ณฑ - silpakorn university · thesis advisor : asst.prof. nopawan ratasuk. 93 pp. the objective...

การดดซบยาปฏชวนะ Ciprofloxacin ดวยถานทเตรยมจากกากกาแฟ

โดย นายศรณย จตตวนชประภา

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาศาสตรสงแวดลอม ภาควชาวทยาศาสตรสงแวดลอม

บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร ปการศกษา 2554

ลขสทธของบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

สำนกหอ

สมดกลาง

SORPTION OF ANTIMICROBIAL CIPROFLOXACIN BY CHAR PREPARED

FROM SPENT COFFEE GROUND

By

Mr. Sarun Chittavanichprapa

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree

Master of Science Program in Environmental Science

Department of Environmental Science

Graduate School, Silpakorn University

Academic Year 2011

Copyright of Graduate School, Silpakorn University

สำนกหอ


บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร อนมตใหวทยานพนธเรอง “ การดดซบยาปฏชวนะ Ciprofloxacin ดวยถานทเตรยมจากกากกาแฟ ” เสนอโดย นายศรณย จตตวนชประภา เปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาวทยาศาสตรสงแวดลอม

……........................................................... (ผชวยศาสตราจารย ดร.ปานใจ ธารทศนวงศ)

คณบดบณฑตวทยาลย วนท..........เดอน.................... พ.ศ...........

อาจารยทปรกษาวทยานพนธ ผชวยศาสตราจารย ดร.นภวรรณ รตสข คณะกรรมการตรวจสอบวทยานพนธ .................................................... ประธานกรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.รชฎา บญเตม) ............/......................../.............. .................................................... กรรมการ (ดร. อรนช หลอเพญศร) ............/......................../.............. .................................................... กรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.นภวรรณ รตสข) ............/......................../..............

สำนกหอ


ง

52311320 : สาขาวชาวทยาศาสตรสงแวดลอม คาสาคญ : การดดซบ / ciprofloxacin / ถาน / กากกาแฟ ศรณย จตตวนชประภา : การดดซบยาปฏชวนะ Ciprofloxacin ดวยถานทเตรยมจากกากกาแฟ. อาจารยทปรกษาวทยานพนธ : ผศ.ดร.นภวรรณ รตสข. 93 หนา. งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาพฤตกรรมในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin

ของถาน 4 ชนดทเตรยมจากกากกาแฟโดยกระบวนการทตางกน ไดแก ถานทเตรยมจากกากกาแฟปกต เผาท 350 และ 500 ºC (CG350 และ CG500) และ ถานทเตรยมจากกากกาแฟทผานการสกดไขมนดวยเมทธานอลกอนเผาท 350 และ 500 ºC (CGM350 และ CGM500) ผลการทดลองพบวา ถานทเตรยมในอณหภมทสงกวา จะดดซบยาไดดกวา และการสกดไขมนกอนเผา จะสงผลเสยตอลกษณะทางกายภาพทาใหการดดซบยาของถานลดลง เมอเผาทอณหภมสง ในระหวางถานทง 4 ชนดททดสอบ ถาน CG500 มพนทผวจาเพาะสงสดคอ 124.50 m2/g และมขนาดรพรนเฉลยเลกทสด 29.64 Å การดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ความเขมขน 2 ppm ของตวอยางถานทกชนดมระยะเวลาเขาสมดล 24 ชวโมง pH ของสารละลายยามผลตอการดดซบเพราะทาใหยาอยในรปประจบวกและลบในสดสวนทแตกตางกน การดดซบสงสด ของตวอยางถานทกชนดเกดขนท pH

ประมาณ 6 โดยถาน CG500 สามารถดดซบยาไดมากทสดประมาณ 50 % ท pH 5.86 พฤตกรรมการดดซบยาของตวอยางถานทกชนด ยกเวนถาน CGM350 สามารถอธบายไดดวยสมการของแลงเมยร โดยถาน CG500 ซงดดซบยาไดดทสด มคาปรมาณสงสดของยาทถกดดซบตอนาหนกของถานเทากบ 54.64 μg/mg และ คาคงทของแลงเมยรเทากบ 5.65 x 10-3 mL/mg คาดวาการดดซบระหวางยากบถานเกดขนจากอนตรกรยาทแขงแรงเพราะเมอทดสอบการคายซบ ciprofloxacin ดวย 0.01 M NaCl นา DI และ 0.01 M EDTA พบวา มปรมาณยาทคายซบออกมาสงสดเพยง 23 % ของปรมาณทถกดดซบไว เมอใช 0.01 M EDTA เปนตวชะ ภาควชาวทยาศาสตรสงแวดลอม บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร ลายมอชอนกศกษา........................................ ปการศกษา 2554 ลายมอชออาจารยทปรกษาวทยานพนธ ........................................

สำนกหอ


จ

52311320 : MAJOR : ENVIRONMENTAL SCIENCE KEY WORD : ADSORPTION / CIPROFLOXACIN / CHAR / COFFEE GROUND SARUN CHITTAVANICHPRAPA : SORPTION OF ANTIMICROBIAL CIPROFLOXACIN BY CHAR PREPARED FROM SPENT COFFEE GROUND. THESIS ADVISOR : ASST.PROF. NOPAWAN RATASUK. 93 pp. The objective of this research is to study ciprofloxacin adsorption behavior of 4 chars prepared from spent coffee ground by different methods i.e., carbonization at 350 and 500ºC (CG350 and CG500) and degreasing with methanol prior to carbonization at 350 and 500ºC (CGM350 and CGM500). Results showed that char samples carbonized at higher temperature are better adsorbents. Degreasing with ethanol showed a negative effect on char’s physical properties leading to lower adsorptive capacity particularly, samples carbonized at a high temperature. Of all four tested chars, CG500 had the highest specific surface area of 124.50 m2/g and smallest average pore size of 29.64 Å. Sorption of 2 ppm ciprofloxacin solution by all samples reached an equilibrium within 24h. The pH of the solution influenced the adsorption efficiency due to different proportion of ciprofloxacin in cationic and anionic forms. The maximum ciprofloxacin adsorption was obtained at pH around 6. Almost 50% of 2 ppm ciprofloxacin solution was sorbed by CG500 at pH 5.8. The adsorption isotherm of samples, except CGM350, could be described by Langmuir equation. CG500 with the highest adsorption capacity had the maximum ciprofloxacin adsorption of 54.64 μg/mg and Langmuir constant of 5.65 x 10-3 mL/mg. It was expected that interaction between chars and ciprofloxacin were strong. Desorption using 0.01 M NaCl, DI water and 0.01 M EDTA as leaching agents could remove only limited amount of sorbed ciprofloxacin. The maximum removal of 23% was obtained when using 0.01 M EDTA as a leaching solution. Department of Environmental Science Graduate School, Silpakorn University Student's signature ........................................ Academic Year 2011 Thesis Advisor's signature ........................................

สำนกหอ


ฉ

กตตกรรมประกาศ

งานวจยเรองการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ดวยถานทเตรยมจากกากกาแฟ นสามารถสาเรจลลวงไดดวยความชวยเหลอและคาแนะนาจากคณาจารยและบคลากรหลายทาน ขอกราบขอบพระคณ ผชวยศาตราจารย ดร . นภวรรณ รตสข อาจารยทปรกษาวทยานพนธ ทไดใหคาปรกษาทเปนประโยชนและแนวทางในการแกไขปญหาตางๆตลอดการทาวจย อกทงสนบสนนคาใชจายในการวจย ผชวยศาสตราจารย ดร.รชฏา บญเตม ทกรณาเออเฟออปกรณเพอใชในการวจยและใหเกยรตมาเปนกรรมการ และอาจารย ดร.อรนช หลอเพญศร ทใหเกยรตมาเปนกรรมการและชวยตรวจสอบและแกไขขอผดพลาดตางๆของวทยานพนธเลมนจนเสรจสมบรณ ขอขอบพระคณ คณผองศร เผาภร และคณนท บญสง นกวทยาศาสตรและเจาหนาทภาควชาวทยาศาสตรสงแวดลอมทไดชวยเหลอและอานวยความสะดวกในการใชเครองมอ หองปฏบตการ ขอขอบคณคณทศนย ศรทองพนาบลย ทชวยเหลอในเรองงานเอกสาร และงานธรการตางๆ ตลอดในการทาวจยครงน ขอขอบพระคณบดา มารดา ทไดใหโอกาสและสนบสนนทนทรพยในการศกษา ตลอดจนใหกาลงใจเสมอมา และสดทายขอขอบคณเพอนๆ พๆ นองๆ ทกคนทไมไดเอยนาม ทไดใหการชวยเหลอ และเปนกาลงใจใหขาพเจา จนทาใหงานวจยนประสบผลสาเรจไดดวยด

สำนกหอ


ช

สารบญ หนา บทคดยอภาษาไทย .................................................................................................................... ง บทคดยอภาษาองกฤษ ............................................................................................................... จ กตตกรรมประกาศ ..................................................................................................................... ฉ สารบญตาราง ............................................................................................................................ ฌ สารบญรป ................................................................................................................................. ฎ บทท 1 บทนา ....................................................................................................................... 1 ความเปนมาของงานวจย ........................................................................... 1 วตถประสงค .............................................................................................. 2 ขอบเขตการศกษา ...................................................................................... 2 วธดาเนนการศกษา .................................................................................... 2 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ ....................................................................... 2 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ ............................................................................... 4 ยาปฏชวนะ ................................................................................................ 4 ยาปฏชวนะในกลมควโนโลน (quinolones) .............................................. 8 ยาปฏชวนะ ciprofloxacin.......................................................................... 9 การแพรกระจายของยาปฏชวนะสสงแวดลอม .......................................... 13 วธการกาจดยาปฏชวนะทปนเปอนอยในนา .............................................. 14 หลกของการดดซบ .................................................................................... 16 ปจจยทมผลตอการดดซบ .......................................................................... 17 ไอโซเทอรมของการดดซบ (Adsorption isotherm) ................................... 18 กากกาแฟ .................................................................................................. 22 ของเสยจากกระบวนการผลตกาแฟและการนาไปใชประโยชน ............... 23 ถาน ........................................................................................................... 25 3 วธการทดลอง ......................................................................................................... 29 สารเคมทใชในการทดลอง ....................................................................... 29 เครองมอทใชในการวเคราะห ................................................................... 29

สำนกหอ


ซ

บทท หนา 3 การเตรยมตวอยางถานจากกากกาแฟ ........................................................ 30 การทดสอบการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานจากกากกาแฟ. 34 4 ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง ................................................................ 38 ผลการทดลอง ........................................................................................... 38 การเตรยมถานจากกากกาแฟ ..................................................... 38 การวเคราะหสมบตทางกายภาพของถานจากกากกาแฟ ........... 39 การวเคราะหลกษณะพนผวถานดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอน แบบสองกราด (SEM) ........................................................ 43 การดดซบและสมดลในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin.. 44 การศกษาไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin .... 46 การศกษาความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ท pH ตางๆ (sorption edge) ............................................. 50 การศกษาความสามารถในการคายซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin 52 วจารณผลการทดลอง................................................................................. 56 5 สรปผลการทดลอง ................................................................................................ 60 รายการอางอง ............................................................................................................................ 62 ภาคผนวก ก ตารางและรป ........................................................................................................ 67 ภาคผนวก ข การคานวณ ........................................................................................................... 84 ประวตผวจย .............................................................................................................................. 93

สำนกหอ


ฌ

สารบญตาราง ตารางท หนา 2.1 กลมและชนดของยาปฏชวนะทสาคญทใชสาหรบมนษยและสตว ....................... 5 2.2 การจดแบงชนดของยาปฏชวนะในกลมควโนโลน ............................................... 8 2.3 สมบตของ ciprofloxacin ....................................................................................... 10 3.1 สารเคมทงหมดทใชในการศกษา ........................................................................... 28 3.2 วธการทดสอบลกษณะสมบตทางกายภาพของตวอยางถาน .................................. 31 4.1 การสญเสยมวลของกากกาแฟจากกระบวนการเตรยมถาน ................................... 39 4.2 สมบตทางกายภาพของถานทเตรยมจากกากกาแฟ ................................................ 43 4.3 พารามเตอรทไดจากการคานวณไอโซเทอรมแบบแลงเมยรและฟรนดลชใน

การดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทเตรยมจากกากกาแฟ ............. 49 4.4 pH ททาใหเกดการแตกตวใหโปรตอน (pKa) ของ EDTA ..................................... 55 4.5 คา qm ของตวดดซบชนดตางๆ................................................................................. 57 ตารางผนวก ก.1 ขอมลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ความเขมขน 2.0 ppm ของถาน

ทเตรยมจากกากกาแฟทเวลาตาง ๆ............................................................... 71 ก.2 ขอมลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขนตางๆ ของ ถานCG350 .................................................................................................. 72 ก.3 ขอมลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขนตางๆ ของ ถาน CG500 ................................................................................................. 73 ก.4 ขอมลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขนตางๆ ของ ถาน CGM350 ............................................................................................. 74

ก.5 ขอมลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขนตางๆ ของ ถาน CGM500 ............................................................................................. 75

ก.6 ขอมล sorption edge ท pH ตางๆ ของถาน CG350 ............................................. 76 ก.7 ขอมล sorption edge ท pH ตางๆ ของถาน CG500 ............................................. 77 ก.8 ขอมล sorption edge ท pH ตางๆ ของถาน CGM350 .......................................... 78 ก.9 ขอมล sorption edge ท pH ตางๆ ของถาน CGM500 ......................................... 79

สำนกหอ


ญ

ตารางผนวก หนา ก.10 ขอมลการคายซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถาน CG350 .......................... 80

ก.11 ขอมลการคายซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถาน CG500.......................... 81

ก.12 ขอมลการคายซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถาน CGM350 ...................... 82

ก.13 ขอมลการคายซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถาน CGM500 ...................... 83

สำนกหอ


ฎ

สารบญรป รปท หนา 2.1 โครงสรางทางเคมของ ciprofloxacin .................................................................... 10 2.2 การรบและการหลดออกของโปรตอนในยาปฏชวนะ ciprofloxacin ท pH ตางๆ . 12 2.3 เสนทางของยาปฏชวนะทถกใชโดยมนษยสนาทงและสงแวดลอม ...................... 14 2.4 Langmuir isotherm ............................................................................................... 20 2.5 Freundlich isotherm .............................................................................................. 21 2.6 สวนประกอบตางๆของผลกาแฟ ........................................................................... 23

2.7 กระบวนการผลตกาแฟผงสาเรจรป....................................................................... 23 3.1 แผนผงการทดลองการเตรยมถานจากกากาแฟ...................................................... 31 3.2 ขนตอนทดสอบการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทเตรยมจาก

กากกาแฟ ........................................................................................................ 35 4.1 อนฟราเรดสเปคตรมของถานทเตรยมจากกากกาแฟ................................ ............. 41 4.2 กราฟแสดงการเปลยนแปลง pH ท point of zero charge ของถานทเตรยมจาก

กากกาแฟแตละชนด ...................................................................................... 42 4.3 ภาพถายถานทเตรยมจากกากกาแฟดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบ

สองกราดทกาลงขยาย 3,000 เทา ................................................................... 44 4.4 กราฟแสดงความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ความเขมขน 2 ppm ของถานทเตรยมจากกากกาแฟแตละชนดทเวลาตางๆ ....................... 46 4.5 ไอโซเทอรมของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ดวยถาน CG350 ............... 47 4.6 ไอโซเทอรมของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ดวยถาน CG500 ................ 47 4.7 ไอโซเทอรมของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ดวยถาน CGM350 ........... 48

4.8 ไอโซเทอรมของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ดวยถาน CGM500 ........... 48 4.9 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาสมประสทธการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin (Kd) กบ pH ของสารละลาย .................................................... 51

4.10 สดสวนของรปแบบยาปฏชวนะ ciprofloxacin เมออยในสารละลายท pH ตางๆ . 52 4.11 ปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทถกชะออกมาจากถาน CG350 ดวยสารละลายชนดตางๆ กบเวลา ................................................................. 53

สำนกหอ


ฏ

รปท หนา 4.12 ปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทถกชะออกมาจากถาน CG500

ดวยสารละลายชนดตางๆ กบเวลา ................................................................. 53

4.13 ปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทถกชะออกมาจาก ถาน CGM350 ดวยสารละลายชนดตางๆกบเวลา .................................................................. 54

4.14 ปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทถกชะออกมาจากถาน CGM500 ดวยสารละลายชนดตางๆกบเวลา .................................................................. 54

4.15 โครงสรางโมเลกลของ EDTA.............................................................................. 55 รปผนวกท ก.1 ลกษณะพนผวของถานทเตรยมจากกากกาแฟทกาลงขยาย 250 เทา ................... 68

ก.2 ลกษณะพนผวของถานทเตรยมจากกากกาแฟทกาลงขยาย 1,000 เทา ................ 69 ก.3 กราฟ Standard calibration curve ของสารละลายยาปฏชวนะ ciprofloxacin

ทความยาวคลน 273 nm................................................................................ 70 ข.1 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการแลงเมยรของ

ถาน CG350 ................................................................................................. 85 ข.2 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการฟรนดลชของ ถาน CG350 ................................................................................................. 86 ข.3 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการแลงเมยรของ

ถาน CG500 ................................................................................................. 87

ข.4 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการฟรนดลชของ ถาน CG500 ................................................................................................. 88

ข.5 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการแลงเมยรของ

ถาน CGM350 .............................................................................................. 89 ข.6 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการฟรนดลชของ ถาน CGM350 .............................................................................................. 90 ข.7 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการแลงเมยรของ

ถาน CGM500 .............................................................................................. 91

สำนกหอ


ฐ

รปผนวกท หนา ข.8 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการฟรนดลชของ ถาน CGM500 ............................................................................................ 92

สำนกหอ


1

บทท 1 บทนา

1.1 ความเปนมาของงานวจย

ในชวงทศวรรษทผานมา ยาปฏชวนะเปนยาทใชกนอยางแพรหลายกบมนษยและสตว โดยมจดประสงคเพอการปองกนหรอรกษาอาการตดเชอจากแบคทเรยหรอจลนทรยทกอใหเกดโรค Kummerer (2009) อางโดย Wise (2000) ไดประ มาณการใชยาปฏชวนะทวโลกไวทระหวาง 100,000 ตน ถง 200,000 ตน ตอป โดยในป 1996 กลมประเทศในสหภาพยโรป ไดใชยาปฏชวนะไปประมาณ 10,200 ตน ซงเกอบ 50 %นน ถกใชในการผลตยาและสารชวยเรงการเจรญเตบโตของสตว ในอก 3 ปตอมา ตวเลขนเพมขนเกอบ 30 % จากขอมลของกรมสขภาพสตวแหงสหภาพยโรป (European Federation of Animal Health, 2001) ในป 1999 มปรมาณการใชยาปฏชวนะในสหภาพยโรปและสวสเซอรแลนด รวมกนถง 13,201 ตน ประมาณ 65 % ถกใชเพอผลตยาสาหรบมนษย ในประเทศสหรฐอเมรกาประเมนกนวา มยาปฏชวนะทถกสงจายตอปรวมกนถง 22,700 ตน โดยนาไปใชสาหรบมนษยประมาณ 50 % (Union of Concerned Scientist, 2001)

Martinez (2009) อางโดย Sarmah (2006) ไดกลาวไววา ถงแมวายาปฏชวนะจะเปนหนงในยาทมประสทธภาพในการรกษาอาการเจบปวยของมนษย รวมทงการรกษาสตว แตการใชยาดงกลาวอยางแพรหลาย สงผลใหมยาถกปลอยออกสระบบนเวศเปนปรมาณมาก

ยาปฏชวนะทใชในมนษยและการเลยงสตวเมอเขาสรางกายจะมบางสวนผานเขาสกระบวนการเมตาบอลซม ขณะทบางสวนถกขบถายออกนอกรางกาย ยาทตกคางในสงขบถายเหลานจะถกระบายออกสสงแวดลอมในทสด (Kummerer, 2009) แหลงกาเนดนาทงหลายแหง เชน สถานทพกอาศย หอพก โรงแรม และสถานพยาบาลตางๆ อาจจะมยาปฏชวนะปนเปอนอย ( Brown et al., 2006)

ยาปฏชวนะในกลม quinolones มใชกนอยางแพรหลายทงกบมนษยและสตว ยาดงกลาวมกจะตรวจพบอยในแหลงนาธรรมชาตอยบอยครง การตรวจวดยาปฏชวนะกลมน ในแหลงนาของประเทศจน สหรฐอเมรกา และยโรป พบวามความเขมขนอยในชวง 2.30 ng/L ถง 405 μg/L (Ge et al., 2009)

สำนกหอ


2

แมจะไมมรายงานยนยนชดเจนในขณะน แตปรมาณของยาทตกคางในธรรมชาต อาจจะมผลกระทบตอระบบนเวศอยางมนยสาคญ เพราะจลนทรยในธรรมชาต (รวมทงเชอโรค) อาจเกดการพฒนายนสทดอยาได ดวยเหตนในปจจบนจงเกดความตนตวในการบาบดยาปฏชวนะทปนเปอนอยในนาทงดวยกระบวนการตางๆหลายวธ วธหนงทนยมใชกน คอ การใชตวดดซบเพอแยกยาปฏชวนะออกจากนาทง ถานเปนตวดดซบทนยมใชมาชานานแลว ในปจจบนมงานวจยทเกยวของกบการผลตถานจากวสดธรรมชาตและของเสยหลายชนด กากกาแฟ เปนของเสยจากกระบวนการผลตอกชนดหนงทมปรมาณมาก หาไดงายขน และมกจะถกทงไปโดยเปลาประโยชน การศกษานไดทาการแปรรปกากกาแฟใหเปนถาน และนามาทดสอบใชเปนตวดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ซงเปนยาในกลม fluoroquinolone โดยพจารณาผลของการลางกากกาแฟดวยเมทธานอลและผลของอณหภมในการเผาถานตอประสทธภาพในการดดซบยา 1.2 วตถประสงค

เพอศกษาพฤตกรรมในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทเตรยมจากการนากากกาแฟทผานและไมผานการสกดไขมนออกดวยเมทธานอล แลวเผาทอณหภม 350 และ 500ºC

1.3 ขอบเขตการศกษา

เปรยบเทยบความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทไดจากการนากากกาแฟทผานและไมผานการสกดไขมนออกดวยเมทธานอล มาเผาทอณหภม 350 และ 500 ºC โดยพจารณาจากสมประสทธของการดดซบสงสดภายใต pH ทเหมาะสมในการดดซบ 1.4 วธดาเนนการศกษา

1. เกบรวบรวมขอมลและเอกสารทเกยวของกบกาแฟ ถาน ยาปฏชวนะ และการปนเปอนของยาปฏชวนะในสงแวดลอม

2. เตรยมตวอยางกาแฟ ถาน สารเคม และอปกรณทใชในการวเคราะห 3. หาสมดลของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทเตรยมจากกากกาแฟทผาน

และไมผานการสกดไขมนออก แลวเผาทอณหภม 350 และ 500ºC ท pH ของตวดดซบ 4. หา sorption edge และ isotherm ของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานท

