 470-479, 2011.

[49] Chong, C. et al. (2009). “Inactivation of Staphylococcus aureus and Escherichia coli under

various light sources on photocatalytic titanium dioxide thin film ”. Surface &

Coatings Technology. 203:1083-1085.

[50] T.Rojviron,S. Sirivithayapakorn. "Properties of TiO2thin films prepared using sol–gel

process". Surface Engineering. vol.29, no.1,pp 77-80, 2013.

[51] Levina AS, Ismagilova ZR, Repkova MN, Shikina NV, Baĭborodin SI,Shatskaia NV,

Zagrebel'nyĭ SN, Zarytova VF (2013) TiO2-DNA nanocomposites capable of

penetrating into cells. Bioorg Khim 39(1):87–98

[52] Long, B., J. Huang and X. Wang. 2012. Photocatalytic Degradation of Benzene in Gas Phase

by Nanostructured BiPO4 Catalysts. Progress in Natural Science: Materials

International. 22 (6): 644-653.

[53] Ying, L., C. Shuo, Q. Xie and Y. Hongtao. 2011. Fabrication of a TiO2/Au Nanorod Array

for Enhanced Photocatalysis. Chinese Journal of Catalysis. 32 (12): 1838–1843.

ภาคผนวก

ภาคผนวก ก

ตารางแสดงผลการทดลอง

89


มความเขมขนเชอ S.aureus เรมตน 102 CFU/mL ทม TiO2 เปนตวเรงปฏกรยา

เวลา (min) ปรมาณเชอ S.aureus ในอาหารเลยงเชอ (CFU/mL)

ชดทดลอง ชดควบคม 1 ชดควบคม 2

0 1150.00 105.00 120.00

30 650.00 398.00 450.00

60 410.00 782.00 940.00

90 530.00 863.00 1040.00

120 230.00 907.00 1100.00



เวลา (min) ปรมาณเชอ S.aureus ในอาหารเลยงเชอ (CFU/mL)


0 113.00 12.20 10.70

30 98.00 23.60 31.80

60 64.00 34.20 54.30

90 15.00 67.30 95.60

120 10.00 101.20 129.50

90



เวลา (นาท) ปรมาณเชอ S.aureus ในอาหารเลยงเชอ (CFU/mL)


0 1.09 1.15 1.21

30 0.65 3.69 4.25

60 0.48 6.50 9.34

90 0.35 9.90 12.10

120 0.17 11.20 13.70





0 1.12 1.05 1.20

30 0.55 3.59 4.50

60 0.50 7.98 9.40

90 0.27 9.07 10.40

120 0.13 9.00 12.70

91



ปฏกรยา



0 232.00 224.00 224.00

30 169.00 230.00 233.00

60 139.00 300.00 288.00

90 86.00 1564.00 1604.00

120 27.20 1864.00 2191.00



ปฏกรยา



0 15.00 15.00 15.00

30 13.00 19.00 18.00

60 12.00 26.00 26.00

90 9.00 114.00 146.00

120 6.00 137.00 180.00

92



ปฏกรยา



0 3.50 3.50 3.56

30 3.00 3.65 3.82

60 2.75 16.00 20.00

90 2.12 22.00 25.00

120 0.90 290.00 268.00



ปฏกรยา



0 0.20 0.19 0.18

30 0.17 0.22 0.24

60 0.03 1.65 1.90

90 0.02 2.53 2.78

120 0.01 15.20 18.70

93

ตารางท ก.9 ผลการทดลองบนผา เชงคณภาพ

ระยะเขตวงรอบชนทดสอบทยบยงแบคทเรย

ชดทดลอง ชดควบคม 3 ชดควบคม 4 ชดควบคม 5

1.00 0.00 0.167 0.00

ตารางท ก.10 ผลการทดลองบนผา เชงปรมาณ

ปรมาณเชอ S.aureus ในอาหารเลยงเชอ (CFU/mL) x 102

ชดควบคม 6 ชดทดลอง ชดควบคม 8 ชดควบคม 7

1246.50 290.00 2536.10 2124.00

94

ภาคผนวก ข

การทดสอบการลอกดวยเทป

95

การทดสอบการลอกดวยเทป (Tape Test)

นาตวอยางตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดทเตรยมบนตวกลางกระจก borosilicate

ดวยวธการพนเคลอบผว (Spray coating) มาทาการทดสอบการทดสอบการยดเกาะ ซงยดแนวทางตาม

มาตรฐาน ASTM D 3359-02 (Standard test methods for measuring adhesion by tape test) โดยม

ขนตอนตงตอไปน ทาการกรดผวแผนตวเรงปฏกรยาไทเทเนยมไดออกไซดดวยคตเตอรปลายแหลม

ใหเกดพนทรอยตดขวาง (cross-cut area) โดยกรดใหถงเนอโลหะ จานวน 10x10 ชอง จากนนใชเทป

กาวชนดใสของ บรษท 3M ขนาดกวาง 1 นว ตดลงบนพนผวบรเวณรอยตดขวาง และใชนวกดรด

อากาศออกจากบรเวณพนททตดเทป วางทงไว ทอณหภมหองระยะเวลาประมาณ 2 min จงดงเทปกาว

ออกใน แนวทามม 45o กบพนทตดเทป สงเกตปรมาณพนทหลดลอกออกของแลกเกอรโดยใชการ

แบงขนคณภาพตามตารางท ข1

96

ตารางท ข.1 การแบงขนคณภาพของผวเคลอบภายหลงจากการทดสอบ ดวย tape test ตามมาตรฐาน

ASTM D 3359-02

Classification Percent area removed Surface of cross-cut area from

which flaking has occurred

5B 0% (None)

