Removal of Methylene Blue by Photocatalytic process using TiO2/PLA film

Abstract

This research aimed to study the optimal amount of Titanium dioxide (TiO2) in Poly lactic acid (PLA) film, to study the kinetic degradation rate of Methylene blue (MB) by Photocatalytic process using TiO2/PLA film and to study the optimal condition of MB removal by Photocatalytic process using Response surface methodology (RSM). TiO2/PLA Film containing TiO2 at concentration about 0 (F0), 1 (F1), 3 (F2) and 5 (F3)% (w/w) were operated with UVC. The result found that the optimal dose of TiO2 was 3% (w/w) which can remove MB about 50% within 60 min. MB can be mineralized about 35%. The kinetic degradation rate was pseudo-first order and the degradation rate constants (k) was 11.0 x 10-3 min-1. The optimal condition for 3 factors including initial concentration of MB, number of film and pH was determined by using RSM. The result found that the coefficient of determination (R-sq) was 98%. At pH higher that neutral, MB can be degraded more than other conditions. The number of film higher or lower than the optimal condition resulted the decrease of removal efficiency. The initial concentration of MB higher than 0.2 mg/L can decrease the MB removal. The optimal condition among 3 factors including initial concentration of MB (X1), number of film (X2) and pH was 0.2 mg/L, 3 and 8.43, respectively. At this condition, MB can be removed about 80% within 90 min and operation coupled with UVC.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปริมาณสัดส่วนไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2) ในแผ่นฟิล์มพอลิแลคติคแอซิด (PLA) ที่เหมาะสม ศึกษาจลนพลหศาสตร์ของการย่อยสลายสารเมทิลีนบลู ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะไลติก โดยใช้แผ่นฟิล์ม TiO2/PLA และศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการบำบัดสารเมทิลีนบลู ด้วยกระบวนการกระบวนการโฟโตคะตะไลติก โดยใช้แผ่นฟิล์ม TiO2/PLA ด้วยวิธีการฟื้นผิวตอบสนอง แผ่นฟิล์ม TiO2/PLA ที่มีความเข้มข้นของ TiO2 เท่ากับ 0 (F0), 1 (F1), 3 (F2) และ 5 (F3)% (w/w) ทำงานร่วมกับแสง UVC ผลการศึกษาพบว่า สัดส่วนที่เหมาะสมของ TiO2 ในแผ่นฟิล์มอยู่ที่ 3% (w/w) (แผ่นฟิล์ม F2) สามารถกำจัดสาร MB ได้ 50% ภายในระยะเวลา 60 นาที และย่อยสลายอย่างสมบูรณ์ได้ 35% โดยมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นไป pseudo-first order และมีค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ 11.0 x 10-3 นาที-1 ในการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพการบำบัดสารเมทิลีนบลู ทั้ง 3 ปัจจัย (ความเข้มข้นเริ่มต้นของสารเมทิลีนบลู จำนวนแผ่นฟิล์ม และ pH) ด้วยวิธีพื้นผิวตอบสนอง พบว่าได้ค่าค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R-sq) เท่ากับ 98% นอกจากนี้ยังพบว่าสภาวะ pH ที่เป็นด่างสามารถบำบัดสารเมทิลีนบลู ได้ดีกว่าสภาวะอื่น ส่วนจำนวนแผ่นฟิล์มที่น้อย หรือมากเกินไปจะทำให้ประสิทธิภาพการบำบัดสารเมทิลีนบลูลดลง และความเข้มข้นของสารเมทิลีนบลูที่มากกว่า 0.2 มิลลิกรัม/ลิตร จะมีประสิทธิภาพในการบำบัดลดลง สภาวะที่เหมาะสมมากที่สุดของทั้ง 3 ปัจจัย คือมีค่าความเข้มข้นเริ่มต้นของสารเมทิลีนบลู (X1) จำนวนแผ่นฟิล์ม TiO2/PLA (X2) และ pH (X3) เท่ากับ 0.2 มิลลิกรัม/ลิตร 3 แผ่น และ pH เท่ากับ 8.43 ตามลำดับ สภาวะดังกล่าวสามารถบำบัดสารเมทิลีนบลูได้ 80% ภายในระยะเวลาการทำปฏิกิริยาแบบมีแสง UVC 90 นาที