เตรยมจากกากกาแฟทผานและไมผานการสกดไขมนออกดวยเมทธานอล แลวเผาทอณหภม 350 และ 500ºC ท pH ของตวดดซบ

สำนกหอ


3

5. หาสมดลของการคายซบซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทเตรยมจากกากกาแฟทผานและไมผานการสกดไขมนออก แลวเผาทอณหภม 350 และ 500ºC ท pH ของตวดดซบ

6. วเคราะหและสรปผลการทดลอง 7. เขยนรายงาน

1.5 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1. สามารถนาของเหลอใชอยางกากกาแฟมาใชใหเกดประโยชน 2. เปนแนวทางในการพฒนาตวดดซบชนดใหมๆ เพอใชในการบาบดนาทงตางๆท

ปนเปอนดวยยาปฏชวนะ

สำนกหอ


4

บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ

2.1 ยาปฏชวนะ ยาปฏชวนะ หรอ Antibiotics หมายถง สารประกอบทางเคมทไดมาจากธรรมชาตหรอไดมาจากการสงเคราะหขน มคณสมบตในการกาจดหรอยบยงการเจรญเตบโตของจลชพตางๆได เชน แบคทเรย หรอไวรส (สวฒน, 2543) ในปจจบนมยาปฏชวนะมากมายหลายชนด ซงมวธในการจาแนกออกเปนกลมไดดงน (กมลชย, 2542)

2.1.1 การจาแนกยาปฏชวนะ ตามสตรโครงสรางทางเคม แบงออกไดเปน

1) ยาในกลมซลโฟนาไมด ( sulphomamides) ไดแก sulphadiazine, sulphathiazole, sulphadoxine และ sulphacetamide เปนตน

2) ยาในกลมเบตาแลคแทม ( -lactams) ไดแก penicillin G, penicillin V, ampicillin และ amoxicillin เปนตน

3) ยาในกลมเซปฟาโลสโปรน ( cephalosporins) ไดแก cephalothin, cephazolin, cephalexin และ cefoxitin เปนตน

4) ยาในกลมแมคโครไลด ( macrolides) ไดแก erythromycin, tylosin, oleandomycin และ spiramycin เปนตน

5) ยาในกลมลนโคซาไมด ( lincosamides) ไดแก lincomycin และ clindamycin เปนตน

6) ยาในกลมอะมโนไกลโคไซด (aminoglycosides) และกลมอะมโนไซไคลทอล (aminocyclitol) ไดแก streptomycin, neomycin, kanamycin, gentamycin sulfate, apramycin และ spectinomycin เปนตน

7) ยาในกลมเตตระไซคลน ( tetracyclines) ไดแก tetracycline, oxytetracycline, chlorotetracycline และ doxycycline เปนตน

8) ยาในกลมโพลเปปไทด (polypeptides) ไดแก polymyxin B, colistin และ bacitracin เปนตน

สำนกหอ


5

9) ยาในกลมควโนโลน ( quinolones) ไดแก nalidixic acid, flumequine,

oxolinic acid, norfloxacin, enrofloxacin และ ciprofloxacin เปนตน

10) ยาในกลมอนพนธของไนโตรฟวแรน ( nitrofuran) ไดแก nitrofurazone,

nitrofuratonin, furazolidone และ furaltadone เปนตน

11) ยาปฏชวนะอนๆ ไดแก carbadox, novobiocin, virginiamycin, tiamulin

และ vancomycin เปนตน

2.1.2 การจาแนกยาปฏชวนะ ตามกลไกการออกฤทธของยา

แบงออกไดเปน 1) ยาทออกฤทธขดขวางการสรางผนงเซลลของแบคทเรย ไดแก ยาในกลม

penicillins, ยาในกลม cephalosporins, vancomycin และ bacitracin เปนตน

2) ยาทออกฤทธตอเซลเมมเบรน ไดแก ยาในกลม polyenes, polymyxin B และ colistin เปนตน

3) ยาทออกฤทธขดขวางหรอยบยงการสรางกรดนวคลอก ไดแก rifampin,

nitrofuran, ยาในกลม quimolones และ novobiocin เปนตน

4) ยาทออกฤทธขดขวางหรอยบยงการสรางโปรตน ไดแก ยาในกลม tetracyclines, chloramphenicol, ยาในกลม macrolides, ยาในกลม lincosamides และยาในกลม aminoglycosides เปนตน

5) ยาทออกฤทธแบบแขงขน หรอ ขดขวางการสรางเมตาบอไลตของแบคทเรย ไดแก ยาในกลม sulfonamides และ trimethoprim เปนตน

ยาปฏชวนะทมจานวนมากมายหลายชนดเหลาน บางชนดกใชสาหรบมนษย และบางชนดกใชสาหรบสตวบางประเภทเทานน จงมการระบการใชยาปฏชวนะสาหรบมนษยหรอสตวไวดงตารางท 2.1

ตารางท 2.1 กลมและชนดของยาปฏชวนะทสาคญทใชสาหรบมนษยและสตว

กลมของยา ชนดยา ใชสาหรบ ผลขางเคยง

aminoglycosides apramycin สกรเทานน

gentamycin มนษยและสตวทกชนด เปนพษตอระบบประสาท

สำนกหอ


6 ตารางท 2.1 (ตอ)


aminoglycosides kanamycin สนข, สกร, โค และมา เปนพษตอไต aminoglycosides neomycin สตวทกชนด เปนพษตอระบบการไดยน

sisomycin มนษยเทานน

spectinomycin สกร, โค, มา และสตวปก

-lactams amoxicillin

amplicillin

azlocillin

benzylpenicillin

cloxacillin

dicloxacillin

flucloxacillin

methicillin

mezlocillin

nafcillin

oxacillin

piperacillin

phenoxymethylcillin

penicillin G

สตวทกชนด


มนษย


โค

มนษย

มนษย

มนษย

มนษย

มนษย

โค

มนษย

มนษย

มนษย

อาจเกดการแพยา

cephalosporines cefalexin

cefalotin

cefazolin

ceftiofur

ceftiofur

cefotaxim

cefotiam

cefquinom

สนข

มนษย

มนษย

โค และสกร

มนษย

มนษย

มนษย

โค และสกร

อาจเกดการแพยา

สำนกหอ




fenicoles chloramphenicole แมว และสนข มผลตอโรคโลหตจาง fluoroquinolones ciprofloxacin

enrofloxacin

marbofloxacin

flumequin

มนษย



มนษย

มผลทาใหเกดโรคเกยวกบขอตอ

ofloxacin มนษย

lincosamides clindamycin สนข และมนษย มผลตอกระเพาะและลาไส

lincomycin สกร, แมว, สนข และโค

macrolides azithromycin มนษย

clarithromycin มนษย

erythromycin มนษย, โค และไก

roxithromycin มนษย

spiramycin สตวทกชนด

tylosin สตวเทานน

vancomycin มนษย

sulphonamides sulphanilamide มนษย เปนพษตอไต

sulphadimethoxine โค, สกร และไก

sulphadimidine โค, แกะ และไก

sulphamethoxazole มนษย

sulphapyridine สกร

sulphathiazole มนษย

tetracyclines chlortetracycline โค และสกร เปนพษตอตบ

doxycycline มนษย, แมว และสนข

oxytetracycline มนษย, โค, แกะ และสกร

tetracycline มนษย, มา, แกะ และสกร

ทมา : Kemper (2008)

สำนกหอ


8 2.2 ยาปฏชวนะในกลมควโนโลน (quinolones) Quinolones หรอในปจจบนมกเรยกอกชอวา fluoroquinolones เปนกลมของยาปฏชวนะทไดจากการสงเคราะหทางเคมโดยตรง มสตรโครงสรางพนฐาน คอ 4- quinolones หรอ quinolone

carboxylic acids โดยไดพฒนามาจากยาปฏชวนะตวแรกในกลม คอ nalidixic acid ซงจะออกฤทธไดดตอเชอแบคทเรยแกรมลบมากกวาแกรมบวก จงมกใชในการรกษาอาการตดเชอในทางเดนปสสาวะและในทางเดนอาหารเทานน แตกพบวาเชอเหลานจะเกดการดอยาไดงาย จงเปนขอจากดของยากลมนในชวงตน ตอมาจงไดมการพฒนาโครงสรางของยา โดยเตมฟลออรนและวงแหวน piperazine เขาไปในโครงสราง ทาใหยามประสทธภาพดขน สามารถทาลายเชอแบคทเรยไดทงแกรมบวกและลบ นอกจากนการเพมวงแหวน piperazine เขาไปในโครงสราง ยงทาใหยาสามารถทาลายแบคทเรยทเปนพษไดดยงขน เชน แบคทเรยในตระกล pseudomonas และ vibrio เปนตน(อโนชา, 2543) ยาปฏชวนะในกลมควโนโลนมอยหลายชนด ซง American Association of Family

Physician (AAFP) ไดจดแบงชนดของยาไวตามระยะการพฒนาของยาดงแสดงในตารางท 2.2

ตารางท 2.2 การจดแบงชนดของยาปฏชวนะในกลมควโนโลน

รนของยา ชนดของยา ออกฤทธตอแบคทเรยชนด ชนดของโรคทใชรกษา

ยารนแรก nalidixic acid

cinoxacin

แบคทเรยแกรมลบ ยกเวนตระกล pseudomonas

อาการตดเชอในทางเดนปสสาวะทไมรนแรงนก

ยารนท 2 norfloxacin

lomefloxacin

enoxacin

ofloxacin

ciprofloxacin

แบคทเรยแกรมลบทกชนด รวมทง pseudomonas ดวย, แบคทเรยแกรมบวกบางชนด และ เชอโรคทผดปกตบางชนด

อาการตดเชอในทางเดนปสสาวะทงทรนแรงและไมรนแรง,

กรวยไตอกเสบ, ตดเชอจากการมเพศสมพนธ

ยารนท 3 levofloxacin

sparfloxacin

gatifloxacin

moxifloxacin

มฤทธในการรกษาเหมอนกบยาในรนท 2 แตเพมประสทธภาพครอบคลมตอแบคทเรยแกรมบวกและเชอโรคทผดปกตมากขน

หลอดลมอกเสบทมสาเหตมาจากโรคปอดบวมทงแบบเรอรงและเฉยบพลน

สำนกหอ



รนของยา ชนดของยา ออกฤทธตอแบคทเรยชนด ชนดของโรคทใชรกษา

ยารนท 4 trovafloxacin มฤทธในการรกษาเหมอนกบยาในรนท 3 แตเพมประสทธภาพครอบคลมตอเชอทเปน anaerobic ดวย

สามารถใชรกษาโรคและอาการตางๆไดเหมอนกบยาทง 3 รนขางตน รวมทงอาการตดเชอในชองทองดวย

ทมา : AAFP (2000)

2.3 ยาปฏชวนะ ciprofloxacin เปนยาปฏชวนะรนท 2 ในกลมของ fluoroquinolones ประเภท single fluorinated ซงถก

สงเคราะหขน โดยพฒนามาจาก nalidixic acid ซงเปนยาปฏชวนะตวแรกในกลม quinolones

เนองมาจากการใชยาในรนแรกนนพบวา กอใหเกดการดอยาของเชอไดงาย จงมการดดแปลงสตรโครงสรางของยาในรนแรก เพอใหไดอนพนธใหมๆของยาเพมมากขน โดยมการเตมฟลออรน 1 อะตอม และวงแหวน piperazine เขาไปในโครงสรางพนฐาน คอ 4- quinolone หรอ 4-quinolone-3-

carbonic acid (อรณ, 2537) Ciprofloxacin ไดรบการจดสทธบตรครงแรกในป ค.ศ 1983 โดยบรษท Bayer A.G.

ประเทศเยอรมน ตอมาในป ค.ศ. 1987 คณะกรรมการควบคมอาหารและยา หรอ Food and Drug

Administration (FDA) ของประเทศสหรฐอเมรกากไดประกาศรบรอง ciprofloxacin ใหเปนผลตภณฑยาทมความปลอดภยและสามารถใชในการรกษาได ในปจจบน ciprofloxacin เปนยาปฏชวนะทมชอทางการคามากมาย ซงชอทแตกตางกนนนขนอยกบบรษททเปนผผลตเปนผกาหนด ไดแก Cipro ®, Cipro XL®, Apo-Ciproflox®, CO-Ciprofloxacin®, Gen-Ciprofloxacin®, Novo-

Ciprofloxacin®, Ratio-Ciprofloxacin® และ Rhoxal-Ciprofloxacin® 2.3.1 โครงสรางทางเคมของ ciprofloxacin

ยาปฏชวนะ ciprofloxacin มชอทางเคม คอ (1-cyclopropyl-6-fluoro- 1,4-dihydro-

4-oxo-7-(piperazin-l-yl)quinolone-3-carboxylic acid) โครงสรางทางเคมของ ciprofloxacin

ประกอบดวยวงแหวน pyridone และวงแหวน benzene เชอมตอกน โดยมวงแหวนของ cyclopropyl

มาจบกบไนโตรเจน, หม carboxylic มาจบกบคารบอนตวท 3 ในตาแหนง meta- และออกซเจน จบ

สำนกหอ


10 กบคารบอนตวท 4 ในตาแหนง para- สวนทวงแหวน benzene จะจบกบวงแหวน piperazine และม fluorine จบกบคารบอนตวท 2 ในตาแหนง ortho- ดงรปท 2.1

รปท 2.1 โครงสรางทางเคมของ ciprofloxacin

ทมา : Kirsti et al. (2006)

2.3.2 สมบตทวไปของ ciprofloxacin

ciprofloxacin เปนยาปฏชวนะในกลม quinolones ทถกใชกนอยางแพรหลาย ทงในการรกษามนษยและสตว มสมบตทนาสนใจ ดงแสดงในตารางท 2.3

ตารางท 2.3 สมบตของ ciprofloxacin

สตรเคม C17H18FN3O3

มวลโมเลกล 331.34 g/mo

ลกษณะและสทปรากฏ เปนผงสขาวออกเหลองเลกนอย pH 3.0 ถง 4.5 pKa1 (ท 25 ºC, ใน 50 mM phosphate buffer)

pKa2 (ท 25 ºC, ใน 50 mM phosphate buffer)



3.65 ± 0.05 (Lin et al., 2004)

5.05 ± 0.15 (Lin et al., 2004)

6.35 ± 0.07 (Lin et al., 2004)

8.95 ± 0.04 (Lin et al., 2004)

ความสามารถในการละลายนา (ท 37 ºC) 0.22 mg/mL (pH 6.9) (Breda, 2009)

0.20 mg/mL (pH 7.8) (Breda, 2009)

ทมา : Sigma-Aldrich (2010)

สำนกหอ


11

2.3.3 ผลของ pH ตอการเปลยนแปลงสมบตของ ciprofloxacin

จากโครงสรางทางเคมของยา ciprofloxacin ในรปท 2-1 จะเหนไดวามสวนประกอบของหมฟงกชนทสามารถเกดการใหหรอรบโปรตอนไดหลายกลม โดยวงแหวน pyridone และวงแหวน piperazine จะมไนโตรเจนของหมเอมน ทสามารถเกดการรบหรอหลดออกของโปรตอนได เมออยในภาวะท pH เปลยนแปลงไป โดยเมอciprofloxacin อยในภาวะทม pH ตากวา pKa1 คอ 3.64 ไนโตรเจนทกตวของหมเอมนจะอยในรปของ aminium cation (R3-NH+) เพราะรบโปรตอนจากสารละลายเขามา ทาใหโครงสรางของ ciprofloxacin ม โปรตอนเกนอย 3 อะตอม มประจเปน +3 เขยนเปนตวยอได คอ CIP3+ เมอ pH มคามากกวา pKa1 โปรตอนของไนโตรเจนบนวงแหวน

pyridone จะหลดออกไป ( deprotonate) ทาใหโครงสรางของ ciprofloxacin มโปรตอนเกนอย 2 อะตอมทไนโตรเจนของวงแหวน piperazine จงมประจเปน +2 เขยนเปนตวยอได คอ CIP2+ จนเมอ pH ในสารละลายสงกวา pKa2 คอ 5.05 โปรตอนของไนโตรเจนตาแหนงท 1 บนวงแหวน piperazine จะหลดออกไป ทาใหโครงสรางของ ciprofloxacin มโปรตอนเกนอย 1 อะตอม จงมประจเปน +1 เขยนเปนตวยอได คอ CIP+ นอกจากนหม carboxylic กสามารถเกดการรบและหลดออกของโปรตอนไดเชนกน โดยเมอ ciprofloxacin อยในภาวะทม pH สงกวา pKa3 คอ 6.95 จะทาใหโปรตอนหลดออก เปน carboxyl anion ซงมประจเปนลบ โครงสรางของ ciprofloxacin จงมทงประจบวกและลบอยในโครงสราง ทาใหผลรวมของประจเปนกลาง สามารถเขยนเปนตวยอได คอ CIP การหลดออกของโปรตอนตวสดทาย จะเกดขนเมอ pH สงกวา pKa4 คอ 8.95 โปรตอนของไนโตรเจนตาแหนงท 4 บนวงแหวน piperazine จะหลดออกไป ทาใหโครงสรางของ ciprofloxacin เหลอเพยงประจลบของ carboxyl anion เทานน สามารถเขยนเปนตวยอได คอ CIP- รปแบบการเปลยนแปลงของ ciprofloxacin ท pH ตางๆ แสดงดงรปท 2.2

สำนกหอ


12

รปท 2.2 การรบและการหลดออกของโปรตอนในยาปฏชวนะ ciprofloxacin ท pH ตางๆ

ทมา : Evelien et al. (2009)

สำนกหอ


13 2.4 การแพรกระจายของยาปฏชวนะสสงแวดลอม

ในปจจบนประชากรมนษยมจานวนเพมมากขนทกๆป ทาใหความตองการในปจจยพนฐานตางๆคอ อาหาร ทอย เครองนงหม และยารกษาโรคเพมสงขนไปดวย ยาปฏชวนะกเปนอกสงหนง ทมความตองการใชมากขน เนองดวยเชอโรคและจลชพตางๆมการพฒนาและเปลยนแปลงไปตามกาลเวลา และไดกอใหเกดโรคและอาการเจบปวยตางๆมากมาย เพอรบมอกบปญหาดงกลาว ยาปฏชวนะหลายชนดจงถกคดคนและปรบปรงใหมประสทธภาพดยงขน มฤทธความครอบคลมสามารถตอตานจลชพหลายๆชนดได ในปจจบนบคคลทวไปสามารถใชและเขาถงยาปฏชวนะไดงายกวาในอดต ยาปฏชวนะจงถกใชอยางแพรหลาย จากสาเหตนเอง จงมโอกาสทยาปฏชวนะจะถกปลดปลอยสสงแวดลอมมากขน นาทงจากทอยอาศยและโรงพยาบาล มกจะมยาปฏชวนะปะปนอยเสมอ ยาทถกใชโดยมนษย จะมบางสวนทเกดการเมตาบอไลซไมสมบรณ และถกขบถายออกมาพรอมกบปสสาวะ หรอ อจจาระ ซงอาจถกรวบรวมปะปนไปกบนาทงอนๆ และผานเขาสโรงงานบาบดนาเสยทสวนใหญใชกระบวนการทางชววทยาในการบาบด เนองจากยาเหลานยงคงมฤทธในการยบยงจลนทรยอย จงถกกาจดไปไดเพยงบางสวนเทานน จงยงมยาปฏชวนะตกคางอย ในนาเสยทผานการบาบดแลว เมอระบายนาเหลาน ลงสแหลงนาธรรมชาต ยาปฏชวนะทปนเปอนอยจงแพรกระจายออกสสงแวดลอมไปดวย (Giger et al., 2003) นอกจากนการกาจดอจจาระโดยการนาไปฝงกลบรวมกบขยะในหลมฝงกลบ จะเปนโอกาสใหยาปฏชวนะแพรกระจายลงสแหลงนาใตดนได หากหลมฝงกลบนนขาดการจดการทด แหลงทมาของยาปฏชวนะอกแหงหนงคอ จากอตสาหกรรมการผลตยา ยาทตกคางจากระบบบาบดนาเสยของโรงงาน จะมโอกาสแพรกระจายเขาสสงแวดลอมไดเชนเดยวกบยาทปนเปอนในนาทงของชมชน เสนทางการแพรกระจายของยาปฏชวนะออกสสงแวดลอมทกลาวมาน แสดงดงรปท 2.3

สำนกหอ


14

รปท 2.3 เสนทางของยาปฏชวนะทถกใชโดยมนษยสนาทงและสงแวดลอม

ทมา : Giger et al. (2003)

2.5 การกาจดยาปฏชวนะทปนเปอนอยในนา การกาจดยาปฏชวนะหรออนพนธของยาทปนเปอนอยในนา สามารถทาไดหลายวธ โดย

แตละวธมกระบวนการทแตกตางกน ดงน 2.5.1 การกาจดยาปฏชวนะดวยแสง (Photolysis)

เปนวธทใชในการกาจดยาปฏชวนะทมประสทธภาพสง โดยเฉพาะอยางยงกบยาทมความวองไวตอแสง หรอมการสลายตวเมอถกแสง ประสทธภาพของกระบวนการนขนอยกบความเขมและความถของแสงทใช โดยขอมลเกยวกบความวองไวของยาปฏชวนะชนดตางๆตอแสง ความชน และอณหภมนน สามารถหาไดจากเอกสารทางการแพทย ในธรรมชาตยาปฏชวนะกสามารถเกดการยอยสลายดวยแสงไดเชนกน โดยเฉพาะในแหลงนาทมความใส เพราะแสงสามารถสองผานผวนาลงไปไดอยางทวถง วธนจงไมเหมาะทจะนามาใช เมอยาปฏชวนะนนปนเปอนอยในนาทมความขนและมกไมเกดขนในแหลงนาทไมใสหรอถกบดบงดวยตนไม เชน คลอง, แมนา และทะเลสาบ การบาบดดวยวธนความถของแสงมความสาคญ โดยจะเกยวของกบความสามารถในการดดกลนสเปคตรมของยาปฏชวนะ ซงสงผลตอการดดซบและการเกดสารประกอบเชงซอนได (Kummerer, 2009)

2.5.2 การกาจดยาปฏชวนะโดยใชนาและการกาจดดวยความรอน (Hydrolysis and

Thermolysis)

การทาใหยาปฏชวนะสลายตวโดยใชนา เปนวธทสาคญอยางหนงในการกาจดสารประกอบอนทรย ทไมเกยวของกบกระบวนการทางชวภาพ สามารถใชในการกาจดยาปฏชวนะ

สำนกหอ


15 ทไมมความเสถยรในนา เชน ยาในกลม tetracyclines ได ตวอยางเชน อตราการสลายตวในนาของ oxytetracycline จะมคาเพมขน เมอ มอณหภมสงขน หรอ อยในสภาวะทมพเอชมากกวาหรอนอยกวา 7 นอกจากนในการทดสอบนาทงในหองทดลอง ยงพบวา ยาปฏชวนะในกลม -lactams จะเกดการสลายตวในนาอยางรวดเรวเชนกน แตยาบางกลมเชนยาปฏชวนะในกลม sulphonamides

