บทวิเคราะห์งานวิจัย

งานวิจัยนี้มุ่งพัฒนาเครื่องมือตรวจจับมลพิษกลุ่มไนโตรโดยใช้เทคโนโลยีนาโนวัสดุและเคมีเชิงประยุกต์ งานวิจัยแบ่งเป็น 3 โครงการย่อย โดยแต่ละโครงการย่อยมีเป้าหมายและวิธีการที่แตกต่างกันแต่เชื่อมโยงกันเพื่อสร้างเครื่องมือตรวจวัดที่มีประสิทธิภาพและต้นทุนต่ำ โครงการย่อยแรกเน้นการพัฒนาเซ็นเซอร์ควอตซ์ (Quartz sensor) ที่ใช้ Three-dimensionally ordered macroporous silica (3DOM SiO2) ที่ผ่านการปรับปรุงพื้นผิวด้วย hexafluoro-2-propanol เพื่อตรวจจับสาร 2,4,6-Trinitrotoluene (TNT) ซึ่งเป็นสารประกอบไนโตรที่มีความเป็นพิษสูง การใช้ 3DOM SiO2 ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสและความจำเพาะต่อหมู่ไนโตร ทำให้สามารถตรวจวัด TNT ได้ที่ความเข้มข้นต่ำถึง 10 ppb เทคนิค Quartz Crystal Microbalance (QCM) ที่ใช้มีความแม่นยำสูงและเหมาะสำหรับการตรวจวัดในระดับความเข้มข้นต่ำ

โครงการย่อยที่สองมุ่งพัฒนาสารประกอบเชิงซ้อนโครงร่างโลหะอินทรีย์ (Metal-Organic Framework, MOF) ใหม่ [Zn4(ad)3(BPTC)(H2O)3].H2O สำหรับตรวจวัดไดไนโตรฟีนอล (DNP) โดยใช้หลักการดับสัญญาณฟลูออเรสเซ็นต์ (Fluorescence quenching) จากกระบวนการถ่ายโอนอิเล็กตรอน (PET) และการถ่ายโอนพลังงานเรโซแนนซ์ (FRET) การใช้ MOF ช่วยเพิ่มความไวในการตรวจจับเนื่องจากโครงสร้างที่มีรูพรุนสูงและความจำเพาะต่อ DNP ค่าคงที่ Ksv ที่ได้จากกราฟ Stern-Volmer plot (2.29x105 M-1) บ่งชี้ถึงความไวในการตรวจวัดที่สูง นอกจากนี้ยังมีการพัฒนา test strip จาก MOF นี้เพื่อเพิ่มความสะดวกในการใช้งานภาคสนาม

โครงการย่อยที่สามพัฒนาหัวตรวจวัดแก๊สแอมโมเนียโดยใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์ที่มีโครงสร้างสามมิติ (HP-3DOM TiO2) ที่เตรียมโดยวิธี self-assembly emulsion polymerization การใช้ PMMA เป็นแม่แบบสามมิติช่วยให้ได้โครงสร้าง HP-3DOM TiO2 ที่มีรูพรุนสูงและพื้นที่ผิวสัมผัสมาก หัวตรวจวัดนี้สามารถตรวจวัดแอมโมเนียได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ความเข้มข้นต่ำ 0.5 ppm และมีการออกแบบกล่องตรวจวัดแบบกะทัดรัดเพื่ออำนวยความสะดวกในการใช้งาน การพัฒนาแอปพลิเคชันสำหรับอุปกรณ์มือถือเพื่อเชื่อมต่อกับกล่องตรวจวัดถือเป็นการต่อยอดที่ทันสมัยและตอบโจทย์ยุคดิจิทัล

โดยสรุป งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าในการพัฒนาเครื่องมือตรวจวัดมลพิษกลุ่มไนโตรและแอมโมเนีย โดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติเฉพาะของนาโนวัสดุต่างๆ เช่น ความจำเพาะต่อสารมลพิษ พื้นที่ผิวสัมผัสสูง และความไวในการตรวจวัด การพัฒนา test strip และกล่องตรวจวัดแบบพกพาแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการนำงานวิจัยนี้ไปประยุกต์ใช้ได้จริงในภาคสนาม ทั้งนี้การที่งานวิจัยนี้สามารถตรวจวัดได้ในระดับความเข้มข้นที่ต่ำมากแสดงถึงความแม่นยำสูงของเทคนิคและวัสดุที่ใช้ และการที่สามารถตรวจจับได้ทั้งในสารละลายและในรูปของแก๊สแสดงถึงความหลากหลายของการใช้งาน