4B Less than 5%

3B 5-15%

2B 15-35%

1B 35-65%

0B Greater than 65%

97

ภาคผนวก ค

หาความสมพนธระหวางคาดดกลนแสง (OD 600) กบจานวนเซลล

98

รปท ค.1 กราฟความสมพนธระหวางคาดดกลนแสง กบจานวนเซลล

99

ภาคผนวก ง

ตารางการประเมนผลการยบยงแบคทเรยบนผาเชงคณภาพ

100

ตารางท ง.1 การประเมนผลการยบยงแบคทเรย

คาเฉลยของระยะเขตวงรอบ

ชนทอดสอบทยบยง

แบคทเรย (มลลเมตร)

การเตบโต

ของ

แบคทเรย

รายละเอยด การประเมน

>1 ไมม - ระยะเขตวงรอบชนทอดสอบทยบยง

แบคทเรย มากกวา 1 mm

- ไมมการเตบโตของแบคทเรย ก)

ประสทธภาพด

1-0 ไมม - ระยะเขตวงรอบชนทอดสอบทยบยง

แบคทเรยจนถง 1 mm

- ไมมการเตบโตของแบคทเรย ข)


0 ไมม - ไมมระยะแขตวงรอบชนทดสอบท

ยบยงเชอแบคทเรย

- ไมมการเตบโตของแบคทเรย ค)


0 เลกนอย - ไมมระยะแขตวงรอบชนทดสอบท


- มการเตบโตของแบคทเรยเลกนอย ง)

ประสทธภาพ

จากด

0 ปานกลาง - ไมมระยะแขตวงรอบชนทดสอบท


- มการเตบโตลดลงเปนครงหนงเมอ

เทยบกบชนทดสอบควบคม จ)


ไมเพยงพอ

0 หนาแนน - ไมมระยะแขตวงรอบชนทดสอบท


- การเตบโตไมลดลงหรอมการลดลง

เพยงเลกนอยเมอเทยบกบชนทดสอบ

ควบคม


ไมเพยงพอ

101

หมายเหต

ก) การเตบโตของแบคทเรยในอาหารวนเพาะเชอใตชนทดสอบ

ข) นาระยะเขตวงรอบชนทดสอบทยบยงเชอแบคทเรยมาประกอบการพจารณาระยะเขตวงรอบทกวาง

อาจบงชถงสารตานแบคทเรยบางชนดหรอมการผนกสารบนผาไมแนนพอ

ค) การไมมการเตบโตของแบคทเรยใตชนทดสอบและไมมระยะเขตวงรอบชนทดสอบทยบยงเชอ

แบคทเรย อาจะมประสทธภาพทด เพราะระยะเขตวงรอบชนทดสอบทยบยงแบคทเรยอาจไมเกดขน

เนองจากสารตานแบคทเรยมการแพรทนอย

ง) "เทยบเทาการไมเตบโตของแบคทเรย" บงชถงประสทธภาพทกาจด

จ) การเตบโตของแบคทเรยลดลง หมายถงจานวนโคโลน (กลมแบคทเรย) ลดลง หรอขนาดโคโลน

ลดลง

102

ภาคผนวก จ

ภาพประกอบผลการทดลอง การยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus

103

จ.1 รปผลการทดลองการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนจานเพาะเชอในอาหาร

รปท 1 เชอ S.aureus ในชดทดลองความเขมขนเชอเรมตน102

รปท 2 เชอ S.aureus ในชดควบคม 1 ความเขมขนเชอเรมตน 102

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

104



120 min 90 min

60 min 30 min 0 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

105

รปท 5 เชอ S.aureus ในชดควบคม 1 ความเขมขนเชอเรมตน104


0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

106



0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

107



0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

108



0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

109

จ.2 รปผลการทดลองการยบยงการเจรญเตบโตของเชอ S.aureus บนจานเพาะเชอไมมอาหาร



0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

110



0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

111



0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

112



0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

113



0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

114



0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

0 min 30 min 60 min

90 min 120 min

115

ภาคผนวก ฉ

ผลงานตพมพเผยแพร

134

ประวตผเขยน

ชอ-สกล นางสาวณฐชา เวชโอสถศกดา วน เดอน ปเกด 11 เมษายน 2536 ทอย 84/14 ซอยงามวงศวาน35 ถนนงามวงศวาน แขวงท งสองหอง

เขตหลกส กรงเทพมหานคร 10210 การศกษา ปรญญาตร คณะวศวกรรมศาสตร สาขาวศวกรรมสงแวดลอม มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร ประสบการณการท างาน ผชวยนกวจย สาขาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร ตงแต พ.ศ.2559 ถงปจจบน นกวชาการสงแวดลอม บรษท ไทเอนไวรอนเมนท จ ากด ตงแต พ.ศ.2558 เบอรโทรศพท 08-0309-0208 อเมล [email protected]

GROWTH INHIBITION ON STAPHYLOCOCCUS AUREUS BY ...

Documents

Transcript of GROWTH INHIBITION ON STAPHYLOCOCCUS AUREUS BY ...