และ quinolones กลบมความเสถยรมากกวาเมออยในนา (Kummerer, 2009)

ยาปฏชวนะหลายชนดโดยเฉพาะยาทไดจากธรรมชาต จะไมเสถยรในสภาวะทมอณหภมสง ดงนนการทาใหยาสลายตวดวยความรอน (Thermolysis) จงเปนอกวธหนงทนยมใชกนมากในการบาบดยาปฏชวนะทปนเปอนอยในสงแวดลอม 2.5.3 การยอยสลายทางชวภาพ (Biodegradation)

การยอยสลายทางชวภาพของสารเคมอนทรย เปนกระบวนการทมปจจยเขามาเกยวของหลายอยางเชน อณหภม, ปรมาณของสารอาหารอนทรยและอนนทรย , ปรมาณของออกซเจน และความเขมขนของสาร ( Ingerslev et al., 2001) จากขอมลการทดสอบยอยสลายยาปฏชวนะดวยกระบวนการทางชวภาพ พบวายาสวนใหญไมถกยอยสลายในภาวะทมออกซเจน (aerobic condition) ดงนนการใชกระบวนทางชวภาพภายใตสภาวะน จงไมมความเหมาะสมในการบาบดยาปฏชวนะ นอกจากนยงพบวายาปฏชวนะบางชนดทพบในดนหรอตะกอนดนมความคงทนมากกวาผลทไดจากการทดสอบการยอยสลายในหองทดลอง เชน ยาทสามารถถกยอยสลายไดบางบางสวน เชน ampicillin, doxycycline, oxytetracycline, thiamphenicol และ tylosin (Kummerer,

2009) จากการทดสอบการยอยสลายของยาปฏชวนะ 16 ชนด ไดแก amoxicillin, benzyl penicillin,

ceftriaxone disodium salt, cefuroxime sodium salt, chlorotetracycline hydrochloride, clindamycin,

erythromycin, gentamycin sulfate, imipenem, metronidazole, monensin sodium salt, nystatin, ofloxacin, sulfamethoxazole, tetracycline, trimethoprim และ vancomycin hydrochloride ดวย Zahn–Wellens test และ CO2-evolution test พบวา มเพยงยา benzyl penicillin หรอ penicillin G

เทานน ทสามารถเกดการยอยสลายไดจนหมด (Gartiser et al., 2007)

2.5.4 การกาจดโดยกระบวนการออกซเดชน (Oxidation process)

เปนททราบกนดวา การบาบดยาปฏชวนะ ดวยกระบวนการทางชวภาพเปนวธทไมคอยมประสทธภาพ จงมผรเรมทาการบาบดยาดวยกระบวนการออกซเดชน อยางไรกตามวธนกยงไมสามารถใชไดกบยาปฏชวนะทกชนด จะใชไดผลเฉพาะกบยาทในโครงสรางมพนธะคของคารบอน พนธะของวงแหวนอโรมาตก หรอไนโตรเจน ซงสามารถถกออกซไดซไดกอนสวนอนๆเทานน แตกยงมปญหาวายาทถกออกซไดซเหลานจะเกดการยอยสลายตอไปจนหมดไดหรอไม และตองใชเวลาเทาใด นอกจากนประสทธภาพของการกาจดยาดวยวธน ยงขนอยกบ pH โดยดได

สำนกหอ


16 จากผลของการทา ozonation เพอเรงการสลายตวของยาปฏชวนะ oxytetracycline ในสารละลายความเขมขนสงท pH ตางๆ พบวา อตราการสลายตวของยาจะเพมขนตาม pH ทเพมขน

2.5.5 การใชกระบวนการดดซบ (Sorption)

กระบวนการดดซบเปนหนงในวธทสาคญทใชในการแยกยาปฏชวนะทปนเปอนออกจากนาทง วธนมความจาเปนทจะตองทราบคณสมบตทางกายภาพ และเคมของยาและตวดดซบ พฤตกรรมการดดซบยาปฏชวนะของตวดดซบ เปนขอมลสาคญในการพจารณาความเหมาะสมทจะเลอกใชกระบวนการดดซบในการกาจดยาปฏชวนะออกจากนาเสย

เนองจากวทยานพนธฉบบน เปนการทดสอบการแยกยาปฏชวนะ โดยการดดซบดวยถานจากกากกาแฟ จงจะขอเสนอรายละเอยดของกระบวนการดดซบ ถานและกากกาแฟ ดงตอไปน 2.6 หลกของการดดซบ

การดดซบ เปนกระบวนการทเกยวของกบการสะสมตวของสาร หรอความเขมขนของสารทบรเวณพนผวหรอระหวางผวหนา (interface) กระบวนการนสามารถเกดขนทผวสมผสระหวางเฟส 2 เฟส เชน ของเหลวกบของเหลว กาซกบของเหลว กาซกบของแขง หรอของเหลวกบของแขง โดยสารทเกดการดดซบเรยกวา “ตวดดซบ” (adsorbent) และสารทถกดดซบเรยกวา “ตวถกดดซบ ” (adsorbate) การดดซบจะเกดขนเมอมการสมผสกนโดยตรงระหวางตวดดซบกบตวถกดดซบ สาหรบการดดซบระหวางเฟสของเหลว-ของแขงนน ในการดดซบโมเลกลของสารละลายหรอสารแขวนลอย สารจะถกกาจดออกจากนาและไปเกาะตดอยบนตวดดซบ โมเลกลของสารสวนใหญจะเกาะจบอยกบผวภายในโพรงของตวดดซบและมเพยงสวนนอยเทานนทเกาะอยทผวภายนอก การถายเทโมเลกลจากนาไปหาตวดดซบเกดขนไดจนถงสมดลจงหยด ณ จดสมดล ซงสามารถจาแนกการดดซบออกไดเปน 4 ชนด ไดแก

2.6.1 การดดซบทางกายภาพ (physical adsorption หรอ physisorption)

เปนการดดซบทเกดขนแบบผนกลบไดเนองจากแรงทางกายภาพ แรงกระทาทเกดขนระหวางตวดดซบและตวดดซบเปนแรงทออน เชน แรงแวนเดอวาลส ( Van der Waals force), แรงกระทาระหวางโมเลกลมขวซงมไดโพลแบบถาวร (dipole-dipole interaction), แรงกระทาทเกดจากโมเลกลทมขวเหนยวนาใหอะตอมหรอโมเลกลอนมขว (dipole-induce dipole interaction) หรอแรงลอนดอน (London force) ทเกดขนจากแรงระหวางโมเลกลทไมมขวดวยกน โดยแรงดงกลาวจะไมมพลงงานจากภายนอกเขามาเกยวของ ทาใหความรอนของการดดซบมคานอย จงสามารถขจดตวถกดดซบใหหลดออกจากผวของตวดดซบไดงาย ดวยเหตนเอง จงอาจเกดการดดซบแบบหลายชนขนได

สำนกหอ


17 2.6.2 การดดซบทางเคม (chemical adsorption หรอ chemisorption)

เปนการดดซบทเกดขนจากการทาปฏกรยาเคมระหวางตวดดซบกบตวถกดดซบ ทาใหตวถกดดซบเกดการเปลยนแปลง โดยจะมการทาลายแรงยดเหนยวระหวางอะตอมของตวถกดดซบแลวเกดการจดเรยงอะตอมขนเปนสารประกอบใหมทมพนธะเคมทแขงแรงมากขน โดยกระบวนการนจะมพลงงานเขามาเกยวของดวย ทาใหความรอนของการดดซบมคามาก จงเปนการยากทจะขจดตวถกดดซบออกจากผวของตวดดซบได การดดซบทางเคมจงเปนการดดซบแบบชนเดยว

2.6.3 การดดซบแบบแลกเปลยน (ion exchange adsorption)

เปนการดดซบทเกดขนเมอตวดดซบกบตวถกดดซบ มประจทตรงขามกนหรอเกดจากการแทนทของประจระหวางผวของตวดดซบกบตวถกดดซบ

2.6.4 การดดซบแบบจาเพาะ (specific adsorption)

เปนการดดซบทเกดขนระหวางแรงยดเหนยวของหมฟงกชนนอล (Functional group)

บนผวของตวดดซบกบตวถกดดซบ โดยทตวดดซบจะไมเกดการเปลยนแปลงของโครงสราง

2.7 ปจจยทมผลตอการดดซบ

การดดซบเปนกระบวนการทมปจจยหลายประการ ทสงผลตอประสทธภาพของการดดซบ โดยมรายละเอยดดงตอไปน (วนย, 2544) 2. 7.1 ปรมาณของตวดดซบ

ความสามารถในการดดซบจะแปรผนตามปรมาณของตวดดซบ เมอปรมาณของตวดดซบเพมขน จะมบรเวณทเกดการดดซบเพมมากขน ทาใหตวดดซบสามารถเกดการดดซบไดมากขน

2.7.2 อณหภมในระบบทเกดการดดซบ

ความสามารถในการดดซบจะเปลยนแปลงไปตามอณหภม เนองจากการดดซบเปนปฏกรยาแบบคายความรอน (exothermic) ดงนนเมออณหภมในระบบเพมขน ความสามารถในการดดซบจงลดลง ซงแปรผกผนกบอณหภมทเพมขน แตในบางกรณตวถกละลายบางชนด จะมคาการละลายเพมขนเมออณหภมเพมสงขน ดงนนความสามารถในการดดซบของสารประเภทดงกลาว จะไมเปลยนแปลงไปตามอณหภม

สำนกหอ


18 2.7.3 pH ของสารละลาย

pH ของสารละลายจะมผลตอความเปนขวของตวดดซบและตวถกดดซบ โดยทาใหแรงทกระทาตอกนระหวางตวดดซบกบตวถกดดซบเปลยนแปลงไป เนองจากสมบตความเปนขวทเปลยนแปลง สงผลใหเกดการดดซบไดดขนหรอแยลง

2.7.4 เวลาทสารละลายไดสมผสกบตวดดซบ

ความสามารถในการดดซบจะเพมขนเมอเวลาผานไป จนกระทงระบบเขาสสมดล ซงเปนเวลาทอตราของการดดซบ ( rate of adsorption) มคาเทากบ อตราของการคาย ( rate of

desorption) จะเกดการดดซบสงทสด ซงเมอระบบเขาสสมดลไปแลว คาของการดดซบจะมคาคงทเสมอ แมเวลาทสารละลายไดสมผสกบตวดดซบจะมากขนกตาม

2.7.5 ชนดของตวทาละลาย

ตวทาละลายแตละชนด จะมผลตอแรงกระทาทเกดขนระหวางตวดดซบและตวถกดดซบตางๆกน โดยอทธพลของตวทาละลายทมผลตอการดดซบ อาจเกดขนเนองจากสาเหตดงน

1) แรงกระทาทเกดขนระหวางตวทาละลายกบตวถกละลายในสารละลาย

2) แรงกระทาทเกดขนระหวางตวทาละลายกบตวดดซบ โดยแรงกระทาทเกดขนจะขนอยกบโครงสรางทางเคมของตวทาละลายและตวดดซบ

3) แรงกระทาทเกดขนระหวางตวถกละลายกบผวของตวดดซบ

อทธพลดงกลาวจะสงผลใหการดดซบทเกดขนเปลยนแปลงไป โดยอาจเพมขนหรอลดลงกไดขนอยกบแรงกระทาทเกดขน

2.7.6 ขนาดและพนทผวของตวดดซบ (ศรภาค, 2550) ขนาดของตวดดซบจะมผลตออตราเรวของการดดซบ โดยตวดดซบทมอนภาคขนาดใหญ อตราเรวของการดดซบจะมคาลดลง เมอเทยบกบตวดดซบชนดเดยวกนทมขนาดอนภาคเลกกวา สาหรบพนทผวของตวดดซบ จะมความสมพนธโดยตรงกบความสามารถในการดดซบ โดยตวดดซบทมพนทผวมาก จะสามารถเกดการดดซบไดมากกวา เนองจากมพนททสามารถรองรบตวถกดดซบไดมากกวาตวดดซบทมพนทผวนอย 2.8 ไอโซเทอรมของการดดซบ (adsorption isotherm)

ไอโซเทอรมของการดดซบ หมายถง ความสมพนธระหวางจานวนของตวถกดดซบทถกดดซบบนตวดดซบกบความเขมขนของตวถกดดซบ ณ จดสมดลทอณหภมคงท โดยตวถกดดซบจะมหนวยเปนความดน เมอมสถานะเปนแกส และมหนวยเปนความเขมขน เมอมสถานะเปนของเหลว

สำนกหอ


19 ไดมการอธบายและตงทฤษฎทเกยวของกบไอโซเทอรมของการดดซบทสมดลในรปแบบตางๆ

ดงตอไปน (Alihosseini et al., 2010)

2.8.1 ไอโซเทอรมของ Langmuir (Langmuir isotherm)

ทฤษฎไอโซเทอรมของ Langmuir ถกพฒนามาจากการศกษาการดดซบโมเลกลของแกสบนตวดดซบทเปนของแขง โดยจะสมมตใหพลงงานของการดดซบของสารแตละโมเลกลมคาคงท ไมเกดการทาปฏกรยาของตวถกดดซบดวยกนเอง และถอวาพนผวของตวดดซบเปนเนอเดยวกน (homogeneous) การดดซบจะเกดขนในตาแหนงของพนทผว ทเรยกวา “ตาแหนงดดซบ ” (adsorption site) โดยตาแหนงทเกดการดดซบจะสามารถดดซบสารไดเพยงครงเดยวเทานน ไมสามารถดดซบสารเพมเตมไดอก ซงในกรณของการดดซบของของเหลวบนตวดดซบทเปนของแขง สามารถเขยนเปนสมการไดดงน

(1)

เมอ qe คอ ปรมาณของตวถกดดซบตอนาหนกของตวดดซบทภาวะสมดล (กรมตอนาหนกของตวดดซบ)

qm คอ ปรมาณสงสดทสามารถดดซบบนผวของตวดดซบ

(กรมตอนาหนกของตวดดซบ)

b คอ คาคงทของการดดซบของ Langmuir Ce คอ ความเขมขนของตวถกดดซบในสารละลาย (กรมตอลตร)

จากสมการถาคาคงทของการดดซบ ( b) มคาเทากบ 1 จานวนปรมาณของตวดดซบตอนาหนกของตวดดซบ (qe) จะมคาเขาใกลปรมาณสงสดทสามารถถกดดซบบนผวของตวดดซบได (b) เพราะเนองจากตาแหนงทใชในการดดซบถกใชไปจนหมด และไมสามารถเกดการดดซบแบบหลายชนไดอก ซงสามารถแสดงความสมพนธเปนกราฟได ดงรปท 2.4

qe = qmCeb

(1 + qmCe)

สำนกหอ


20

รปท 2.4 Langmuir isotherm

ทมา : Schroeder (2006)

นาสมการ (1) มาจดใหมใหอยในรปของสมการเสนตรง จะไดดงสมการท (2) ดงน

(2)

เมอเขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวาง Ce/qe กบ Ce จะไดกราฟเสนตรงทสามารถหาคา 1/ b และ 1/qmb ไดจากการความชนของกราฟ และจดตดแกนในแนวตง โดยคา b ซงเปนคาคงททหาไดจากการทดลอง จะเปนตวบอกปรมาณสงสดของตวดดซบทสามารถดดซบได ในตวดดซบ 1 กรม

2.8.2 ไอโซเทอรมของ Freundlich (Freundlich isotherm)

Freundlich ไดเสนอสมการของไอโซเทอรมแบบเอกซโปเนนเชยล แสดงการดดซบทเกดขนบนพนผวทไมมความสมาเสมอ โดยแตละพนผวทเกดการดดซบจะใหพลงงานของการดดซบออกมาไมคงท จงมการรวมพนทผวทใหพลงงานการดดซบเทากนเขาไวดวยกน ซงมขอเสยคอ จะไมสามารถหาคาการดดซบสงสดได และจะใชในการอธบายการดดซบแบบชนเดยวทเกดในความดนสงๆ ไดไมดนก สมการของ Freundlich เปนดงน

(3)

1 / ns f aK C C=

Ce = 1 + 1 Ce

qe qmb b

qm b

สำนกหอ


21

เมอ Cs คอ ปรมาณของตวถกดดซบตอนาหนกของตวดดซบทภาวะสมดล (กรมตอนาหนกของตวดดซบ)

Kf คอ คาคงทของการดดซบของ Freundlich Ca คอ ความเขมขนของตวถกดดซบในสารละลาย (กรมตอลตร)

n คอ คาคงททแสดงถงความแขงแรงของการดดซบ

สมการของ Freundlich จะแตกตางจากสมการของ Langmuir เมอคาคงททแสดงถงความแขงแรงของการดดซบมคาเทากบ 1 จะทาใหกราฟเปนเสนตรง แตเมอคาคงททแสดงถงความแขงแรงของการดดซบเพมมากขน กราฟจะเบยงเบนออกไป ไมเปนเสนตรงอก ดงแสดงในรปท 2.5

รปท 2.5 Freundlich isotherm

ทมา : Schroeder (2006)

นาสมการท (3) มาจดใหมใหอยในรปของสมการเสนตรง จะไดดงสมการท (4) ดงน

log Cs = (1/n) log Ca + log Kf (4)

เมอเขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวาง log Cs กบ log Ca จะไดกราฟเสนตรง ซงสามารถคานวณหาคา 1/n และ คา Kf ไดจากความชนของกราฟ และจดตดแกนในแนวตง ทงนการดดซบของสารทความเขมขนตาๆ โดยทสารสามารถแพรไปมาระหวางเฟส 2 เฟส

Kf n ส

ำนกหอสมดกลาง

22 (partitioning) คอ ระหวางตวดดซบกบตวกลางทจดสมดล ณ อณหภมคงท n จะมคาเทากบ 1 ทาใหกราฟเปนเสนตรง ดงนนในการอธบายการดดซบทความเขมขนตาๆจะใชสมการ Cs = KCa โดย K

คอ partitioning coefficient

2.9 กากกาแฟ

กาแฟเปนเครอง ดม อกชนดหนงทไดรบความนยมอยางกวางขวาง มหลกฐานทางโบราณคดกลาวถงกาแฟไววา ในศตวรรษท 9 คนเลยงแพะชาวเอธโอเปย ชอ กลด สงเกตเหนแพะทเลยงเอาไวนน เกดกระโดดโลดเตนอยางราเรงผดปกต โดยไมหลบนอนตลอดทงคน หลงจากทกนเมลดผลไมชนดหนงเขาไป กลดจงไดลองนาเมลดของผลไมนนมาบดเพอชงดม กพบวาทาใหรสกกระปรกระเปรา ไมออนเพลย เขาจงไดนาเรองนไปเลาใหกบนกบวชฟง ตอมานกบวชจงไดนาเมลดไปชง และใหเหลาลกศษยดม การคนพบนไดถกเผยแพรออกไปยงประเทศตางๆ จนทาใหกาแฟกลายเปนเครองดมทไดรบความนยมทวโลก ตราบจนทกวนน (จารภรณ, 2540 ; ชอทพยวรรณ, 2551) กาแฟเปนพชยนตน มชอทางวทยาศาสตร คอ Coffea Arabica L. กาแฟนนมอย 60 สายพนธ แตมสายพนธใหญๆทสาคญ ไดแก พนธอะราบกา ( Arabica), พนธโรบสตา ( Robusta) และพนธเอกซเซลซา (Excelsa) (จารภรณ, 2540) สามารถจดอนกรมวธานของกาแฟไดดงน (กาญจนมน และคณะ, 2547)

ชน ( Class) ของกาแฟ คอ Dicotyledoneae

ชนยอย (Subclass) ของกาแฟ คอ Sympetalea หรอ Metachlamydeae

อนกรม (Order) ของกาแฟ คอ Rubiales

วงศ (Family) ของกาแฟ คอ Rubiaceae

สกล (Genus) ของกาแฟ คอ Coffea เมลดของกาแฟนน เปนสวนทอยในกะลา ดงรปท 2.6 โดยจะมเยอบางๆหอหมอยอก

ชนหนง เมอสกเตมทมจะรสหวานเลกนอย ลกษณะเปนยางเหนยวๆ เมอปอกเปลอกและเนอทง ไป

แลวนาเมลดกาแฟทงกะลาไปตากแหงจะเสยนาหนกไปประมาณ 7% และเมอกะเทาะเอาเปลอกและเนอทง แลวนาเมลดกาแฟ ทงกะลาไปตากแหง อกครงจะเสยนาหนกไปอกประมาณ 14.78%

หรอกลาวไดวาผลกาแฟสดทเกบมาทาเปนสารกาแฟแหงจะสญเสยนาหนกไป ปประมาณ 80%

โดยเฉพาะหากนาไปควทาเปนกาแฟ สาหรบชงรบประทานกจะมเนอกาแฟแทเพยงรอยละ 13.60

ของนาหนกสดของทเกบมาจากตนใหมๆ องคประกอบของสารในเมลดกาแฟทสาคญ คอ คาเฟอน

0.3-3.5%, กรดคลอโรเจนก 3-10% และกรดแทนนก เปนตน (มาลยพร, 2552)

สำนกหอ


23

รปท 2.6 สวนประกอบตางๆของผลกาแฟ

ทมา : กาญจนมน และคณะ (2547)

2.10 ของเสยจากกระบวนการผลตกาแฟและการนาไปใชประโยชน นอกจากเปลอกกาแฟแลว กากกาแฟกเปนของเสยอกชนดหนงทเกดขนจากกระบวนการ

สกดเมลดกาแฟดบในอตสาหกรรมการผลตกาแฟผงกงสาเรจรป โดยเมลดกาแฟทผานการควแลว จะถกนาเขาสเครองบด ตอมากาแฟผงทบดแลว จะเขาสเครอง percolator เพอทาการสกดกาแฟดวยไอนา จะทาใหไดกาแฟออกมาอยในรปของของเหลว จากนนจะถกสเปรยดวยอากาศรอนทาใหไดกาแฟผงกงสาเรจรปออกมา ซงในรานกาแฟทมการควเมลดกาแฟเองกจะมขนตอนคลายกน เพยงแตจะไมมการผานนากาแฟไปยงเครอง spray dryer ขนตอนตางๆแสดงดงรปท 2.7 (Silva et

al., 1997)

รปท 2.7 กระบวนการผลตกาแฟผงสาเรจรป

ทมา : ดดแปลงจาก Silva et al. (1997)

ในป ค.ศ. 1970 ประเทศบราซลไดกลายเปนผผลตกาแฟผงกงสาเรจรปรายใหญทสาคญ ซงสามารถผลตกาแฟไดถง 36 ลานกโลกรมตอป ในชวงแรกนนมผงกาแฟทผานการใชแลว ซงเปน

เครองบดเมลดกาแฟ

เครอง percolators

กาแฟทควแลว

ไอนา

กากกาแฟจากกระบวนการ

เครอง spray

dryer

ผงกาแฟกงสาเรจรป

อากาศรอน

สำนกหอ


24 ของเสยเกดขน 1.86 กโลกรมตอการผลตผงกาแฟกงสาเรจรป 1 กโลกรม แตหลงจากมการพฒนาทางดานอตสาหกรรม ทาใหอตราสวนในการเกดของเสยสวนนลดลงเหลอ 1.27 กโลกรมตอการผลตผงกาแฟกงสาเรจรป 1 กโลกรม จนกระทงในปจจบนอตราสวนนเหลอเพยง 0.91 กโลกรมตอผงกาแฟกงสาเรจรป 1 กโลกรมเทานน (Silva et al. 1997) แมวาอตราการเกดของเสยนจะลดลง แตปรมาณการผลตกาแฟทเพมสงมากขนกวาในอดต กทาใหของเสยจากกระบวนผลตกาแฟเหลาน ยงคงมผลกระทบตอสงแวดลอมอย เนองจากของเสยเหลานมองคประกอบของสารอนทรยอยเปนจานวนมาก จงไมสามารถทงไดโดยไมผานการบาบดกอน ดวยเหตนในปจจบนจงมแนวคดทจะนาของเสยเหลานไปใชใหเกดประโยชน โดยเฉพาะการนาไปใชเปนตวดดซบ เชน Tokimoto et al.