งานวิจัยนี้เหมาะกับอุตสาหกรรมใด

งานวิจัยนี้เหมาะกับอุตสาหกรรมหลายประเภท เนื่องจากสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการตรวจวัดมลพิษได้หลากหลาย

• อุตสาหกรรมเคมี: สามารถใช้ตรวจวัดสารไนโตรอะโรมาติกที่เป็นสารปนเปื้อนหรือสารตกค้างในกระบวนการผลิต ซึ่งจะช่วยควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์และลดมลภาวะ รวมถึงการตรวจวัดสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์ในกระบวนการผลิตต่างๆ

• อุตสาหกรรมสิ่งทอ: ใช้ตรวจสอบสารตกค้างของสารเคมีในกระบวนการย้อมสีและตกแต่งผ้า เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ปลอดภัยต่อผู้บริโภคและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

• อุตสาหกรรมเกษตร: ใช้ตรวจวัดสารปนเปื้อนในดิน น้ำ และอากาศ เช่น สารกำจัดศัตรูพืช ปุ๋ย และสารตกค้างจากการเกษตร เพื่อประเมินความปลอดภัยของอาหารและการจัดการสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน

• อุตสาหกรรมอาหาร: ใช้ในการตรวจสอบคุณภาพและความปลอดภัยของอาหาร โดยตรวจวัดสารปนเปื้อนและสารตกค้างต่างๆ ที่อาจเกิดขึ้นในกระบวนการผลิตและแปรรูปอาหาร

• อุตสาหกรรมสิ่งแวดล้อม: ใช้ในการตรวจวัดมลพิษในน้ำเสีย อากาศ และดิน เพื่อประเมินคุณภาพสิ่งแวดล้อมและการจัดการมลพิษ

• อุตสาหกรรมการแพทย์: ใช้ในการตรวจวัดสารเคมีและสารปนเปื้อนในตัวอย่างทางการแพทย์ เพื่อช่วยในการวินิจฉัยโรคและการรักษา

งานวิจัยนี้เหมาะกับอาชีพใด

งานวิจัยนี้เหมาะกับผู้เชี่ยวชาญในหลายสาขาอาชีพ เนื่องจากครอบคลุมทั้งด้านเคมี วิศวกรรม และวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม

• นักวิทยาศาสตร์ด้านเคมี: โดยเฉพาะผู้เชี่ยวชาญด้านเคมีอินทรีย์ เคมีวิเคราะห์ และนาโนเทคโนโลยี สามารถนำความรู้และทักษะมาใช้ในการพัฒนาและปรับปรุงเครื่องมือตรวจวัด

• วิศวกรเคมี: สามารถนำความรู้ด้านการออกแบบและสร้างเครื่องมือ รวมถึงการควบคุมกระบวนการผลิตมาใช้ในการพัฒนาต้นแบบกล่องตรวจวัดและ test strip

• นักวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม: สามารถใช้เครื่องมือที่พัฒนาขึ้นในการวิเคราะห์และตรวจวัดมลพิษในสิ่งแวดล้อม เพื่อประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์

• นักวิจัย: สามารถใช้เครื่องมือนี้สำหรับการวิจัยในด้านการตรวจวัดมลพิษ การพัฒนานาโนวัสดุ และการประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ

• เจ้าหน้าที่ตรวจสอบสิ่งแวดล้อม: สามารถใช้เครื่องมือนี้ในการตรวจสอบมลพิษในสถานที่ต่างๆ เช่น โรงงานอุตสาหกรรม แหล่งน้ำ และพื้นที่เกษตรกรรม

• เจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการ: มีหน้าที่ในการใช้งานและบำรุงรักษาเครื่องมือตรวจวัด รวมถึงการวิเคราะห์ข้อมูล