(2005) ไดรวบรวมกากกาแฟจากประเทศตางๆ เชน กากกาแฟโรบสตาของประเทศไทย กากกาแฟอะราบกาของประเทศจาไมกา กากกาแฟอะราบกาของประเทศแทนซาเนย เพอนาไปใชในการดดซบไอออนของตะกวในนาดม จากการศกษาพบวากากกาแฟทกชนดสามารถดดซบตะกวไอออนไดดกวาผงอลมนากมมนต และถานกมมนตทเตรยมจากกากมะพราว โดยการดดซบเกดไดดทสดเมอตะกวมความเขมขนของตากวา 80 ppb ซงจากขอมลในอดตนน นาประปาจะมความเขมขนของตะกวไมเกน 80 ppb ดงนนผงกาแฟจงมความเหมาะสมสาหรบใชเปนตวดดซบในการบาบดนาประปาทปนเปอนตะกว นอกจากนยงมการทดลองนากากกาแฟไปศกษาการดดซบสยอม methylene blue โดย Adriana et al. (2009) จากการศกษาพบวา ท pH เทากบ 5 สยอมเขมขน 100 ppm ผงกาแฟในปรมาณตงแต 5 ถง 15 g และเวลาในการสมผส 12 ชวโมง กากกาแฟสามารถดดซบสยอมได 95 ถง 99 % โดยเมอเพมปรมาณกากกาแฟ จะทาใหการดดซบเกดไดดขน ในป 2010 Mi-Hwa et al. (2010) นาเมลดกาแฟทขจดไขมนแลว ไปใชในการดดซบสยอม malachite green เมลดกาแฟทขจดไขมนแลว จะมสมบตทางกายภาพดกวาเมลดกาแฟปกต โดยพบวามพนทผวจาเพาะเพมขนจาก 120 m2/g เปน 173.2 m2/g ซงเมอนาไปใชดดซบสยอมความเขมขน 100 ppm โดยใชปรมาณเมลดกาแฟ 6 g/L พบวาสามารถดดซบสยอมไดดมากถง 98 %

ในชวง pH 10 ถง 12 นอกจากเมอเปรยบเทยบตนทนของตวดดซบทใชกบตวดดซบชนดอนๆ เชนถานกมมนตและคารบอนทไดจากขเลอย กพบวาเมลดกาแฟทใชเปนตวดดซบ มตนทนทตากวามาก ดวยเหตนของเสยทเกดจากกระบวนการผลตกาแฟ จงมความเหมาะสมในการนามาใชเปนตวดดซบ เพราะนอกจากจะมราคาถกแลว ยงเปนการนาของเสยกลบมาใชใหเกดประโยชนอกดวย

สำนกหอ


25 2.12 ถาน

ถาน คอ ไมหรอวสดทางธรรมชาตทถกเผาไหมในททมอากาศอยเบาบาง ทาใหเกดกระบวนการแยกสารอนทรยตางๆออกจากเนอไมในสภาวะทมอากาศอยนอยขน ซงกระบวนนจะชวยกาจดนา, ความชน และสารประกอบอนๆใหออกจากเนอไมได โดยผลผลตสดทายทไดจากกระบวนการ ไดแก คารบอน ซงเปนสารประกอบหลกประมาณ 80 %, สารประกอบไฮโดรคารบอนอนๆ ประมาณ 10 ถง 20 % และขเถา อกประมาณ 0.5 ถง 10 % นอกจากนยงมแรธาตอนๆอกเลกนอย เชน กามะถน และฟอสฟอรส ฯลฯ

2.12.1 กระบวนการผลตถาน การผลตถานชวภาพดวยการใหความรอน โดยไมใหออกซเจนหรอมอยนอยมาก จะเรยกกระบวนการนวา “ไพโรไลซส” ( pyrolysis) ซงจะมการเปลยนแปลงทางเคมและกายภาพของชวมวลในชวงของกระบวนการไพโรไลซส ดงน

1) เกดการถายเทความรอนจากแหลงกาเนดความรอนไปยงชวมวล ทาใหอณหภมภายในชวมวลสงขน

2) เรมเกดปฏกรยาไพโรไลซสขนตน โดยมการปลดปลอยสารระเหย และการเกดถาน

3) เกดการไหลของสารระเหยรอนตางๆผานเนอของชวมวลทยงมอณหภมตา ทาใหเกดการถายเทความรอนระหวางกน

4) เกดการควบแนนของไอสารระเหยทมโมเลกลขนาดใหญ ภายในเนอของชวมวลทมอณหภมตากวา จากนนจะเกดไพโรไลซสขนทสองทจเปลยนสารระเหยในขนตนเปนนามนดน

5) เกดกระบวนการไพโรไลซสขนทสองแบบเรงปฏกรยาดวยตวเองไปพรอมกบเกดปฏกรยาไพโรไลซสขนตน จงมการแกงแยงสารตงตนในการเกดปฏรยา

6) มการแตกตวทางความรอนเพมขน และมปฏกรยารวมตางๆเกดขน เชน ปฏกรยารฟอรมมงของกาซ ปฏกรยาการเปลยนโมเลกลของแขงเปนกาซดวยนา

กระบวนการไพโรไลซส สามารถจาแนกออกได 2 ประเภท ขนอยกบสภาวะ โดยจะใชเวลาหรออตราการเกดปฏกรยาเปนเกณฑ ไดแก

1) การแยกสลายอยางชาๆ ( conventional pyrolysis) เปนกระบวนการทาถานทมนษยรจกมานานแลว โดยการใหความรอนกบชวมวลทอณหภมประมาณ 500ºC จะสามารถใหผลผลตของถานชวภาพมากกวา 50% แตจะใชระยะเวลานานหลายชวโมง

สำนกหอ


26

2) การแยกสลายอยางเรว (fast pyrolysis) เปนกระบวนทใหความรอนสงกวาไพโรไลซสประเภทแรก จะไดผลผลตหลกเปนนามนชวภาพถง 60 % และถานชวภาพเพยง 20 % เทานน ทเหลอจะเปนกาซชวภาพอนๆอกประมาณ 20 % 2.12.2 การใชประโยชนจากถาน การใชงานถานใหเกดประโยชนนน มดวยกนหลายรปแบบขนอยกบคณภาพของถานแตละชนด ซงนอกจากการใชเปนเชอเพลงแลว ยงสามารถนาไปใชประโยชนในดานตางได ดงน (สานกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต, 2544)

1) การใชประโยชนในดานเกษตรกรรม

ในภาคการผลตเชงเกษตร การนาถานมาใชประโยชนนบวามคณคาทนาสนใจ เนองวาถานมคณสมบตทไมเปนพษภยตอพชและสตว จงสามารถใชทดแทนสารเคมราคาแพงไดอยางกวางขวางและมประสทธภาพ การใชประโยชนสวนใหญไดแก

ใชโรยเพอปรบปรงสภาพของดน

ใชในการดดซบสารเคมและปยเคมสวนเกนทใชในการเกษตร

ใชเพอเพมปรมาณของแบคทเรยในดน

ใชปองกนการเกดโรคในสวนผลไม

ใชปองกนการสญเสยของตนชาและลดความขมของใบชา 2) การใชประโยชนในดานปศสตว

มการใชถานโดยบดใหมขนาดเสนผานศนยกลางประมาณ 1 mm แลวผสมเขากบอาหารสตว เพอใชในการรกษาโรคทเกยวกบระบบยอยอาหารของไก หากนาไปผสมกบอาหารสาหรบเลยงหมและวว ควรจะมขนาดประมาณ 2 ถง 3 mm นอกจากนยงสามารถนาไปใชเปนอาหารเสรมไดโดยใชผงถาน 30 % ผสมกบนาสมไม กอนทจะนาไปผสมกบอาหารสตวในอตราสวน 1 : 100 จะทาใหอาหารสตวทไดมคณคาทางอาหารมากขน สามารถลดการเกดกาซในกระเพาะอาหารและปองกนอาการทองรวงของสตวได

3) การใชประโยชนในดานอตสาหกรรม

ถานบรสทธนนถกใชเปนวตถดบในการผลตสารเคมตางๆในอตสาหกรรม เชน คารบอนไดซลไฟด (CS2) โซเดยมไซยาไนด (NaCN) ซลกอนคารไบด (SiC) และถานกมมนต

2.12.3 ถานกบสมบตในการดดซบ (Przepiorski, 2006)

ในศตวรรษท 18 ไดมการคนพบความสามารถในการดดซบของถานและเรมมการใชอยางแพรหลายในการดดซบสและกลน ในศตวรรษท 19 ยโรปมการพฒนาอตสาหกรรมการผลตถานกมมนตเพอใชในการทานาตาลใหมความบรสทธมากขน การใชถานในรปของตวดดซบม

สำนกหอ


27 การพฒนาเรอยมา โดยในป ค.ศ. 1862 ไดมการประดษฐเครองกรองทใชถานหรอคารบอนเปนตวกรองไดเปนผลสาเรจ ทาใหสามารถฟอกอากาศและทานาดมทสะอาดได ตอมากมการนาถานและคารบอนไปประยกตใชอยางกวางขวาง เชน การกาจดสยอมและสงปนเปอนอนๆ ทมากบนาเสยจากอตสาหกรรมการผลตเสอผา ดวยเทคโนโลยในการผลตถานทกาวหนาขน เรอยๆ ทาใหในชวงสงครามโลกครงท 1 มการนาถานกมมนตไปใชในการดดซบกาซพษตางๆ การวจยและพฒนาคณภาพของถานและคารบอน ยงคงมการพฒนาอยางตอเนองจนถงปจจบน เพอใหถานทไดมคณสมบตในการดดซบดขน และมพนทผวจาเพาะมากขน ใชในงานทหลากหลายมากขน งานวจยในปจจบนมกเนนไปทการผลตคารบอน ถาน หรอถานกมมนตจากวสดเหลอใชจากธรรมชาต หรอจากกระบวนการผลตตางๆ ซงมตวอยางงานวจยดงตอไปน

Ayyappan et al. (2005) ไดศกษาการดดซบตะกวไอออน โดยใชถานทไดมาจากการแปรรปของเสยทางการเกษตร ไดแก แกนของผลไม ขเลอย และชานออย พบวาถานทแปรรปมาจากแกนของผลไมสามารถดดซบตะกวไอออนไดดทสด โดยสามารถดดซบไดเกอบ 100 % เมอใชความเขมขนของตะกวเปน 50 ppm และใชปรมาณถานเพยง 2 g/L ในขณะทถานอก 2 ชนดดดซบไดประมาณ 90 %เทานน

Gavin et al. (2005) ไดศกษาการเพมประสทธภาพในการดดซบ phenanthrene

ของถานไมทไดจากธรรมชาตเปรยบเทยบกบถานไมทเตรยมในหองทดลอง พบวาถานไมทเตรยมใหหองทดลองมคณสมบตทางกาย เชน พนทผว ดกวาถานไมทไดจากธรรมชาต เพราะถานไมจากหองทดลอง ถกเตรยมขนโดยมการควบคมปจจยและสภาวะตางๆใหมความเหมาะสม ซงเมอนาไปใชในการดดซบ phenanthrene ทมความเขมขนเรมตน 1 ppb ถานไมจากธรรมชาตจะมคา สมประสทธการดดซบ (KOC) อยในชวง 5.0 ถง 6.4 เทานน ในขณะทถานไมจากหองทดลอง จะมคา สมประสทธการดดซบ (KOC) อยในชวง 5.4 ถง 7.3

Nabais et al. (2008) ไดผลตถานกมมนตจากเมลดกาแฟ ดวยการเผาทอณหภม 600ºC โดยกระตนดวยกาซคารบอนไดออกไซดและไอนาเปรยบเทยบกน ซงจากการวเคราะหสมบตของถานกมมนตทไดจากการกระตนทง 2 วธพบวา ถานกมมนตทไดจากการกระตนดวยกาซคารบอนไดออกไซดมพนทผวมากกวา คอ ระหวาง 426 ถง 1287 m2/g โดยททง 2 วธนนตางๆกใหถานกมมนตทมรพรนสวนใหญเปนรพรนขนาดเลก

Prahas et al. (2008) ไดศกษาการเตรยมถานกมมนตจากเปลอกขนน ทกระตนดวยกรดฟอสฟอรก ( H3PO4) ในอตราสวนกรดตอเปลอกขนน คอ 1 : 1, 2 : 1, 3 : 1 และ 4 : 1 โดยนาหนก จากการศกษาพบวา อตราสวนของกรดและอณหภมทใชในการเผานน มผลตอโครงสรางของรพรนและสมบตทางเคมของพนผวของถานทได โดยถานทไดจากการเผาท 350 ºC นนไมม

สำนกหอ


28 ความเปนรพรนเลย ในขณะทการเผาท 450 และ 550 ºC จะไดถานทมความเปนรพรนมากขน สาหรบอตราสวนของกรดทใชนน จะมผลตอการลดลงของคารบอนของถานทไดดวย เนองจากเปลอกขนนประกอบขนจากสารอนทรยหลายชนด เชน ลกนน เสนใย และเซลลโลส ซงสามารถถกยอยสลายไดดวยกรด

Nabais et al. (2011) ไดศกษาการเตรยมถานกมมนตจากเปลอกอลมอลด โดยทาการเผาทอณหภม 400 ºC จากนนจงเพมอณหภมเปน 700 และ 800 ºC พรอมกบกระตนดวยกาซคารบอนไดออกไซด พบวาถานกมมนตทไดมคณสมบตทางกายภาพและสมบตทางเคมทด โดยถานทไดจากการเผาเปลอกอลมอลดทอณหภม 700ºC มพนทผวระหวาง 364 และ 745 m2/g และมปรมาตรของรพรนขนาดเลกอยระหวาง 0.17 และ 0.36 cm3/g ในขณะทถานทไดจากการเผาเปลอกอลมอลดทอณหภม 800 ºC มพนทผวระหวาง 548 และ 1138 m2/g และมปรมาตรของรพรนขนาดเลกอยระหวาง 0.24 และ 0.49 cm3/g

Wang et al. (2011) ไดศกษาการดดซบสารละลาย dimethyl sulfide ดวยถานทไดจากไมไผเผาทอณหภม 800ºC จากการศกษาพบวา ถานทไดจากไมไผมคณสมบตในการดดซบสารละลาย dimethyl sulfide ไดดกวาถานกมมนตทางการคาทมพนทผวจาเพาะมากกวาเทาตว โดยสามารถดดซบสารละลาย dimethyl sulfide ทมความเขมขนเรมตน 1 ppb ไดถง 80 % เมอใชปรมาณถานเพยง 20 mg เทานน

สำนกหอ


29

บทท 3 วธการทดลอง

3.1 สารเคมทใชในการทดลอง

สารเคมทงหมดทใชในการศกษาการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทไดจากกากกาแฟ แสดงดงตารางท 3.1

ตารางท 3.1 สารเคมทงหมดทใชในการศกษา ชอสารเคม CAS number บรษททผลต เกรด

ciprofloxacin 85721-33-1 Sigma-Aldrich AR-grade

sodium chloride 7647-14-5 99 Merck AR-grade

hydrochloric acid 7647-01-0 BDH AR-grade

sodium hydroxide 1310-73-2 Merck AR-grade

sodium bicarbonate 144-55-8 BDH AR-grade

methanol 67-56-1 Merck AR-grade

methanol 67-56-1 วทยาศรม Commercial grade

sodium EDTA 8013-51-2 Merck AR-grade

silver nitrate 7761-88-8 Fluka AR-grade

3.2 เครองมอทใชในการวเคราะห 3.2.1 เครองเขยา ELE international limited

3.2.2 เครองเขยา end over end shaker

3.2.3 pH meter ของบรษท Metrohm รน 713 ปรบเทยบโดยใช buffer pH 4 pH 7 และpH 9

3.2.4 Sonic Water Bath ของบรษท Branson รน 5210 เครองชงทศนยม 4 ตาแหนง ของ

บรษท Mettler Toledo รน AB 204

3.2.5 เครองชงทศนยม 4 ตาแหนง ของบรษท Mettler Toledo รน AB 204

สำนกหอ


30

3.2.6 ตอบ (Electric oven) ของบรษท Medcenter ยหอ Ecocell รน Einrichtungn

GmbH MMM-group

3.2.7 สเปกโตรโฟโตมเตอร (Spectrophotometer) ของบรษท Jasco รน V-530

3.2.8 Syringe filters ขนาดเสนผานศนยกลาง 13 mm ชนด nylon ทมรผานขนาด0.45 μm

ของ

บรษท Agela Technologies

3.2.9 เตาเผาไฟฟา ยหอ Carbolite Furnace รน CSF 1100

ในการทดสอบการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทเตรยมจากกากกาแฟทผานและไมผานการสกดไขมนออกดวยเมทธานอล แบงกระบวนการทดลองออกเปน 2 ขนตอน คอ

1. การเตรยมถานทเตรยมจากกากกาแฟทผานและไมผานการสกดไขมนออกดวยเมทธานอล แลวเผาทอณหภม 350 และ 500ºC

2. การทดสอบการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin

กากกาแฟทใชทดสอบมาจากกาแฟสายพนธอะราบกา ทรวบรวมมาจากรานกาแฟในจงหวดกาญจนบร แผนผงการเตรยมตวอยางถานทเตรยมจากกากกาแฟ มรายละเอยดดงตอไปน แสดงดงรปท 3.1

สำนกหอ


31

รปท 3.1 แผนผงการทดลองการเตรยมถานจากกากกาแฟ

3.3 การเตรยมตวอยางถานจากกากกาแฟ

3.3.1 การสกดไขมนออกจากกากกาแฟ

1) อบกากกาแฟทอณหภม 105ºC เปนเวลา 24 ชวโมง เพอไลความชน

2) ตกกากกาแฟทอบแลวใสในทมเบล ประมาณ 3 ใน 4 ของความสงทมเบล

3) นาทมเบลใสลงในหลอดสกดทเชอมตอกบชดควบแนนแลว โดยใชเมทธานอลในการสกดไขมนออก

4) ทาการสกดกากกาแฟ จนสของเมทธานอลในหลอดสกด ใสและไมมส

5) นากากกาแฟทสกดไขมนออกแลวไปอบใหแหง เพอทาการเผาเปนถานตอไป

กากกาแฟ

สกดไขมนออกดวย MeOH

ไมสกดไขมน

เผาทอณหภม 350 และ 500ºC ในสภาพทมออกซเจนจากด

วเคราะหสมบตของถานหลงการเผา พนทผว (BET)

Point of zero charge ปรมาณหมฟงกชนนอลทเปนกรด-ดาง ปรมาณคารบอนทงหมด ชนดของหมฟงกชนนอล

สำนกหอ


32 3.3.2 การเผากากกาแฟ

1) อบกากกาแฟทอณหภม 105ºC เปนเวลา 24 ชวโมง เพอไลความชน

2) ชงกากกาแฟทอบแลวใสขวด BOD จนเกอบเตม พรอมชงนาหนกกอนเผา 3) ทาการพนกาซไนโตรเจนลงไปเปนเวลา 10 นาท เพอไลกาซออกซเจนในขวด 4) ปดฝาแลวนาเขาเตาเผาทอณหภม 350ºC เปนเวลา 8 ชวโมง 5) นาถานทไดไปชงนาหนกหลงเผา 6) นาถานไปลางทาความสะอาดดวยนาปราศจากไอออนจนนาทงใส

7) นาถานทลางแลวไปอบใหแหงทอณหภม 105ºC เปนเวลา 24 ชวโมง

8) นาถานทอบแลวมาปนละเอยดดวยเครองปน แลวนาไปรอนดวยตะแกรงรอนทมรผานขนาด 63 μm

9) เกบผงถานทผานตะแกรงรอนลงมา เพอใชในการทดลองการดดซบตอไป

10) ทาเชนเดยวกนตงแต ขอ 1 ถง 9 โดยเปลยนอณหภมทใชเผาเปน 500ºC

3.3.3 การวเคราะหสมบตทางกายของถาน

การวเคราะหสมบตตางๆทางกายของถานทเตรยมจากกากกาแฟทงทสกดและไมสกดไขมนออกทอณหภม 350 และ 500ºC จะใชวธการตางดงแสดงในตารางท 3.2

ตารางท 3.2 วธการทดสอบลกษณะสมบตทางกายภาพของตวอยางถาน

ลกษณะสมบต วธทดสอบ เครองมอทใช พนทผว N2 adsoption BET Qatarchom auto shop one

Point of zero charge pH titration - ปรมาณหมฟงกชนนอลทเปนกรด-ดาง

Boehm titration -

ปรมาณคารบอนทงหมด Dry combustion TOC Analyzer รน Phoenix 8000

ชนดของหมฟงกชนนอล FTIR FTIR spectrophotometer รน spectrum 100 บรษท Perkin Elmer

ขนตอนและรายละเอยดของแตละวธ มดงน

สำนกหอ


33 3.3.3.1 การหาปรมาณหมฟงกชนนอลทเปนกรด-ดาง ดวยวธ Boehm titration

1) ชงตวอยางถานมา 1.0000 g ใสลงในขวดรปชมพขนาด 100 mL โดยทาซา 3 ครงกบถานจากกากกาแฟทง 4 ชนด

2) เตมนาปราศจากไอออน ทปรบ pH เทากบ 2 ดวยกรดไฮโดรคลอรก ปรมาตร 25 mL แลวนาไปเขยาดวยเครองเขยาแนวระนาบทความเรว 100 รอบตอนาทเปนเวลา 3

วน

3) กรองสารละลายทไดดวยกระดาษกรองเบอร 5 จากนนลางตะกอนทอยบนกระดาษกรองดวยนา ปราศจากไอออน จนนาสวนใสดานลางไมมคลอรน โดยทดสอบดวยสารละลายซลเวอรไนเตรต

4) นาตวอยางถานทไปไดอบไลความชนทอณหภม 105ºC จากนนชงถานทผานการอบไลความชนแลวมา 0.1000 g โดยแบงตวอยางถานจากกากกาแฟออกเปน 3 ชด

5) นาตวอยางในชดท 1 ใสสารละลายโซเดยมไบคารบอเนตเขมขน 0.05 M

ปรมาตร 25 mL นาไปเขยาดวยเครองเขยาแนวระนาบทความเรว 100 รอบตอนาทเปนเวลา 1 วน

6) กรองสารละลายทไดดวยกระดาษกรองเบอร 5 และไตเตรตสารละลายทไดดวยกรดไฮโดรคลอรกเขมขน 0.05 M เพอหาปรมาณ carboxylic functional groups

7) นาตวอยางในชดท 2 ใสสารละลายโซเดยมไฮดรอกไซด เขมขน 0.05 M


8) กรองสารละลายทไดดวยกระดาษกรองเบอร 5 และไตเตรตสารละลายทไดดวยกรดไฮโดรคลอรกเขมขน 0.05 M เพอหาคา total acidity

9) นาตวอยางในชดท 3 ใสสารละลายกรดไฮดรคลอรก เขมขน 0.05 M


10) กรองสารละลายทไดดวยกระดาษกรองเบอร 5 และไตเตรตสารละลายทไดดวยโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขน 0.05 M เพอหาปรมาณ total base

3.3.3.2 การหาพนทผวจาเพาะของถาน

วเคราะหหาพนทผวจาเพาะ (Specific surface area) ของตวอยางถานดวยเครอง

BET Qatarchom Auto Shop One

3.3.3.3 การหา point of zero charge ของถาน

1) ชงตวอยางถานปรมาณ 20.0 mg ใสลงในขวด vial ขนาด 20 mL

สำนกหอ


34

2) เตมสารละลายโซเดยมคลอไรด เขมขน 0.01 M ทปรบใหได pH 1, 2, 3,

4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 และ12 ดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรกเขมขน 0.1 M หรอ สารละลายโซเดยมไฮดรอกไซดเขมขน 0.1 M ปรมาตร 6 mL

3) เขยาสารทไดเปนเวลา 2 วน จากนนวด pH ของสารละลายและพลอตกราฟระหวาง pH เรมตนและ pH สดทายเทยบกบเสนอางองและหาจดตดของกราฟ

3.3.3.4 การตรวจสอบสภาพพนผวของถาน

ในตรวจสอบสภาพพนผวของ ตวอยางถาน จะ ใชกลองจลทรรศนแบบสองกราด (Scanning electron microscope; SEM) ยหอ Camscan รน MX 2000 ในการถายภาพพนผวทกาลงขยาย 250, 1,000 และ 3,000 เทา

3.3.3.5 การวเคราะหปรมาณคารบอนทงหมด (Total carbon) ของถาน

การวเคราะห ปรมาณคารบอนทงหมดทใชในการทดลองนจะใชเทคนค Dry

combustion โดยใชเครอง TOC Analyzer รน Phoenix 8000 ของบรษท Tekmar Dohrmann ในการวดคาคารบอนทงหมด จะอาศยการเทยบกบ ปรมาณคารบอนใน Standard curve ซงเตรยมจากซโครส

3.3.3.6 การวเคราะหชนดหมฟงกชนนอลของถาน ศกษาการดดกลนรงส ในชวง อนฟราเรด ของตวอยางถาน เพอหาโครงสราง

สารประกอบอนทรยทมอยในถาน ดวยเครอง FTIR spectrophotometer รน spectrum 100 ของบรษท Perkin Elmer

3.4 การทดสอบการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานจากกากกาแฟ

เมอเตรยมตวอยางถานเรยบรอยแลว จะทาการทดสอบการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin โดยใชถาน เปนตวดดซบ ตามแผนผงการทดลองในรปท 3.2

สำนกหอ


35

รปท 3.2 ขนตอนทดสอบการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทเตรยมจากกากกาแฟ

โดยแตละขนตอนการศกษาการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทเตรยมจากกากกาแฟ มรายละเอยด ดงน

3.4.1 การหาสมดลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin 1) ชงตวอยางถานทจะทดสอบ 20.0 mg ใสในขวด vial ขนาด 25 mL

2) เตมสารละลายยาปฏชวนะ ciprofloxacin เขมขน 2 ppm ปรมาตร 20 mL ลงไป บรรจลงในกลองทบแสงนาขวดไปเขยาทอณหภม 25ºC เกบตวอยาง ทก 24 ชวโมง จนกวา การดดซบเขาสสมดล

3) กรองสารละลายหลงจากเขยาแลวดวย 0.45 m nylon syringe filter แลวนาไปวดการดดกลนแสง ทความยาวคลน 273 nm ดวย spectrophotometer

4) ทาการทดลอง 3 ซา

ศกษาการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin

หาสมดลของการดดซบ

เปรยบเทยบผลการทดลองของ ตวอยางถานแตละชนด

หา sorption edge

หา isotherm ของการดดซบ ท pH ของสารละลาย

หาสมดลของการคายซบ

สำนกหอ


36

3.4.2 การหา isotherm การดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin

1) ชงตวอยางถาน 20.0 mg ใสในขวด vial ขนาด 25 mL เตมสารละลาย ยาปฏชวนะ

ciprofloxacin ความเขมขน 0.5-3 ppm ปรมาตร 20 mL

2) บรรจลงในกลองทบแสง แลวนาขวดไปเขยาทอณหภม 25ºC ตามเวลาทเขาสสมดล

3) เมอครบเวลา กรองสารละลายหลงจากเขยาแลว ดวย 0.45 m nylon syringe filter แลวนาไปวดการดดกลนแสง ทความยาวคลน 273 nm ดวยเครอง spectrophotometer

4) ทาการทดลอง 3 ซา นาคาเฉลยไปหา isotherm การดดซบ โดยเขยนกราฟความสมพนธระหวางความเขมขนทจดสมดลของยาในสารละลายกบยาทถกดดซบไว

3.4.3 การหา sorption edge ในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานจากกากกาแฟ

1) ชงตวอยางถาน 20.0 mg ใสในขวด vial ขนาด 25 mL เตมสารละลายยาปฏชวนะ ciprofloxacin pH 1-12 โดยเลอก ความเขมขน ของยาในชวงท isotherm การดดซบ ปรากฏเปนเสนตรง ในปรมาตร 20 mL


3) เมอครบเวลา กรองสารละลายหลงจากเขยาแลวดวย 0.45 m nylon syringe filter แลวนาไปวดการดดกลนแสง ทความยาวคลน 273 nm ดวย spectrophotometer

4) หาคา Kd (partition coefficient)

5) เขยนกราฟความสมพนธระหวางคา Kd กบ pH

3.4.4 การหาสมดลการคายซบ

1) ชงตวอยางถาน 20.0 mg ใสในขวด vial ขนาด 25 mL เตมสารละลายยาปฏชวนะ ciprofloxacin 2 ppm ทละลายอยในสารละลาย 0.01 M NaCl ปรมาตร 20 mL โดยทาทงหมด 3 ชดๆละ 3 ซา


3) ทาการปเปตสารละลายยาออกมา 18 mL กรองสารละลายหลงจากเขยาแลวดวย 0.45 m nylon syringe filter แลวนาไปวเคราะห ปรมาณยา ciprofloxacin ดวย spectrophotometer

ทความยาวคลน 273 nm จากนนเตมสารละลายทเปนตวชะลงไป 18 mL ไดแก

สำนกหอ


37

- ชดท 1 สารละลาย 0.01 M NaCl

- ชดท 2 นาปราศจากไอออน

- ชดท 3 สารละลาย 0.01 M EDTA

4) ปเปตสารละลายในแตละขวดออกมา 5 mL เพอวเคราะหปรมาณยา ciprofloxacin

ดวยเครอง spectrophotometer ทความยาวคลน 273 nm เพอวดปรมาณยาทคายซบชวโมงท 0

5) เตมสารละลายทเปนตวชะแตละชนดขางตน กลบลงไป 5 mL เพอปรบปรมาตรรวมเปน 20 mL เทาเดม

6) ปดฝาขวดใหสนทและบรรจลงในกลองทบแสง เขยาทอณหภม 25 ºC เกบตวอยางทเวลา 24, 48, 96, 120, 144, 168 และ 192 ชวโมง เพอวเคราะหปรมาณยา ciprofloxacin ในสารละลายดวยเครอง spectrophotometer

สำนกหอ


38

บทท 4 ผลการทดลองและวจารณผลการทดลอง

4.1 ผลการทดลอง 4.1.1 การเตรยมถานจากกากกาแฟ การเตรยมถานจากกากกาแฟ โดยการเผาในภาชนะปด ทอณหภม 350 และ 500 ºC เปนเวลา 8 ชวโมง แลวทงใหเยนจนถงอณหภมหอง เมอนาไปชงนาหนกหลงเผาพบวา การเผากากกาแฟทอณหภม 350ºC จะไดผงถานสดา (ตอไปจะเรยกวา ถาน CG350) ซงมการสญเสยนาหนกของกากกาแฟจากการเผาไปประมาณ 60 % ในขณะทการเผากากกาแฟทอณหภม 500 ºC จะไดผงถานสดาเชนกน (ตอไปจะเรยกวา ถาน CG500) แตจะมการสญเสยนาหนกจากการเผามากกวา คอ ประมาณ 75 % คาดวานาหนกสวนใหญทหายไปเกดจากการสลายตวของเซลลโลส ซงเปนองคประกอบหลกของกากกาแฟ

สาหรบการเตรยมถานจากกากกาแฟททาการสกดไขมนออกดวยเมทธานอลนน กากกาแฟจะสญเสยนาหนกจากการสกดไขมนไปประมาณ 22 % และเมอนากากกาแฟทผานการสกดไขมนออกแลว ไปทาการเผาเพอเตรยมเปนถานเปนเวลา 8 ชวโมง พบวา ทอณหภม 350 ºC ถานทได (ตอไปจะเรยกวา ถาน CGM350) มการสญเสยมวลไปประมาณ 55 % ในขณะทการเผากากกาแฟทอณหภม 500 ºC ถานทได (ตอไปจะเรยกวา ถาน CGM500) นน มการสญเสยมวลไปประมาณ 70 % ซงคอนขางใกลเคยงกบการเผากากกาแฟปกตทอณหภมเดยวกน กลาวคอ มวลของไขมนในกากกาแฟ สวนใหญจะถกเผาไหมไปในอณหภมดงกลาว ซงการสญเสยมวลของกากกาแฟจากกระบวนการตางๆ สรปไดดงตารางท 4.1

สำนกหอ


39 ตารางท 4.1 การสญเสยมวลของกากกาแฟจากกระบวนการเตรยมถาน

ตวอยาง

มวลทสญเสยจากการสกดไขมนดวยเมทธานอล (% w/w)

มวลทสญเสยจากการเผาทอณหภม 350ºC

(% w/w)

มวลทสญเสยจากการเผาทอณหภม 500ºC

(% w/w)

ถาน CG350 - 60 -

ถาน CG500 - - 75

ถาน CGM350 22

55 -

ถาน CGM500 - 70

*หมายเหต ถาน CG350 = ถานทเตรยมจากกากกาแฟเผาท 350ºC

ถาน CG500 = ถานทเตรยมจากกากกาแฟเผาท 500ºC

ถาน CGM350 = ถานทเตรยมจากกากกาแฟสกดไขมนเผาท 350ºC


4.1.2 การวเคราะหสมบตทางกายภาพของถานจากกากกาแฟ

ในการวเคราะหสมบตทางกายภาพของตวอยางถานนน จะทาการบด ตวอยาง ถานและนาไปคดขนาดดวยตะแกรงรอนขนาด 63 μm กอนทาการวเคราะห โดยเมอเปรยบเทยบพนทผวจาเพาะระหวางกากกาแฟปกตกบกากกาแฟทสกดไขมนออก เผาท 350 ºC พบวา ถาน CG350 มพนทผวจาเพาะ 3.85 m2/g และมขนาดรพรนเฉลย 107.06 Å ในขณะท ถาน CGM350 มพนทผวจาเพาะแตกตางกนเลกนอย โดยมพนทผวจาเพาะ 2.64 m2/g และมขนาดรพรนเฉลย 194.30 Å

สาหรบพนทผวจาเพาะของกากกาแฟปกตกบกากกาแฟทสกดไขมนออก เผาท 500ºC นน พบวามความแตกตางกนอยางมาก โดยถาน CG500 มพนทผวจาเพาะสงถง 124.50 m2/g

และมขนาดรพรนเฉลยทเลกมากเพยง 29.64 Å ในขณะทถาน CGM500 มพนทผวจาเพาะเพยง 5.20

m2/g เทานนและมขนาดรพรนเฉลย 203.50 Å จากขอมลดงกลาวบงชวาอณหภมในการเผา มผลตอพนทผวของตวอยางถานทได ในขณะทการสกดไขมนออกนน จะสงผลเสยตอการเพมพนผวของตวอยางถานอยางมาก เมอทาการเผาทอณหภมสง

ในการหาชนดของหมฟงกชนนอลของตวอยางถานดวยการวดการดดกลนแสงในชวงอนฟราเรดโดยเทคนค FTIR พบวา ตวอยางถานทกชนด ปรากฎแถบการยดพนธะคคารบอนกบออกซเจน (C=O) พนธะคคารบอน (C=C) และพนธะระหวางคารบอนกบไฮโดรเจน (C-H) ของวงแหวนอะโรมาตกเปนองคประกอบ โดยปรากฏพคขนในชวงความยาวคลนทประมาณ 1,690

สำนกหอ


40 1,580 cm-1 และ 800 cm-1 ตามลาดบ ซงมลกษณะของเสนสเปคตรมคลายคลงกบถานทเตรยมจากฟางขาวสาล ในงานวจยของ (Ke et al., 2011) นอกจากนยงพบวา ถาน CG350 และถาน CGM350

ปรากฏแถบการยดพนธะคารบอนกบไฮโดรเจน (C-H) ของหมอลคลเปนองคประกอบอยดวย โดยปรากฏพคทประมาณ 2,930 cm-1 และ 2,860 cm-1 แตองคประกอบดงกลาวไมพบในถาน CG500

และ ถาน CGM500 ซงคาดวาการเผาในอณหภมทสงกวา ทาใหองคประกอบดงกลาวถกทาลายไป อนฟราเรดสเปคตรมแสดงดงรปท 4.1

สำนกหอ


41

รปท 4.1 อนฟราเรดสเปคตรมของถานทเตรยมจากกากกาแฟ

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

5001000150020002500300035004000

Tran

smitt

ance

(%)

ความยาวคลน (cm-1)

CG500

CGM500

CGM350

CG350

2,930 cm-1 1,580 cm-1 1,690 cm-1 800 cm-1

สำนกหอ


42

จากการหา point of zero charge ของตวอยาง ถาน พบวา ถานทเตรยมจากกากกาแฟปกต คอ ถาน CG350 และ ถาน CG500 ม point of zero charge ท pH ใกลเคยงกน คอ ประมาณ 6.0 ในขณะทถานทเตรยมจากกากกาแฟทสกดไขมนออก คอ ถาน CGM350 และ ถาน CGM500 จะม point of zero charge ท pH สงขนเลกนอยจากถานทเตรยมจากกากกาแฟปกต คอ ท pH ประมาณ 6.9 และ 6.3 ตามลาดบ กราฟแสดงการเปลยนแปลง pH ท point of zero charge ของถานทเตรยมจากกากกาแฟแตละชนดแสดงดงรปท 4.2

รปท 4.2 กราฟแสดงการเปลยนแปลง pH ท point of zero charge ของถานทเตรยมจากกากกาแฟแต

ละชนด ก) ถาน CG350 ข) ถาน CG500 ค) ถาน CGM350 ง) ถาน CGM500

ในการหาปรมาณหมฟงกชนนอลของถานจะใชวธไตเตรตของ Boehm (Yuan et al.,

2004) เมอเปรยบเทยบผลของการสกดไขมน พบวา ถาน CG350 และถาน CGM350 มปรมาณหมฟงกชนนอลคอนขางใกลเคยงกน ยกเวน ปรมาณหมฟงกชนนอลทเปนดาง แตกตางกน ในขณะทถาน CG500 และถาน CGM500 มปรมาณหมฟงกชนนอล ทกชนดใกลเคยงกนมาก แตเมอเปรยบเทยบในเชงของอณหภมในการเผา จะพบวาตวอยางถานทเตรยมทอณหภมตากวา จะมปรมาณหมฟงกชนนอลมากกวาในทกกรณ

pH 6.1 pH 6.0

pH 6.9 pH 6.3

ก ข

ค ง

สำนกหอ


43

ในการหาปรมาณอนทรยคารบอนทงหมดใน ตวอยาง ถานดวยเทคนค Dry

combustion เมอเปรยบเทยบผลของการสกดไขมน พบวา ถานทเตรยมจากกากกาแฟทสกดไขมนออก จะมปรมาณคารบอนลดลงเลกนอย ซงเมอเปรยบเทยบผลจากอณหภมการเผา พบวา ปรมาณคารบอนของถานทเตรยมทอณหภมตากวาจะมคานอยกวาเชนเดยวกน ซงปรมาณคารบอนทงหมดทวเคราะหไดคอนขางใกลเคยงกบการวเคราะหหาปรมาณคารบอน-ไฮโดรเจน-ไนโตรเจน ของกากกาแฟทสถาบนวจยเทคโนโลยทางเคมและวศวกรรมเคมหรอ IPT ของประเทศบราซลไดเคยวเคราะหเอาไว โดยกากกาแฟจะมปรมาณคารบอนทงหมด ประมาณ 59.5 % w/w (Silva et al.,

1997)

จากขอมลการวเคราะหสมบตทางกายภาพตางๆของตวอยางถานขางตน สามารถสรปได ดงตารางท 4.2

ตารางท 4.2 สมบตทางกายภาพของถานทเตรยมจากกากกาแฟ

ตวอยาง

พนทผวจาเพาะ

(m2/g)

ขนาดรพรน

(Å)

pHPZC

Total

acidity

(mmol/g)

Carboxylic

group

(mmol/g)

Total

base

(mmol/g)

ปรมาณคารบอนทงหมด (%

w/w)

ถาน CG350 3.85 107.60 6.1 1.47 0.20 1.66 54.59

ถาน CG500 124.50 29.64 6.0 1.35 0.07 1.59 60.92

ถานCGM350 2.64 194.30 6.9 1.34 0.38 3.29 51.63

ถานCGM500 5.20 203.50 6.3 1.03 0.07 1.56 53.28





4.1.3 การวเคราะหลกษณะพนผวถานดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM) จากการวเคราะหถานทไดจากการเผากากกาแฟดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราดพบวา เมอถายภาพดวยกาลงขยาย 3,000 เทา จะสามารถเหนความแตกตางของตวอยางถานแตละชนดไดอยางชดเจน โดยถาน CG500 จะเหนพนผวทเปนลอนขรขระ สามารถ

สำนกหอ


44 มองเหนรพรนทเปนจานวนมากมอยบนพนผวได เมอเปรยบเทยบกบถาน CG350 จะเหนลกษณะของพนผวทเปนหลมตนๆ มลอนซอนกนไมมากนก แตยงสามารถจะเหนรพรนบนพนผวไดบางเลกนอย ในขณะทถาน CGM350 จะมพนผวคอนขางเรยบ แมวาจะมลกษณะเปนลอนใหเหนบางกตาม อกทงไมคอยปรากฎใหเหนลกษณะความพรนของพนผวเทาใดนก เมอเทยบกบถาน CGM500

ทผานการสกดไขมนออกเหมอนกนแตเตรยมทอณหภมสงกวา ถาน CGM500 จะมพนผวทเปนลอนซอนกนเปนจานวนมาก กวา แตไมมากเทากบ ถาน CG500 ทไมไดผานการสกดไขมน ดงแสดงในรปท 4 .3 ซงลกษณะของพนผวทปรากฎมความสอดคลองกบคาพนทผวจาเพาะของตวอยางถานแตละชนด โดยความแตกตางของลกษณะพนผวดงกลาว จะมผลตอความสามารถในและพฤตกรรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin

รปท 4.3 ลกษณะพนผวของถานทเตรยมจากกากกาแฟทกาลงขยาย 3,000 เทา

ก) ถาน CG350 ข) ถานCG500 ค) ถาน CGM350 ง) ถาน CGM500

4.1.4 การดดซบและสมดลในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ในการศกษาการดดซบและสมดลการดดซบนน จะศกษาใน ภาวะ pH ปกตของสารละลาย (pH ประมาณ 6) โดยแชตวอยาง ถานแตละชนดทเปนตวดดซบในปรมาณเทากน คอ 20.0 mg ในสารละลายยาปฏชวนะ ciprofloxacin เขมขน 2 ppm (ละลายในสารละลายโซเดยมคลอ

ก ข

ค ง

สำนกหอ


45 ไรด เขมขน 0.01 M) ปรมาตร 20 mL เขยาในกลองทบแสง มระยะเวลาในการทดสอบ 168 ชวโมง (7 วน) จากนนเกบมาวดคาการดดกลนแสง เพอหาความเขมขนของยาทเหลอในสารละลายทเวลาตางๆ ดวยเครองสเปคโตรโฟโตมเตอรทความยาวคลน 273 nm ซงจากการศกษาพบวาการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของตวอยางถานทง 4 ชนด มระยะเวลาเขาสสมดล ภายในเวลา 24 ชวโมง

เมอเปรยบเทยบผลระหวางถานทเตรยมจากกากกาแฟทเผาทอณหภมแตกตางกนพบวา ถาน CG500 มความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขน เรมตน 2 ppm

ไดถง 50 % ในขณะทถาน CG350 ทเผาทอณหภมตากวา มความสามารถในการดดซบยา เพยง 20

% ของปรมาณเรมตนเทานน สาหรบกากกาแฟทสกดไขมนออก พบวา ถานทไดจากการเผาทอณหภมตางกน มความแตกตางของความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin เชนกน โดยถาน CGM500 ทเผาทอณหภมสงกวา มความสามารถในการดดซบยา ciprofloxacin ประมาณ 35 % สงกวาถาน CGM350 ทดดซบยาไดเพยง 20 % เทานน จากผลการทดลองดงกลาวแสดงใหเหนวาอณหภมทใชในการเตรยมถาน มผลตอความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin

เมอเปรยบเทยบผลของการสกดไขมน พบวา ถาน CG350 และ ถาน CGM350 มความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขนเรมตน 2 ppm ไดใกลเคยงกนประมาณ 20 % แตสาหรบถานทเตรยมในอณหภม 500 °C จะพบวามขอแตกตางกนอยางชดเจน โดยถาน CG500 ดดซบยาได ประมาณ 50 % ขณะทถาน CGM500 ดดซบ ไดประมาณ 35 %

เทานน การทดลองทกชดดาเนนภายใต pH ของสารละลายยาทใกลเคยงกน (ประมาณ 6.2-6.8)

ดงนนขอแตกตางทพบ จงเกดขนมาจากสมบตทางกายภาพของถานทแตกตางกน ในเรองของพนทผวจาเพาะและขนาดรพรน ถานทเตรยมทอณหภมสงกวา จะมพนทผวมากกวาและมรพรนทมขนาดเลกมากกวา พนทในการเกดอนตรกรยาตางๆ อยางการดดซบจงมมากกวานนเอง กราฟแสดงความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถาน ทเตรยมจากกากกาแฟทเวลาตางๆ แสดงดงรปท 4.4

สำนกหอ


46

รปท 4.4 กราฟแสดงความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ความเขมขน 2 ppm

ของถานทเตรยมจากกากกาแฟแตละชนดทเวลาตาง ๆ

4.1.5 การศกษาไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ในการศกษาไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จะเลอกใชความเขมขนของยาตงแต 0.2 - 3.0 ppm ปรมาตร 20 mL และ pH ปกตของสารละลายประมาณ 6.2 - 6.5

แลวนาไปเขยาในกลองทบแสง ทอณหภม 25ºC จนเขาสสมดลของการดดซบ (24 ชวโมง) จากนนจงเกบ ตวอยาง มาวเคราะหความเขมขนของยาทเหลอ ในสารละลาย ผลการศกษาพบวา ความสมพนธระหวางปรมาณยาปฏชวนะทถกดดซบไวโดยตวอยางถาน (qe) แตละชนดกบปรมาณยาปฏชวนะทเหลออยในสารละลายภายใตภาวะสมดล (Ce) เปนไปดงไอโซเทอรมในรปท 4. 5 – 4.8

0

20

40

60

0 50 100 150 200

ปรมาณย

าทถก

ดดซบ

(%)

เวลา (ชวโมง)

CG350

CG500

CGM350

CGM500

สำนกหอ


47

รปท 4.5 ไอโซเทอรมของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ดวยถาน CG350

รปท 4.6 ไอโซเทอรมของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ดวยถาน CG500

0

5

10

15

20

25

30

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

q e(μg/m

g)

Ce (μg/mL)

0

10

20

30

40

50

60

0 500 1000 1500 2000

q e(μg/m

g)

Ce (μg/mL)

สำนกหอ


48

รปท 4.7 ไอโซเทอรมของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ดวยถาน CGM350

รปท 4.8 ไอโซเทอรมของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ดวยถาน CGM500

เมอเปรยบเทยบไอโซเทอรมของการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของตวอยางถานทง 4 ชนด จะเหนวา ถาน CG500 มความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขนเดยวกนไดดทสด

0

5

10

15

20

25

0 500 1000 1500 2000 2500

q e(μg/m

g)

Ce (μg/mL)

0

10

20

30

40

50

0 500 1000 1500 2000 2500

q e(μg/m

g)

Ce (μg/mL)

สำนกหอ


49 จากผลการศกษาดงกลาวขางตน เมอนาคาในไอโซเทอรมการดดซบไปทดสอบกบสมการของแลงเมยรและฟรนดลช พบวาการดดซบยา ciprofloxacin ของถาน CG350 CG500

และ CGM500 สามารถอธบายดวยสมการของแลงเมยรไดดกวาสมการของฟรนดลช (พจารณาจากคา R2 ในตารางท 4.3) ยกเวนถาน CGM350 ทมไอโซเทอรมทสามารถอธบายดวยสมการของฟรนดลชไดดกวาสมการของแลงเมยร โดยเมอเรยงลาดบความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ตามคาคงททไดจากสมการแลงเมยรและฟรนดลช จากมากไปนอย จะเปนดงน คอ ถาน CG500 > ถาน CGM500 > ถาน CG350 > ถาน CGM350

จากสมการของแลงเมยร ถาน CG500 ซงเปนตวอยางถานทดดซบยาไดดทสด จะม ปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทถกดดซบบนผวเพยงชนเดยวตอนาหนกของ ถาน หรอ qm มคาเทากบ 54.64 μg/mg และมคาคงทของพลงงานในระบบ หรอคาคงทแลงเมยร ( b) เทากบ 5.65 x

10-3 mL/mg

ตารางท 4.3 พารามเตอรทไดจากการคานวณไอโซเทอรมแบบแลงเมยรและฟรนดลชในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ของถานทเตรยมจากกากกาแฟ

ตวอยาง

Langmuir adsorption isotherm Freundlich adsorption isotherm

qm

(μg/mg)

b (mL/mg) R2 nF KF R2

ถาน CG350 43.67 7.21 x 10-4 0.9846 1.53 0.19 0.9615

ถาน CG500 54.64 5.65 x 10-3 0.9963 3.91 7.77 0.9933

ถาน CGM350 36.90 6.19 x 10-4 0.9735 1.44 0.11 0.9930

ถาน CGM500 52.35 2.19 x 10-3 0.9922 3.02 3.51 0.9906





สำนกหอ


50 4.1.6 การศกษาความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ท pH ตางๆ (sorption edge) ในการศกษาความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ท pH ตางๆ จะทาการแชถานจากกากกาแฟปรมาณ 20.0 mg ทงไวในสารละลาย 0.01 M NaCl กอนแลวปรบ pH

ของสารละลายใหได pH ตงแต 1 -12 เมอได pH ทตองการแลว จงทาการเตมยาปฏชวนะ ciprofloxacin ลงไป ใหไดความเขมขนเดยวกนในทกๆ pH โดยมปรมาตรรวมของสารละลายเปน 20 mL จากนนนาไปใสกลองทบแสง แลวเขยาทอณหภม 25º C จนเขาสสมดล เกบตวอยางมา วดการดดกลนแสง เพอวเคราะหหาความเขมขนของยาทเหลอ อยในสารละลาย ดวยเครองสเปคโตรโฟโตมเตอรทความยาวคลน 273 nm ซงจากการศกษาพบวา ถาน CG350 จะดดซบยาปฏชวนะไดนอยมากเมอ pH ของสารละลายมคาตาๆ แตเมอ pH สงขน ถานจะดดซบยาไดมากขน จนถง pH

6.12 แตเมอ pH เพมมากขนจนเปนดาง การดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จะลดลงอกครง ทาใหกราฟความสมพนธระหวางคาสมประสทธการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin (Kd) กบ pH ของสารละลายมลกษณะเปนรปโคงระฆงควา ดงรปท 4.9 สาหรบถาน CGM350 นน ม คาสมประสทธการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin (Kd) สงสด ท pH 6.5 และจะลดลงเมอ pH มคาเปนกรดหรอดางมากๆ กราฟความสมพนธระหวางคาสมประสทธการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin (Kd) กบ pH ของสารละลาย จงมลกษณะเปนรปโคงระฆงควาเชนเดยวกน ถาน CG500 และ CGM500 กมกราฟในลกษณะเดยวกน และมการดดซบยา ciprofloxacin สงสด ท pH ใกลเคยงกน คอ 5.86 และ 6.11 ตามลาดบ ดงนนถานทเตรยมจากกากกาแฟทกชนด จงมพฤตกรรมในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ท pH ตางๆคอนขางคลายคลงกน โดยถาน ทเตรยม จากกากกาแฟ ทกชนด จะมความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะไดนอยมากเมอ pH มคาตาหรอสงมากๆ

สำนกหอ


51

รปท 4.9 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาสมประสทธการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin

(Kd) กบ pH ของสารละลาย

ผลการทดลองทไดนคอนขางสอดคลองกบคา pHPZC ของถานทเตรยมจากกากกาแฟแตละชนด โดยถาน CGM350 มคาสมประสทธการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin (Kd) สงทสด ท pH เทากบ pHPZC คอ 6.5 ในขณะทถาน CG350 ม คาสมประสทธการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin (Kd) สงทสด ท pH 6.12 ซงใกลเคยงกบ pH ทพนผวของถานมประจเปนศนย (pHPZC)

คอ ประมาณ 6.0 ซงถาน CG500 และถาน CGM500 กม pH ทม คาสมประสทธการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin (Kd) สงทสด ใกลเคยงกบ pHPZC เชนกน เมอพจารณาสดสวนของรปแบบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ในสารละลายท pH ตางๆ ดงรปท 4.10 จะพบวา ยาปฏชวนะ ciprofloxacin จะอยในรปแบบของ zwitterions เมอสารละลายม pH อยในชวงระหวาง 6.1-8.7 ทาใหมลกษณะความสมพนธของสดสวนรปแบบของยาปฏชวนะ ciprofloxacin กบ pH ของสารละลาย มลกษณะเปนรปโคงระฆงควา เหมอนกบ ความสมพนธระหวางคาสมประสทธการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin (Kd) กบ pH ของสารละลาย แมวาทจดสงสดของคาสมประสทธการดดซบจะเบยงเบนไปทางทเปนกรด ซงไมใช pH เดยวกนกตาม คาดวาเปนเพราะลกษณะพนผวของถานจากกกากกาแฟทมหมฟงกชนนอลทเปนดางมากกวากรด ในสารละลายทม pH เปนกลาง (pH 7) พนผวของถานจากกากกาแฟจะมประจเปนลบ ทาใหดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทอย

0

2

4

6

8

10

0 2 4 6 8 10 12

Kd

pH

CG350

CG500

CGM350

CGM500

สำนกหอ


52 ในรปของ zwitterions ไดไมดนก แตเมอ pH ของสารละลายเปนกรดเลกนอย ( pH ประมาณ 6)

พนผวของถานทเตรยมจากกากกาแฟทเปนดางบางสวน จะจบกบโปรตอนในสารละลาย ทาใหพนผวของถานมประจทเปนกลางมากขน จงสามารถดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ไดมากกวาในสารละลายทม pH เปนกลาง

รปท 4.10 สดสวนของรปแบบยาปฏชวนะ ciprofloxacin เมออยในสารละลายท pH ตางๆ

ทมา : Wu et al. (2010)

4.1.7 การศกษาความสามารถในการคายซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ในการศกษาความสามารถในการคายซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จะใหถานจาก

กากกาแฟปรมาณ 20.0 mg ดดซบสารละลายยาปฏชวนะ ciprofloxacin ความเขมเขมขน 2 ppm ในสารละลาย 0.01 M NaCl จนเขาสสมดลการดดซบกอน จากนนจงแยกตวอยางถานออก มาใสในสารละลายทเปนตวชะ 3 ชนด ไดแก สารละลาย 0.01 M NaCl (pH 6), นาปราศจากไอออน ( pH

ประมาณ 6) และ สารละลาย 0.01 M EDTA (ปรบใหม pH เปน 6 ดวยสารละลาย 0.1 M NaOH)

แลวเกบสารละลายมาวดคาการดดกลนแสง เพอวเคราะหหาปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทคายออกมาจากถาน ทเตรยม จากกากกาแฟ ในชวงเวลาตางๆ จนการคายซบยาเขาสสมดล จากการศกษาพบวา ตวอยางถานทกชนด มสมดลในการคายซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin อยทประมาณ 48 ชวโมง (2 วน) โดยสารละลายทสามารถชะยาปฏชวนะ ciprofloxacin ออกมาจากถานไดมากทสด คอ สารละลาย EDTA รองลงมา คอ สารละลาย NaCl และสดทาย คอ นา DI ปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทถกชะออกมาจากตวอยางถานแตละชนด ดวยสารละลายชนดตางๆ แสดงดงรปท 4.11 – 4.14

สำนกหอ


53

รปท 4.11 ปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทถกชะออกมาจากถาน CG350 ดวยสารละลายชนด

ตางๆ

รปท 4.12 ปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทถกชะออกมาจากถาน CG500 ดวยสารละลายชนด

ตางๆ

67.59

(13.41 %)50.08

(9.94 %)

118.71

(23.57 %)

0

200

400

600

1

C e(μg/L)

0.01 M NaCl DI 0.01 M EDTA

85.90

(8.05 %)

59.74

(5.60 %)

128.60

(12.06 %)

0

500

1000

1

C e(μg

/L)


ปรมาณยาทถกดดซบไว


สำนกหอ


54

รปท 4.13 ปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทถกชะออกมาจากถาน CGM350 ดวยสารละลายชนด

ตางๆ

รปท 4.14 ปรมาณยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทถกชะออกมาจากถาน CGM500 ดวยสารละลายชนด

ตางๆ

เมอพจารณาความสามารถในการคายซบของตวอยางถานทเตรยมจากกากกาแฟแตละชนดแลว พบวามความคลายคลงกน โดยสารละลาย 0.01 M EDTA จะสามารถชะยาปฏชวนะ ciprofloxacin ออกมาจากถานจากกากกาแฟไดมากทสด รองลงมา คอ สารละลาย 0.01 M

NaCl และสดทาย คอ นาปราศจากไอออน (DI) ทเปนเชนนเปนเพราะสารละลาย EDTA ม

52.36

(11.76 %)

50.41

(11.32 %)

80.10

(17.99 %)

0

100

200

300

400

500

1

C e(μg

/L)



สำนกหอ


55 คณสมบตเปนสารอนทรยทสามารถจบกบประจบวกของธาตตางๆไดด (chelating agent) เนองจากมหมฟงกชนนอลทสามารถแตกตวใหโปรตอนได ซงโครงสรางโมเลกลของ EDTA แสดงดงรปท 4.15

รปท 4-22 โครงสรางโมเลกลของ EDTA

ทมา : Heimbach et al. (2000)

โดยหมฟงกชนนอลตางๆของ EDTA นนมการแตกตวเพอใหโปรตอน ใน pH ทแตกตางกน ทาใหโมเลกลของ EDTA มสภาพเปนประจทแตกตางกนในชวง pH ตาง ซงแสดงดงตารางท 4.4

ตารางท 4.4 pH ททาใหเกดการแตกตวใหโปรตอน (pKa) ของ EDTA

รปแบบประจของ EDTA pH

H6Y2+ H5Y

1+ pKa1 (CO2H) = 0.0

H5Y1+ H4Y pKa2 (CO2H) = 1.5

H4Y H3Y1- pKa3 (CO2H) = 2.00

H3Y1- H2Y

2- pKa4 (CO2H) = 2.69

H2Y2- HY3- pKa5 (NH+) = 6.13

HY3- Y4- pKa6 (NH+) = 10.37

*หมายเหต : Y คอ โครงสรางโมเลกลของ EDTA และ H คอ ไฮโดรเจนของหมคารบอกซลกและหมอะมโนในโมเลกลของ EDTA

โดยในการทดลองจะปรบ pH ของสารละลาย 0.01 M EDTA และสารละลายอนๆ ใหม pH ประมาณ 6 จงทาใหโครงสรางโมเลกลของ EDTA อยในรปของ H2Y

2- และ HY3- ซงม

สำนกหอ


56 ประจโดยรวมของโมเลกลเปนลบ จงสามารถเขาแยงจบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทอยในรปของประจบวก และ zwitterions บนพนผวของถานได นอกจากนยงอาจเขาจบกบพนผวถานในบรเวณทเปนประจบวกไดอกดวย จงทาใหยาปฏชวนะ ciprofloxacin สามารถถกตรวจวดไดมากทสด เมอใชสารละลาย EDTA เปนตวชะ สาหรบสารละลาย NaCl นน เปนเกลอทสามารถแตกตวได 100 %

จงแตกตวใหทง Na+ ทเปนประจบวกและ Cl- ทเปนประจลบ โดยในการทดลองน จะใช NaCl เปนตวทาละลายในการเตรยมสารละลายยา ciprofloxacin อยแลว เพอรกษา ionic strength ของสารละลาย จงทาใหสามารถชะยาปฏชวนะ ciprofloxacin ออกมาจากพนผวของถานไดไมมากนก ซงอาจเกดจาก Cl- เขาจบกบโครงสรางของยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทเปนในรปประจบวก หรอเกดการแทนทยาของ Na+ บนผวของถาน ในขณะทนาปราศจากไอออน ไมมไอออนของธาตใดอยเลย การชะยาปฏชวนะของนาปราศจากไอออน อาศยเพยงแรงกลทางกายภาพ ทเกดจากการเขยาเทานน จงทาใหสามารถชะยาปฏชวนะ ciprofloxacin ออกมาไดนอยทสด นอกจากนเมอพจารณาปรมาณยาทถกชะออกมา จะเหนวามปรมาณคอนขางนอย แมวาตวชะจะเปนสารละลาย EDTA กตาม ซงแสดงวาแรงกระทาระหวางโมเลกลของยากบพนผวของตวอยางถาน มความแขงแรง ทาใหยาถกชะออกมาไดนอย โดยเฉพาะถาน CG500 ซงมพนทผวมากและมขนาดรพรนเลก

4.2 วจารณผลการทดลอง งานวจยในอดตทผานมา ยงไมพบวามงานวจยใดททาการศกษาเกยวกบการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ดวยถานทเตรยมจากกากกาแฟมากอน ดงนนจะขอกลาวถงงานวจยอนๆทศกษาในเรองการดดซบทใกลเคยงกน เพอใชในการอธบายผลการทดลอง ในการวเคราะหขนาดรพรนของตวอยางถาน เมอเทยบกบงานวจยอนอยาง Haohan,

(2007) ซงเตรยมถานโดยเผากากกาแฟภายใตภาวะทใหกาซไนโตรเจน ในปรมาณ 300 mL/min ทอณหภม 550ºC เปนเวลา 20 นาท เมอวเคราะหขนาดรพรนแลว พบวา มขนาดเฉลย 4.4 μm หรอ 44,000 Å ซงมขนาดใหญกวาถานทเตรยมจากกากกาแฟในงานวจยนทมขนาดรพรนเฉลยใหญทสดทประมาณ 200 Å เทานน และเมอเปรยบเทยบพนทผวจาเพาะของตวอยางกบงานวจยของ Mi-

Hwa et al. (2010) ซงวเคราะหพนทผวจาเพาะของเมลดกาแฟดบกบเมลดกาแฟทสกดไขมนออกดวยสารละลาย NaOH พบวา เมลดกาแฟปกตมพนทผวจาเพาะ 120 m2/g สวนเมลดกาแฟทสกดไขมนออกมพนผวจาเพาะทเพมมากขนตามความเขมขนของ NaOH ทใช โดยทความเขมขน 5 M มพนทผวจาเพาะสงถง 173.2 m2/g ซงมากกวาตวอยางถานในงานวจยน ซงคาดวาการสกดไขมนดวยสารละลาย NaOH เปนวธทคลายกบการกระตนดวยดาง ซงจะกาจดสารอนทรยในเมลดกาแฟ

สำนกหอ


57 ไดมากชนด ทาใหพนทผวจาเพาะของเมลดกาแฟเพมขน ตางจากงานวจยนทสกดไขมนออกดวยเมทธานอล ซงจะละลายเฉพาะสารอนทรยทมขว (polar) และไมมขว (non polar) บางชนดเทานน

เมอเปรยบเทยบความสามารถในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin กบตวดดซบอนๆบางชนด พบวาถานทเตรยมจากกากกาแฟมความสามารถในการดดซบคอนขางดกวา โดย Wu et

al. (2010) และ Wang et al. (2010) ไดใชแรดน montmorillonite ในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขน 1,500 ppm ท pH 3-8 ซงสามารถดดซบยาไวไดเพยง 300-330 ppm

หรอเพยง 5 % เทานน แตเมอเปรยบเทยบกบงานวจย ทมการกระตนหรอปรบปรงตวดดซบ เชนงานของ Khoder et al. (2010) ทใชถานไมกมมนตทถกตรงในเมด zinc-pectinate ในการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ในมลของหน สามารถดดซบยาไดถง 70 % แสดงใหเหนวา การกระตนหรอปรบปรงตวดดซบ จะสงผลตอความสามารถในการดดซบ ดงนนจงมความเปนไปไดทจะพฒนาถานทเตรยมจากกากกาแฟใหมประสทธภาพดขนตอไปในอนาคต

ในการศกษาน ตวอยางถานเกอบทกชนดยกเวนถาน CGM350 มไอโซเทอรมทสามารถอธบายดวยสมการของแลงเมยรไดดกวาสมการของฟรนดลช และเมอเปรยบเทยบคา qm หรอปรมาณยาสงสดทถกดดซบบนผวของตวดดซบ ทคานวณจากสมการของแลงเมยร ของถานเหลานจะพบวาถานทเตรยมจากกากกาแฟจะมคา qm คอนขางสง เมอเทยบกบตวดดซบชนดอนๆ ดงตารางท 4.5

ตารางท 4.5 คา qm ของตวดดซบชนดตางๆ

ตวดดซบ qm (μg/mg) ทมา Modified coal fly ash 1.547 Zhang et al. (2011)

Kaolinite 7.952 Mackay and Seremet (2008)

Aluminum hydroxide 13.59 Gu and Karthikeyan (2005)

Goethite 19.88 Zhang and Huang (2007)

CG500 (งานวจยน) 54.64 -

พฤตกรรมการดดซบยาในกลม quinolones ของถานทเตรยมจากวสดธรรมชาต เชนถานกมมนตจากกานบวซงกระตนดวยกรดฟอสฟอรก และนามาดดซบ norfloxacin ซงเปนยาปฏชวนะในกลมเดยวกบ ciprofloxacin ทใชในงานวจยน กพบวามไอโซเทอรมทสามารถอธบายดวยสมการของแลงเมยรไดดกวาเชนกน โดยมคา R2 = 0.99 (Weifeng et al., 2010)

สำนกหอ


58 สาหรบ ถาน CGM350 ซงมไอโซเทอรมทสามารถอธบายดวยสมการของฟรนดลชไดดกวาสมการของแลงเมยร คาดวานาจะเปนเพราะสมบตทางกายภาพทแตกตางจากตวอยางถานอนๆ เชน คา pHPZC และ หมฟงกชนนอลทเปนกรด-ดาง ทาใหพฤตกรรมในการดดซบเปลยนแปลงไป แมวาจะเปนถานทเตรยมจากกากกาแฟเหมอนกนกตาม

ในการศกษา sorption edge พบวาถานทเตรยมจากกากกาแฟทกชนด ดดซบยาไดดท pH

ใกลเคยงกบคา pHPZC ของตวอยางถานซงอยในชวงประมาณ pH 6 โดยมกราฟความสมพนธเปนรประฆงควา นอกจากนคา Kd ทไดจากการทดลองยงมความสอดคลองกบสมบตทางกายภาพของถานทเตรยมจากกากกาแฟแตละชนดดวย โดยถาน CG500 ทมพนทผวจาเพาะมากทสดและมขนาดรพรนเฉลยเลกทสด จงมคา Kd มากทสด ในขณะทตวอยางถานชนดอนๆนน ม Kd คานอยกวาลดหลนไปตามพนทผวจาเพาะ

ในการศกษาการคายซบนน ไดเลอกใชสารละลายทเปนตวชะ 3 ชนด ไดแก นา DI หรอ นาปราศจากไอออน ใชเปนการทดลองชดควบคม สารละลาย 0.01 M NaCl ใชเปนตวแทนของสภาวะทมไอออนบวกและลบในธรรมชาต และสารละลาย 0.01 M EDTA ทมความสามารถในการจบกบประจบวกไดด ( chelating agent) ใชเปนตวแทนของสาร chelating agent ในธรรมชาต เชน สารฮวมก เพอดความแขงแรงของอนตรกรยาระหวางถานและยาทถกดดซบ เชนเดยวกบงานของ Pils and Laird (2007) และ Gu et al. (2006) ซงจากการทดลองพบวา ในทกตวอยางถาน มการคายซบเกดขนมากทสด เมอใชสารละลาย 0.01 M EDTA เปนตวชะ ทงนคาดวาเกดจากสมบตของ EDTA ทมคณสมบตเปน chelating agent ทาใหสามารถเกดการแยงจบกบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทอยในรปประจบวกได จงสามารถชะยาออกมาอยในสารละลายไดมากทสด ในขณะทสารละลาย 0.01 M NaCl ทใชในการควบคม ionic strength ของระบบ สามารถชะยาปฏชวนะ ciprofloxacin ออกมาไดมากเปนอนดบทสอง เนองจาก NaCl สามารถแตกตวไดเปนไอออนบวกของ Na+ และไอออนลบของ Cl- ทาให Na+ เขาไปแทนทยาทถกดดซบบนพนผวถานดวยกลไกการแลกเปลยนไอออน (โดยปกตแลวงานวจยทวไป นยมใชสารละลาย CaCl2 ในการควบคม ionic strength แตเนองจากยาปฏชวนะ ciprofloxacin สามารถเกดสารประกอบเชงซอนกบไอออนของโลหะทมประจ +2 ไดด เพอหลกเลยงปญหาขางตน จงเลอกใชสารละลาย NaCl แทน)

ในกรณของการใชนา DI เปนตวชะ เนองจากนา DI ปราศจากไอออนใดๆ การชะจงอาศยเฉพาะการแพรของยาและแรงกลทเกดจากการเขยาเทานน จงสามารถชะยาออกมาไดนอยทสด แตอยางไรกตามปรมาณทยาถกชะโดยสารละลายทง 3 ชนดนไมแตกตางกนมากนก จงเปนไปไดวายาทถกดดซบดวยกลไกการแลกเปลยนไอออน จะมเพยงเลกนอยเทานน จากการเปรยบเทยบการคายซบของถานแตละชนด พบวา ถานทเตรยมทอณหภมตากวา จะมปรมาณของยาถกชะออกมา

สำนกหอ


59 มากกวา ทเปนเชนนคาดวา เกดจากขนาดและความคดเคยวของรพรน เชน ถาน CG500 มขนาดรพรนเฉลยเลกทสด ซงเปนไปไดวาจะมความคดเคยวของรพรนมากตามไปดวย จงเปนการยากทตวชะตางๆจะสามารถชะยาออกมาได นอกจากนปรมาณยาทถกชะออกมามากทสดกมเพยง 23.34 %

(ยาทคายซบจากถาน CG350) ซงนอยมาก จงเปนไปไดวา นอกจากความคดเคยวของรพรนแลว อนตรกรยาระหวางยาปฏชวนะกบพนผวของถาน กคอนขางมความแขงแรงดวย

จากการพจารณาขางตน ถานทเตรยมจากกากกาแฟ สามารถใชเปนตวดดซบในการกาจดยาปฏชวนะ ciprofloxacin ได โดยการเตรยมถานเปนปจจยสาคญในการกาหนดคณสมบตของถาน ถานทเตรยมทอณหภมสงกวา จะมลกษณะทางกายภาพ ทเหมาะสมตอการดดซบมากกวา เพราะมพนทผวจาเพาะเพมขน มขนาดรพรนเฉลยทเลกลง โดยเฉพาะถาน CG500 ทมคณสมบตดทสด สามารถดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ไดถง 50 % ทความเขมขน 2 ppm เมอใชถานเพยง 20 mg

อกทงมปรมาณยาหลดออกจากการชะนอยมาก เมอเทยบกบทถกดดซบไว จากการทบทวนเอกสารขางตน จะเหนวายาปฏชวนะทปนเปอนในนาทงมกจะมปรมาณนอยในระดบ ppb ดงนนถานทเตรยมจากากกาแฟ อาจจะสามารถดดซบยาไดทงหมด แตทงนตองคานงถงสภาวะในการกาจดดวย เชน pH เพราะจะสงผลตอความสามารถในการดดซบของถาน ในขณะทการสกดไขมนออกดวยเมทธานอลกอนเผา จะไมเหนผลทชดเจนตอการดดซบยาของถานทเตรยมในอณหภมตา แตจะแตกตางกนมากในถานทเตรยมในอณหภมสง ในกรณหลงนคาดวาเกดจากการทเมทธานอลชะเอาสารอนทรยบางชนดทมโมเลกลขนาดเลกออก ทาใหเมอเผาทอณหภมสง สารอนทรยเหลานทควรจะเกดกระบวนการ carbonization แลวกลายเปนคารบอนไดออกไซดและนา จงมปรมาณลดลง ถานทผลตไดจงมพนทผวจาเพาะลดลง ดงนนการสกดเอาไขมนออกจากกากกาแฟกอนเตรยมถาน จงไมมความจาเปนตอการเตรยมถานเพอใชเปนตวดดซบยา

สำนกหอ


60

บทท 5 สรปผลการทดลอง

ในการศกษาสมบตทางกายภาพของตวอยางถานทเตรยมจากกากกาแฟ พบวาถาน CG350

และถาน CGM350 จะมพนผว 3.85 และ 2.64 m2/g ตามลาดบ มปรมาณคารบอนทงหมด 54.59 และ 51.63% w/w ตามลาดบ ประกอบดวยหมฟงกชนนอลทเปนกรด 1.47 และ 1.34 mmol/g โดยเปนหมคารบอกซลก 0.1 และ 0.38 m2/g ตามลาดบ และหมฟงกชนนอลทเปนดาง 1.66 และ 3.29 m2/g ตามลาดบ และม pHPZC เทากบ 6.1 และ 6.9 ตามลาดบ ในขณะทถาน CG500 และถาน CGM500 จะมพนผว 124.50 และ 5.20 m2/g ตามลาดบ มปรมาณคารบอนทงหมด 60.92 และ 53.28 % w/w ตามลาดบ ประกอบดวยหมฟงกชนนอลทเปนกรด 1.35 และ 1.03 mmol/g โดยเปนหมคารบอกซลกเทากน 0.07 mmol/g และหมฟงกชนนอลทเปนดาง 1.59 และ 1.56 mmol/g ตามลาดบ และม pHPZC เทากบ 6.0 และ 6.3 ตามลาดบ เมอทาการหา sorption edge พบวาตวอยางถานทกชนดสามารถดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ไดดทสดท pH ประมาณ 6 โดยมกราฟความสมพนธเปนรปโคงระฆงควา สาหรบการศกษาสมดลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin พบวาตวอยางถานทกชนด มระยะเวลาเขาสสมดลท 24 ชวโมง โดยถาน CG350 และถาน CGM350 มความสามารถในการดดซบเทากนประมาณ 20 % ในขณะทถาน CG500 และถาน CGM500 มความสามารถในการดดซบประมาณ 50% และ 35% ตามลาดบ

ในการศกษา ไอโซเทอรมของการดดซบ ยาปฏชวนะ ท pH ของสารละลาย สวนใหญสามารถอธบายไดดโดยใชสมการของแลงเมยร โดยถาน CG350 ม qm เทากบ 43.67 μg/mg และคา b เทากบ 7.21 x 10-4 mL/mg สาหรบถาน CG500 และ CGM500 สามารถอธบายไดดโดยใชสมการขอแลงเมยรเชนกน โดยมคา qm เทากบ 54.64 และ 52.35 μg/mg ตามลาดบ และคา b เทากบ 5.65 x

10-3 และ 2.19 x 10-3 mL/mg ตามลาดบ มเพยงถาน CGM350 เทานน ทสามารถอธบายไดดโดยใชสมการของฟรนดลช โดยมคา nF เทากบ 1.44 และคา KF เทากบ 0.11

ในการศกษาการคายซบพบวา ตวอยาง ถานทกชนด สามารถคายซบยาปฏชวนะไดดทสด เมอใช EDTA เปนตวชะ เนองจากมแรงกระทาทแตกตางกนระหวางประจ ซงการคายซบทเกดขนมปรมาณของยาหลดออกมานอยมาก เมอเทยบกบปรมาณทถกดดซบไว

สำนกหอ


61

ดงนนโดยสรปแลว ถานททาการทดสอบครงน โดยเฉพาะอยางยง ถาน CG500 เหมาะสมทจะนาไปใชเปนตวดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ในระบบบาบดนาเสยของชมชนได จากการทบทวนเอกสาร มรายงานวา ความเขมขนของยาปฏชวนะในกลม quinolones ตามแหลงนาธรรมชาต อยในชวง 2.30 ng/L ถง 405 μg/L ซงความเขมขนดงกลาวอยในระดบ ppb เทานน จากคา qm ของถาน CG500 มคา 54.64 μg/mg ดงนนถานดงกลาวจงนาจะสามารถดดซบยาไดทงหมด แตทงนตองคานงถงภาวะทเหมาะสมดวย เชน pH ขอเสนอแนะ

1. ควรมการทดลองเตรยมถานจากกากกาแฟทอณหภมสงขน นาจะไดถานทมคณสมบตทางกายภาพทดขน

2. ถานทเตรยมได หากนาไปกระตนดวยกรดหรอดาง นาจะไดถานกมมนตทมประสทธภาพในการดดซบ

3. ในการทดสอบการคายซบ ควรมการทดลองใชสารละลายกรดหรอดางในการชะ เพอดความเปนไปไดในการนาถานกลบมาใชใหมอกครง

4. ควรมการทดสอบการดดซบยาปฏชวนะชนดอนๆ

สำนกหอ


62

รายการอางอง

กมลชย ตรงวานชนาม. 2543. การใชยาตานจลชพในสตว. สานกพมพมหาวทยาลยเกษตรศาสตร. หนา 1-32, 108-116.

กาญจนมน ศรวศาลภพ, ณรงคชย ปญญานนทชย และ ธนรฐ สวสดชย. 2547. คณรเรองกาแฟดแค

ไหน...?. สานกพมพดอกหญากรป. พมพครงท 2. กรงเทพฯ. หนา 1-3. จารภรณ ศรประเสรฐ. 2540. การวเคราะหหาปรมาณคาเฟอนในกาแฟสาเรจรป (ชนดนา) บรรจ

กระปอง. โครงการฝกหดการวจย, สถาบนราชภฎเพชรบร. ชอทพยวรรณ พนธแกว. 2551. กาแฟเพอสขภาพ. สานกพมพตนธรรม. กรงเทพฯ. หนา 12-13. มาลยพร ดวงบาล. 2552. การผลตสารตานอนมลอสระกรดแกลลกจากกากกาแฟสดทเหลอใชโดย

เอนไซมแทนเนส. รายงานการวจย, มหาวทยาลยราชภฏนครสวรรค. วนย ผลทวนกล. 2544. การศกษาพฤตกรรมการดดซบของแบเรยมและเรเดยมบนพนผวของ

แมงกานสออกไซด. วทยานพนธปรญญาโท, มหาวทยาลยศลปากร. ศรภาค สขใจมตร. 2550. การดดซบตะกวไอออนบนถานกมมนตทเตรยมจากเถาแกลบดา.

วทยานพนธปรญญาโท, มหาวทยาลยศลปากร. สวฒน วมลวฒนาภณฑ 2542. ตาราเภสชวทยา เลมท3. คณะแพทยศาสตรศรราชพยาบาล

มหาวทยาลย. หนา 1-61.

สานกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต. 2544. ถาน : การผลตทถกวธและประโยชน (Charcoal : Small Scale Production and Use). กรงเทพฯ. 112 หนา.

อรณ สาระยา, อโนชา อทยพฒน และ มาลน จลศร. 2537. ยาตานแบคทเรยใหม. หนา 77-99. ใน พจนย สรยะวงศ. ความกาวหนาของยาและสมนไพรตานจลชพ.มหาวทยาลยมหดล, กรงเทพฯ.

อโนชา อทยพฒน และ นงลกษณ สขวาณชยศลป. 2543. เภสชวทยา เลม 2. นวไทยมตรการพมพ. พมพครงท 2. กรงเทพฯ.

AAFP. 2000. New classification and update on the quinolone antibiotics. The American academy

of family physician. North Carolina. Available source :

http://www.aafp.org/afp/20000501/2741.html/, August 20, 2010.

Adriana, S.F., L.S. Oliveira, M.E. Ferreira. 2009. Kinetics and equilibrium studies of methylene

blue adsorption by spent coffee grounds. Desalination 249 : p.267-272.

สำนกหอ


63 Alihosseini, A., V. Taghikhani, A.A. Safekordi and D. Bastani. 2010. Equilibrium sorption of

crude oil by expanded perlite using different adsorption isotherms at 298.15 k. Int. J.

Environ. Sci. Tech. 7(3) : p.591-598.

Andrzejewska, A., A. Krysztafkiewicz and T. Jesionowski. 2007. Treatment of textile dye

wastewater using modified silica. Dyes and Pigments 75 : p.116-124.

Ayyappan, R., A.C. Sophia, K. Swaminathan, S. Sandhya. 2005. Removal of Pb(II) from aqueous

solution using carbon derived from agricultural wastes. Process Biochemistry 40 :

p.1293-1299.

Brown, K.D., J. Kulis, B. Thomson, T.H. Chapman and D.B. Mawhinney. 2006. Occurrence of

antibiotic in hospital, residential, and dairy effluent, municipal wastewater, and the Rio

Grande in New Mexico. Science of the Total Environment 366 : p.772-783.

Chen, W.R. and C.H. Huang. 2009. Transformation of tetracyclines mediated by Mn(II) and

Cu(II) ions in the presence of oxygen. Environ. Sci. Technol. 43 : p.401-407.

Ching-Erh, L., Y. Deng, W. Liao, S. Sun, W. Lin and C. Chen. 2004. Electrophoretic behavior

and pKa determination of quinolones with a piperazinyl substituent by capillary zone

electrophoresis. Journal of Chromatography A. 1051 : p.283-290.

Gartiser, S., E. Urich, R. Alexy and K. Kummerer. 2007. Ultimate biodegradation and elimination

of antibiotics in inherent tests. Chemosphere 67: p.604-613.

Gavin, J., D.A. Sabatini, C.T. Chiou, D. Rutherford, A.C. Scott and H.K. Karapanagioti. 2005.

Evaluating phenanthrene sorption on various wood chars. Water Research 39 : p.549-

558.

Ge, L., C. JingWen, Z. SiYu, C. XiYun, W. Zhuang and W. ChunLing. 2010. Photodegradation

of fluoroquinolone antibiotic gatifloxacin in aqueous solutions. Chinese Science Bullatin

Vol.55 (15) : p.1495-1500.

Giger, W., C.A. Alfredo, M.G. Eva, E.K. Hans-Peter, S.M. Christa, M. Eva, S. Hansrudolf and J.-

F.S Marc. 2003. Occurrence and fate of antibiotics as trace Contaminants in wastewaters,

Sewage Sludges, and Surface Waters. Chimia 57 : p.485-491.

Gu, C., K.G. Karthikeyan, S. D. Sibley and J.A. Pedersen. 2007. Complexation of the antibiotic

tetracycline with humic acid. Chemosphere 66 : p.1494-1501.

สำนกหอ


64 Gu, C. and K.G. Karthikeyan. 2005. Sorption of antimicrobial ciprofloxacin to aluminum and iron

hydroxide. . Environ. Sci. Technol. 39 : p.9166.

Haohan, M. 2007. Efficiency of chromium adsorption by used coffee grounds. M.SC. Appropriate

technology of resources and environmental development, Faculty of graduate studies,

Mahidol University.

Heimbach, J., S. Rieth, F. Mohamedshah, R. Sresinski, P. Samuel-Fernando, T. Sheehan, R.

Dickmann and J. Borzelleca. 2000. Safety Assessment of Iron EDTA [Sodium Iron (Fe3+)

EthylenediaminetetraaceticAcid]: Summary of Toxicological, Fortification and Exposure

Data. Food and Chemical Toxicology 38 : p.100.

Ingerslev, F., L. Torang, M.L. Loke, B.H. Sorensen and N. Nyholm. 2001. Primary

biodegradation of veterinary antibiotics in aerobic and anaerobic surface water simulation

system. Chemosphere 44 : p.865-872.

Ke, S., K. Ro, M. Guo, J. Novak, H. Mashayekhi and B. Xing. 2011. Sorption of bisphenol A,

17α-etradiol and phenanthrene on thermally and hydrothermally produced biochars.

Biosource Technology 102 : p.5759-5760.

Kemper, N. 2008. Veterinary antibiotics in the aquatic and terrestrial environment. Ecological

indicators. 8 : p.281-288.

Khoder, M., N. Tsapis, V. Domergue-Dupont, C. Gueutin and E. Fattal. 2010. Removal of

residual colonic ciprofloxacin in the rat by activated charcoal entrapped within zinc-

pectinate beads. European Journal of Phamaceutical Science. 41: p.281

Kummerer, K. 2009. Antibiotic in the aquatic environment – A review – Part I. Chemosphere 75 :

p. 417-434.

Lin, C.E., Y.J. Deng, W.S. Liao, S.W. Sun, W.Y. Lin and C.C. Chen. 2004. Electrophoretic

behavior and pKa determination of quinolones with a piperazinyl substituent by capillary

zone electrophoresis. Journal of Chromatography A, 1051 : p.283-290.

Mackay, A.A. and D.E. Seremet. 2008. Probe compounds to quantify cation exchange and

complexation interactions of ciprofloxacin with soil. Environ. Sci. Technol. 42 : p.8276.

Martinez, J.L. 2009. Environmental pollution by antibiotics and by antibiotic resistance

determinants. Environmental Pollution. 157 : p. 2893-2902.

สำนกหอ


65 Mi-Hwa, B., C.O. Ijagbemi, S. O, D. Kim. 2010. Removal of Malachite Green from aqueous

solution using degreased coffee bean. Journal of Hazardous Materials 176 : p. 820-828.

Nabais, J.M.V., P. Nunes, P.J.M. Carrott, M.M.L.R. Carrott, A.M. Garcia and M.A. Diaz-Diez.

2008. Production of activated carbons from coffee endocarp by CO2 and steam activation.

Fuel Processing Technology 89 : p.262-268.

Nabais, J.M.V., C.E.C. Lagihas, P.J.M. Carrott and M.M.L.R. Carrott. 2011. Production of

activated carbons from almond shell. Fuel Processing Technology 92 : p.234-240.

Orians, K. 2010. Montmorillonite structure. Avialable source :

http://www.chem.ubc.ca/courseware/301/PDFfiles/Lecture19_Addition.pdf, August 26,

2010.

Pils, J.R.V. and D.A. Laird. 2007. Sorption of tetracycline and chlorocycline on K- and Ca-

saturated soil clays, humic substances and clay-humic complexes. Environ. Sci. Technol.

41 : p.1928.

Prahas, D., Y. Kartika, N. Indraswati, S. Ismadji. 2008. Activated carbon from jackfruit peel

waste by H3PO4 chemical activation: Pore structure and surface chemistry

characterization. Chemical Engineering Journal 140 : p.32-42.

Schroeder, P.A. 2006. The Geochemistry of clay minerals. The University of Georgia Department

of Geology. Available source : http://www.gly.uga.edu/schroeder/geol6550, August 9,

2010.

Sigma-Aldrich. 2010. Ciprofloxacin material safety data sheet. Sigma-Aldrich Corporation. Saint

Louis, USA.

Silva, M.A., S.A. Nebra, M.J. Machado Silva and C.G. Sanchez. 1997. The use of biomass

residues in the Brazilian soluble coffee industry. Biomass and Bioenergy. 14 : p.457-467.

Tokimoto, T., N. Kawasaki, T. Nakamura, J. Akutagawa and S. Tanada. 2005. Removal of lead

ions in drinking water by coffee grounds as vegetable biomass. Journal of Colloid and

Interface Science. 281 : p.56-61.

UCS. 2001. Statement on Hogging It!: Estimates of Antimicrobial Abuse in livestock. Union of

concern scientist. USA.

สำนกหอ


66 Wang, C., Z. Li, W. Jiang, J. Jean and C. Liu. 2010. Cation exchange interaction between

antibiotic ciprofloxacin and montmorillonite. Journal of Hazardous Material. 183 : p.309-

311.

Wang, M., Z. Huang, G. Liu and F. Kang, 2011. Adsorption of dimethyl sulfide from aqueous

solution by cost-effect bamboo charcoal. Journal of Hazard Materials 190 : p.1009-1015.

Wang, Y.J., D.A. Jia, R.J. Sun, H.W. Zhu and D.M. Zhou. 2008. Adsorption and cosorption of

tetracycline and copper(II) on montmorillonite as affected by solution pH. Environ. Sci.

Technol. 42 : p.3254-3259.

Wu, Q., Z. Li, H. Hong, K. Yin and L. Tie. 2010. Adsorption and intercalation of ciprofloxacin on

montmorillonite. Applied clay science. Applied Clay Science. 50 : p.205.

Yuan, C., G. Sheng, C.A. Chiou and B. Xing, 2004. Compositions and sorption properties of crop

residue-derived chars. Environ. Sci. Technol. 38 : p.4649-4655.

Zhang, C., G. Qiao, F. Zhao and Y. Wang. 2011. Thermodynamic and kinetic parameter of

ciprofloxacin adsorption onto modified coal fly ash from aqueous solution. Journal of

Molecular Liquid. 163 : p.55.

Zhang, H. and C.H. Huang. 2007. Adsorption and oxidation of fluoroquinolone antibacterial

agents and structurally related amines with goethite. Chemosphere 66 : p.1502.

สำนกหอ


ภาคผนวก ก ตารางและรป

สำนกหอ


68

รปผนวกท ก.1 ลกษณะพนผวของถานทเตรยมจากกากกาแฟทกาลงขยาย 250 เทา ก) ถาน CG350 ข) ถาน CG500ค) ถาน CGM350 ง) ถาน CGM500

ก ข

ค ง

สำนกหอ


69

รปผนวกท ก.2 ลกษณะพนผวของถานทเตรยมจากกากกาแฟทกาลงขยาย 1,000 เทา ก) ถาน CG350 ข) ถาน CG500ค) ถาน CGM350 ง) ถาน CGM500

ก ข

ค ง

สำนกหอ


70

สมดลการดดซบ

รปผนวกท ก.3 กราฟ Standard calibration curve ของสารละลายยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความยาวคลน 273 nm

สำนกหอ


71

ตารางผนวกท ก.1 ขอมลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ความเขมขน 2.0 ppm ของถานทเตรยมจากกากกาแฟทเวลาตาง ๆ เวลา

(ชวโมง) AVG

CG350 SD

CG350 AVG

CG500 SD

CG500 AVG

CGM350 SD

CGM350 AVG

CGM500 SD

CGM500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 24 19.24 1.68 46.92 1.09 19.24 1.68 36.99 0.20 48 18.50 1.95 47.12 1.11 20.55 1.95 38.32 0.95 72 22.56 1.50 52.28 1.09 21.38 1.50 37.58 1.74 96 20.82 0.61 48.41 2.55 21.67 0.61 38.15 1.10 120 18.92 3.21 47.16 1.79 24.64 3.21 39.44 1.88 144 20.10 1.61 51.37 0.62 21.25 1.61 38.52 0.32 168 20.80 0.95 48.85 0.64 22.85 0.95 39.10 0.51

*หมายเหต AVG หมายถง คาเฉลย Ce หมายถง สารละลายยา ciprofloxacin ในเฟสของเหลว SD หมายถง สวนเบยงเบนมาตรฐาน qe หมายถง สารละลายยา ciprofloxacin ในเฟสของแขง (ถาน)

สำนกหอ


72

ไอโซเทอรม ตารางผนวกท ก.2 ขอมลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขนตางๆ ของถานCG350

AVG cip (Ce)

SD cip (Ce)

AVG cip (qe)

SD cip (qe)

AVG Ce / qe

SD Ce / qe

AVG log Ce

SD log Ce

AVG log qe

SD log qe

236.21 5.85 5.79 0.29 40.90 2.13 2.37 0.01 0.76 0.02 378.57 4.51 8.95 0.23 42.32 1.08 2.58 0.01 0.95 0.01 473.19 8.06 11.13 0.40 42.55 1.52 2.67 0.01 1.05 0.02 639.87 13.22 14.37 0.66 44.60 2.04 2.81 0.01 1.16 0.02 714.27 18.02 15.33 0.90 46.69 2.84 2.85 0.01 1.19 0.03 1005.73 8.92 19.44 0.45 51.76 1.20 3.00 0.00 1.29 0.01 1175.63 8.17 20.92 0.41 56.22 1.11 3.07 0.00 1.32 0.01 1328.83 14.07 21.49 0.70 61.89 2.03 3.12 0.00 1.33 0.01 1767.31 21.84 24.08 1.09 73.48 3.25 3.25 0.01 1.38 0.02 1946.32 22.94 25.47 1.15 76.52 3.38 3.29 0.01 1.41 0.02 2469.78 12.08 27.52 0.60 89.77 1.96 3.39 0.00 1.44 0.01 *หมายเหต AVG หมายถง คาเฉลย Ce หมายถง สารละลายยา ciprofloxacin ในเฟสของเหลว SD หมายถง สวนเบยงเบนมาตรฐาน qe หมายถง สารละลายยา ciprofloxacin ในเฟสของแขง (ถาน)

สำนกหอ


73

ตารางผนวกท ก.3 ขอมลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขนตางๆ ของถานCG500

AVG cip (Ce)

SD cip (Ce)

AVG cip (qe)

SD cip (qe)

AVG Ce / qe

SD Ce / qe

AVG log Ce

SD log Ce

AVG log qe

SD log qe

140.13 3.83 27.78 0.91 5.04 0.03 2.15 0.01 1.44 0.00 172.06 9.64 28.62 0.48 6.01 0.10 2.24 0.02 1.46 0.01 197.84 4.42 29.59 0.22 6.69 0.05 2.30 0.01 1.47 0.00 265.21 25.11 33.10 1.26 8.02 0.31 2.42 0.04 1.52 0.02 326.41 3.55 34.74 0.18 9.39 0.05 2.51 0.00 1.54 0.00 471.43 9.90 36.94 0.49 12.76 0.17 2.67 0.01 1.57 0.01 590.65 10.18 40.19 0.51 14.70 0.19 2.77 0.01 1.60 0.01 732.43 13.95 43.08 0.70 17.01 0.28 2.86 0.01 1.63 0.01 1257.94 14.99 48.91 0.75 25.73 0.39 3.10 0.01 1.69 0.01 1475.29 27.15 49.02 1.36 30.11 0.83 3.17 0.01 1.69 0.01 *หมายเหต AVG หมายถง คาเฉลย Ce หมายถง สารละลายยา ciprofloxacin ในเฟสของเหลว SD หมายถง สวนเบยงเบนมาตรฐาน qe หมายถง สารละลายยา ciprofloxacin ในเฟสของแขง (ถาน)

สำนกหอ


74

ตารางผนวกท ก.4 ขอมลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขนตางๆ ของถาน CGM350

AVG cip (Ce)

SD cip (Ce)

AVG cip (qe)

SD cip (qe)

AVG Ce / qe

SD Ce / qe

AVG log Ce

SD log Ce

AVG log qe

SD log qe


สำนกหอ


75

ตารางผนวกท ก.5 ขอมลการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin ทความเขมขนตางๆ ของถาน CGM500 AVG cip

(Ce) SD cip

(Ce) AVG

cip (qe) SD cip

(qe) AVG Ce / qe

SD Ce / qe

AVG log Ce

SD log Ce

AVG log qe

SD log qe


สำนกหอ


76

Sorption edge ตารางผนวกท ก.6 ขอมล sorption edge ท pH ตางๆ ของถาน CG350

AVG blank SD blank AVG CW SD CW AVG CS

CS/CW (Kd)

AVG pH SD pH

375.56 7.25 353.42 22.77 22.14 0.06 1.10 0.01 380.72 16.03 338.69 11.72 42.02 0.12 1.91 0.01 374.80 11.13 320.28 24.70 54.54 0.17 3.35 0.02 317.33 11.19 238.83 20.75 78.50 0.33 3.99 0.01 371.50 20.87 220.77 21.18 150.73 0.68 5.10 0.19 363.02 10.21 180.77 4.68 182.26 1.01 6.12 0.03 383.30 12.56 327.65 4.22 146.76 0.54 7.05 0.09 380.35 20.40 320.63 4.42 59.72 0.19 7.92 0.05 281.58 41.26 245.82 12.72 35.76 0.15 9.14 0.08 300.74 12.72 257.24 5.11 43.50 0.17 9.82 0.04 346.82 25.90 298.52 19.43 48.30 0.16 10.84 0.07 373.35 21.58 327.25 28.33 46.09 0.14 11.81 0.07

*หมายเหต AVG หมายถง คาเฉลย CW หมายถง สารละลายยา ciprofloxacin ในเฟสของเหลว CS หมายถง สารละลายยา ciprofloxacin ในเฟสของแขง (ถาน) Kd หมายถง CS / CW

สำนกหอ


77

ตารางผนวกท ก.7 ขอมล sorption edge ท pH ตางๆ ของถาน CG500


CS/CW (Kd)

AVG pH SD pH

662.28 5.68 353.34 37.08 308.94 0.87 1.15 0.00 664.86 1.69 346.44 17.28 318.42 0.92 2.02 0.02 672.60 15.81 180.10 21.60 492.50 2.73 3.37 0.01 653.44 24.26 100.99 17.35 552.44 5.47 4.10 0.02 682.92 8.63 76.30 6.76 606.62 7.95 5.05 0.13 698.77 14.69 61.43 8.88 637.34 10.38 5.86 0.06 706.07 1.76 136.32 5.37 569.75 4.18 7.03 0.09 649.02 4.47 265.89 7.48 383.13 1.44 7.79 0.25 675.18 6.16 499.71 5.59 175.48 0.35 8.92 0.15 648.65 9.82 508.23 5.85 140.41 0.28 9.70 0.02 665.97 17.14 563.88 11.82 102.09 0.18 10.99 0.02 667.81 19.66 606.99 35.95 60.82 0.10 11.82 0.04


สำนกหอ


78

ตารางผนวกท ก.8 ขอมล sorption edge ท pH ตางๆ ของถาน CGM350


CS/CW (Kd)

AVG pH SD pH

246.76 10.63 242.26 7.05 4.50 0.02 1.12 0.02 242.95 5.34 222.33 4.02 20.62 0.09 1.98 0.01 243.83 3.17 279.86 3.52 51.37 0.18 3.13 0.01 240.60 6.48 242.95 2.33 80.75 0.33 3.85 0.01 247.93 5.98 200.18 6.35 128.12 0.64 5.08 0.05 241.19 7.19 171.47 1.83 150.09 0.88 6.53 0.19 213.65 9.68 205.45 1.83 136.91 0.67 7.10 0.13 221.27 4.42 137.09 1.52 84.18 0.61 8.57 0.06 202.53 7.81 156.13 1.83 46.40 0.30 9.01 0.02 211.60 11.16 175.17 2.54 36.43 0.21 9.65 0.04 224.79 4.15 212.45 5.29 12.34 0.06 11.17 0.01 264.04 4.57 258.04 23.09 6.00 0.02 11.97 0.02


สำนกหอ


79

ตารางผนวกท ก.9 ขอมล sorption edge ท pH ตางๆ ของถาน CGM500


CS/CW (Kd)

AVG pH SD pH

726.60 10.19 510.68 10.85 251.92 0.49 1.21 0.01 750.89 5.49 419.88 8.31 331.01 0.79 1.90 0.01 749.13 8.79 417.25 18.91 331.88 0.80 3.21 0.01 747.66 7.47 341.08 4.42 406.58 1.19 4.32 0.03 749.82 9.40 267.55 7.03 481.87 1.80 5.71 0.40 718.66 4.42 216.29 8.17 502.37 2.32 6.11 0.05 653.92 11.44 286.01 8.66 367.92 1.29 7.12 0.11 626.10 14.14 340.64 3.98 285.45 0.84 8.44 0.12 623.46 2.64 433.35 9.88 190.11 0.44 8.93 0.19 636.85 21.01 480.22 14.52 156.63 0.33 9.84 0.03 624.05 2.03 538.80 12.95 85.24 0.16 11.35 0.04 633.84 7.29 597.98 6.63 35.86 0.06 12.13 0.03


สำนกหอ


78

การคาย

ซบ

ตารางผ

นวกท

ก.10

ขอมล

การคายซ

บยาปฏช

วนะ c

ipro

floxa

cin ขอ

งถาน

CG3

50 เวล

า AV

G C e

(NaC

l) SD

Ce

(NaC

l) pH

(NaC

l) SD

pH

(NaC

l) AV

G C e

(DI)

SD C

e

(DI)

pH (D

I) SD

pH

(DI)

AVG

C e

(EDT

A)

SD C

e

(EDT

A)

pH

(EDT

A)

SD p

H

(EDT

A)

0 0.

00

0.00

5.

61

0.14

0.

00

0.00

5.

67

0.08

0.

00

0.00

6.

09

0.03

24 86

.71

18.0

2 6.

12

0.18

61

.77

8.44

5.

80

0.06

14

7.34

4.

15

6.16

0.

01

48 11

4.53

13

.33

5.71

0.

24

106.

25

38.0

8 6.

10

0.11

17

8.91

7.

36

6.15

0.

03

72 91

.17

14.4

2 5.

82

0.11

75

.72

33.0

4 6.

03

0.01

16

4.70

10

.91

6.14

0.

01

96 11

6.59

6.

56

6.11

0.

12

71.2

7 45

.90

6.05

0.

03

136.

58

21.4

5 6.

14

0.01

120

132.

10

13.9

6 6.

03

0.18

10

2.09

17

.49

6.03

0.

02

168.

74

9.61

6.

14

0.02

144

101.

73

5.33

6.

03

0.15

72

.28

5.71

6.

02

0.02

12

4.12

9.

03

6.15

0.

01

168

71.1

7 4.

07

6.02

0.

13

57.7

1 6.

08

6.02

0.

01

107.

95

12.4

9 6.

15

0.00

192

67.5

9 6.

95

6.01

0.

10

50.0

8 10

.06

6.05

0.

02

118.

71

14.5

6 6.

15

0.01

*หมายเห

ต AV

G หมายถง ค

าเฉลย

C e ห

มายถง ส

ารละล

ายยา

cipro

floxa

cin ใน

เฟสขอ

งเหลว

SD

หมายถ

ง สวน

เบยงเบ

นมาตรฐาน

qe

หมายถง ส

ารละล

ายยา

cipro

floxa

cin ใน

เฟสขอ

งแขง

(ถาน

)

80

สำนกหอ


79

ตารางผ

นวกท

ก.11

ขอมล


บยาปฏช

วนะ c

ipro

floxa

cin ขอ

งถาน

CG5

00 เวล

า AV

G C e

(NaC

l) SD

Ce

(NaC

l) pH

(NaC

l) SD

pH

(NaC

l) AV

G C e

(DI)

SD C

e

(DI)

pH (D

I) SD

pH

(DI)

AVG

C e

(EDT

A)

SD C

e

(EDT

A)

pH

(EDT

A)

SD p

H

(EDT

A)

0 0.

00

0.00

5.

24

0.03

0.

00

0.00

5.

51

0.06

0.

00

0.00

6.

12

0.00

24 33

.98

30.0

5 5.

52

0.05

28

.67

20.6

9 5.

36

0.28

10

0.77

19

.38

6.15

0.

00

48 59

.76

12.1

2 5.

52

0.05

22

.11

20.9

5 5.

36

0.28

12

8.00

28

.21

6.15

0.

00

72 52

.36

4.44

5.

50

0.04

27

.46

2.53

5.

50

0.11

13

4.03

22

.47

6.14

0.

01

96 89

.56

6.40

5.

71

0.05

11

.50

3.74

5.

71

0.13

12

6.97

24

.76

6.15

0.

00

120

118.

93

24.2

4 5.

73

0.04

93

.37

13.3

6 5.

82

0.07

14

9.17

29

.63

6.15

0.

01

144

117.

61

22.3

3 5.

74

0.07

65

.76

19.9

3 5.

85

0.08

12

6.25

13

.20

6.15

0.

00

168

98.5

0 30

.59

5.76

0.

07

55.8

0 23

.74

5.87

0.

06

123.

39

13.5

7 6.

15

0.01

192

85.9

0 18

.27

5.83

0.

10

59.7

4 19

.62

5.94

0.

06

128.

60

13.5

5 6.

14

0.01

*หมายเห

ต AV


าเฉลย

C e ห

มายถง ส

ารละล

ายยา

cipro

floxa

cin ใน

เฟสขอ

งเหลว

SD

หมายถ

ง สวน

เบยงเบ


qe


ารละล

ายยา

cipro

floxa

cin ใน

เฟสขอ

งแขง

(ถาน

)

81

สำนกหอ


80

ตารางผ

นวกท

ก.12

ขอมล


บยาปฏช

วนะ c

ipro

floxa

cin ขอ

งถาน

CGM

350

เวลา

AVG

C e

(NaC

l) SD

Ce

(NaC

l) pH

(NaC

l) SD

pH

(NaC

l) AV

G C e

(DI)

SD C

e

(DI)

pH (D

I) SD

pH

(DI)

AVG

C e

(EDT

A)

SD C

e

(EDT

A)

pH

(EDT

A)

SD p

H

(EDT

A)

0 0.

00

0.00

6.

11

0.14

0.

00

0.00

6.

11

0.08

0.

00

0.00

6.

07

0.03

24 10

3.70

18

.02

6.15

0.

18

65.0

3 8.

44

6.38

0.

06

140.

90

4.15

6.

05

0.01

48 84

.71

13.3

3 6.

05

0.24

64

.89

38.0

8 6.

29

0.11

16

6.46

7.

36

6.08

0.

03

72 74

.32

14.4

2 5.

95

0.11

42

.33

33.0

4 6.

23

0.01

13

7.09

10

.91

6.06

0.

01

96 84

.95

6.56

6.

01

0.12

48

.26

45.9

0 6.

09

0.03

12

5.66

21

.45

6.02

0.

01

120

79.9

0 13

.96

6.00

0.

18

50.0

2 17

.49

6.07

0.

02

112.

76

9.61

6.

05

0.02

144

75.0

7 5.

33

6.01

0.

15

41.5

9 5.

71

6.07

0.

02

105.

74

9.03

6.

06

0.01

168

60.2

7 4.

07

6.01

0.

13

41.4

4 6.

08

6.06

0.

01

106.

48

12.4

9 6.

06

0.00

192

52.3

6 6.

95

6.02

0.

10

50.4

1 10

.06

6.07

0.

02

80.1

0 14

.56

6.06

0.

01

*หมายเห

ต AV


าเฉลย

C e ห

มายถง ส

ารละล

ายยา

cipro

floxa

cin ใน

เฟสขอ

งเหลว

SD

หมายถ

ง สวน

เบยงเบ


qe


ารละล

ายยา

cipro

floxa

cin ใน

เฟสขอ

งแขง

(ถาน

)

82

สำนกหอ


81

ตารางผ

นวกท

ก.13

ขอมล


บยาปฏช

วนะ c

ipro

floxa

cin ขอ

งถาน

CGM

500

เวลา

AVG

C e

(NaC

l) SD

Ce

(NaC

l) pH

(NaC

l) SD

pH

(NaC

l) AV

G C e

(DI)

SD C

e

(DI)

pH (D

I) SD

pH

(DI)

AVG

C e

(EDT

A)

SD C

e

(EDT

A)

pH

(EDT

A)

SD p

H

(EDT

A)

0 0.

00

0.00

5.

74

0.03

0.

00

0.00

5.

76

0.06

0.

00

0.00

6.

08

0.00

24 16

3.16

30

.05

5.95

0.

05

54.7

8 20

.69

5.86

0.

28

111.

61

19.3

8 6.

07

0.00

48 11

3.43

12

.12

5.94

0.

05

53.5

3 20

.95

5.89

0.

28

145.

37

28.2

1 6.

01

0.00

72 84

.65

4.44

5.

85

0.04

41

.30

2.53

5.

93

0.11

13

7.75

22

.47

6.14

0.

01

96 86

.34

6.40

5.

86

0.05

35

.74

3.74

5.

87

0.13

11

7.02

24

.76

6.03

0.

00

120

65.4

7 24

.24

5.92

0.

04

29.5

3 13

.36

5.92

0.

07

112.

70

29.6

3 6.

02

0.01

144

74.1

1 22

.33

5.93

0.

07

14.1

3 19

.93

5.92

0.

08

105.

16

13.2

0 6.

05

0.00

168

69.1

4 30

.59

5.95

0.

07

34.4

8 23

.74

5.93

0.

06

125.

23

13.5

7 6.

06

0.01

192

64.3

7 18

.27

6.02

0.

10

47.7

7 19

.62

5.96

0.

06

108.

59

13.5

5 6.

06

0.01

*หมายเห

ต AV


าเฉลย

C e ห

มายถง ส

ารละล

ายยา

cipro

floxa

cin ใน

เฟสขอ

งเหลว

SD

หมายถ

ง สวน

เบยงเบ


qe


ารละล

ายยา

cipro

floxa

cin ใน

เฟสขอ

งแขง

(ถาน

)

83

สำนกหอ


ภาคผนวก ข การคานวณ

สำนกหอ


85

การคานวณหาคาคงทตางๆจากไอโซเทอรมของการดดซบ

รปผนวกท ข.1 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการแลงเมยรของถาน

CG350

จากรปจะไดสมการเสนตรง y = 0.0229x + 31.742 เมอแทนคาความสมพนธเขากบสมการของแลงเมยร คอ

จาก ความชน y = 0.0229 = จะได = 43.67 μg/mg จาก จดตดบนแกน y = 31.742 =

= 0.031504 b = 7.21 x 10-4 mL/μg

y = 0.0229x + 31.742R² = 0.9846

0

20

40

60

80

100

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

C e/q e(mg/m

l)

Ce (μg/ml) ส


86

รปผนวกท ข.2 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการฟรนดลชของถาน

CG350

จากภาพจะได y = 0.6517x – 0.7122 เมอแทนคาความสมพนธเขากบสมการของฟรนดลช คอ

จาก ความชน = 0.6517 =

จะได = 0.6517

nf = 1.53445 จาก จดตดบนแกน y = -0.7122 =

จะได = -0.7122

= 0.19 μg/g

y = 0.6517x - 0.7122R² = 0.9615

0

0.5

1

1.5

2

2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6

log q e

log Ce สำนกหอ


87


CG500 จากรปจะไดสมการเสนตรง y = 0.0183x + 3.2374 เมอแทนคาความสมพนธเขากบสมการของแลงเมยร คอ


= 3.2374 b = 5.65 x 10-3 mL/μg

y = 0.0183x + 3.2374R² = 0.9963

0

10

20

30

40

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

C e/q e(mg/m

l)

Ce (μg/ml) สำนกหอ


88


CG500

จากภาพจะได y = 0.2560x + 0.8906 เมอแทนคาความสมพนธเขากบสมการของฟรนดลช คอ


จะได = 0.2560

nf = 3.91 จาก จดตดบนแกน y = 0.8906 =

จะได = 0.8906

= 7.77 μg/g

y = 0.256x + 0.8906R² = 0.9933

1.41.451.5

1.551.6

1.651.7

1.75

2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4

log q e



89


CGM350 จากรปจะไดสมการเสนตรง y = 0.0271x + 43.788 เมอแทนคาความสมพนธเขากบสมการของแลงเมยร คอ


= 43.788 b = 6.19 x 10-4 mL/μg

y = 0.0271x + 43.788R² = 0.9735

020406080

100120

0 500 1000 1500 2000 2500

C e/q e(mg/m

l)

Ce (μg/ml) สำนกหอ


90


CGM350

จากภาพจะได y = 0.6934x - 0.9479 เมอแทนคาความสมพนธเขากบสมการของฟรนดลช คอ


จะได = 0.6934

nf = 1.44 จาก จดตดบนแกน y = -0.9479 =

จะได = -0.9479

= 0.11 μg/g

y = 0.6934x - 0.9479R² = 0.993

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40

log q e



91

รปผนวกท ข.7 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการแลงเมยรของถาน CGM500

จากรปจะไดสมการเสนตรง y = 0.0191x + 8.6881 เมอแทนคาความสมพนธเขากบสมการของแลงเมยร คอ


= 8.6881 b = 2.02 x 10-3 mL/μg

y = 0.0191x + 8.6881R² = 0.9922

0102030405060

0 500 1000 1500 2000 2500

C e/q e(mg/m

l)

Ce (μg/ml) ส


92

รปผนวกท ข.8 ไอโซเทอรมการดดซบยาปฏชวนะ ciprofloxacin จากสมการฟรนดลชของถาน CGM500

จากภาพจะได y = 0.3312x - 0.5456 เมอแทนคาความสมพนธเขากบสมการของฟรนดลช คอ


จะได = 0.3312

nf = 3.08 จาก จดตดบนแกน y = 0.5456 =

จะได = 0.5456

= 3.73 μg/g

y = 0.3312x + 0.5456R² = 0.9906

0

0.5

1

1.5

2

2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4

log q e



93

ประวตผวจย ชอ – สกล นายศรณย จตตวนชประภา

ทอย 374 หม 10 เพชรเกษม 63/2 เขตบางแค อาเภอบางแค จงหวด

กรงเทพฯ โทรศพท 081-6490488

E-mail [email protected]

ประวตการศกษา พ.ศ. 2549 สาเรจการศกษาปรญญาวทยาศาสตรบณฑต สาขาวชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศลปากร พ.ศ. 2552 ศกษาตอระดบปรญญามหาบณฑต สาขาวชาวทยาศาสตร

สงแวดลอม บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ประวตการทางาน

พ.ศ. 2549 - 2551 ผชวยวจย โครงการ “การเพมประสทธภาพในการเตรยมซลกอน

จากขเถาแกลบ” มหาวทยาลยศลปากร พ.ศ. 2551 - 2553 ผชวยวจย โครงการ “การวจยและพฒนาเทคโนโลยการสรางเปา

สปตเตอรงสงกะสออกไซดเจออลมนา” มหาวทยาลยศลปากร พ.ศ. 2553 - 2554 ผชวยวจย โครงการ “ศลปากรพฒนาเศรษฐกจเชงสรางสรรค”

ม.ศลปากร มหาวทยาลยศลปากร

ประวตการฝกงานและอบรม

พ.ศ. 2554 ผานการอบรม การตรวจประเมนภายในระบบการจดการดาน สงแวดลอม ISO 14001:2004 โดยบรษท MOODY

INTERNATIONAL (THAILAND) LTD.

สำนกหอ


ณฑ - silpakorn university · thesis advisor : asst.prof. nopawan ratasuk. 93 pp. the objective...

Documents