Please use this identifier to cite or link to this item:
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17815
Title: | การพัฒนาเซ็นเซอร์ชนิดตรวจวัดสีสำหรับคลอรีนในน้ำ โดยใช้เทคนิควิเคราะห์ภาพดิจิทัล |
Other Titles: | Development of Clorimetric Sensor for Detection of Chlorine in Water by Using Digital Image Analsis |
Authors: | วรวิทย์ วงศ์นิรามัยกุล หทัยกาญจน์ แสงทอง Faculty of Technology and Environment คณะเทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม |
Keywords: | น้ำเสีย การบำบัด การกำจัดคลอรีน;คลอรีน;การวัดสี;การวิเคราะห์โดยการวัดสี;น้ำ การทำให้บริสุทธิ์ |
Issue Date: | 2020 |
Publisher: | มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
Abstract: | In this work, a green colorimetric sensor was successfully developed for free chlorine determination with the portability for on-site detection. It was prepared from the cross-linkage of natural materials, which were tapioca starch (TAS) and agar (AG). The hybrid biopolymer was employed to entrap N, N-diethyl-p-phenylenediamine (DPD) as chromogenic species and it was coated on the lid of plastic micro-PCR tube. The colorimetric determination was based on the reaction between DPD reagent and free chlorine in sample. The intensity of color product was measured by using a smartphone and reported as Red-Green-Blue (RGB) intensity. The optimum condition for the sensor film synthesis was studied and it was found at 2.0 g DPD/10 mL solution, 0.16 g EDTA in 10 mL phosphate buffer, and 0.5: 1 of the volume ratio between buffer and DPD solution. The biofilm was completely polymerized by using the incubation at of 60 °C and 605 minutes to obtain the best film performance with a fast analysis of 1 min reaction time. By the combination with digital image analysis, semi-quantitative analysis could be obtained via the establishment of calibration graph showing the relationship between intensity or absorption RGB and free chlorine concentration. The developed method presented the great performances of wide linear range (0.3-15 mg/L), low detection limit (0.26$0.00 mg/L), good accuracy (0.31-10.10% relative error) high precision (0.83-3.98 %RSD) and the excellent sensitivity of 8.6t0.2 a.u/(mgL*) for chlorine determination. When the proposed sensors was applied with the different kind of real water sample, ie. the tap water, swimming pool water, drinking water and sea water, it showed the comparable results of less than 10% difference with the standard spectrophotometric method. This indicated the high potential of developed film as the powerful technique for free chlorine analysis |
Abstract(Thai): | งานวิจัยนี้ประสบความสำเร็จในการพัฒนาเซ็นเซอร์วัดสีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สำหรับการตรวจวัดคลอรีนอิสระในน้ำ ซึ่งเซ็นเซอร์ที่ได้สามารถพกพาง่ายและสะดวกในการใช้งานนอกสถานที่ เซ็นเซอร์วัดสีนี้ ถูกพัฒนาขึ้นโดยใช้วัสดุธรรมชาติจากการผสมผสานของแป้ง มันสำปะหลังและวุ้นเพื่อใช้เป็นวัสดุสำหรับกักเก็บสาร N, N-diethyl-p-phenylenediamine sulfate (DPD) ไว้ภายในแผ่นฟิล์มบางของวัสดุธรรมชาติ ซึ่งแผ่นฟิล์มดังกล่าวจะถูกเคลือบภายในฝาหลอดพลาสติก (micro-PCR tube) และอาศัยหลักการของปฏิกิริยาการเกิดสี (colorimetric reaction) ระหว่างสาร DPD กับคลอรีนอิสระ โดยทำการตรวจวัดสีของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นด้วยการใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่เป็นตัวตรวจวัด (detector) สำหรับหาความเข้มสีแดง เขียวและน้ำเงิน (Red Green Blue Intensity, RGB) จากการศึกษา พบว่า สภาวะที่เหมาะสมในการสังเคราะห์เซ็นเซอร์ได้แก่ การใช้ความเข้มข้นของสาร DPD 2.0 กรัมต่อน้ำ 10 มิลลิลิตร ปริมาณสาร EDTA 0.16 กรัมในสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ปริมาตร 10 มิลลิลิตร อัตราส่วนของปริมาตรบัฟเฟอร์ต่อสารรีเอเจนต์ DPD 0.5: 1 และกระบวนการเกิดพอลิเมอร์ไรเซชันด้วยการอบเซ็นเชอร์ที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 60 → 5 นาที ซึ่งเซ็นเซอร์ที่ได้จะให้ประสิทธิภาพสูงและมีระยะเวลาการทำปฏิกิริยาสั้นเพียง 1 นาที นอกจากนี้ เมื่อใช้งานร่วมกับเทคนิคการวิเคราะห์ภาพถ่ายดิจิทัล เซ็นเซอร์ที่พัฒนาขึ้นยังสามารถใช้ในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ โดยการสร้างกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มสีหรือ ค่าการดูดกลื่นแสง RGB และความเข้มข้นของคลอรีนอิสระ พบว่า มีช่วงความเป็นเส้นตรงกว้างเท่ากับ 0.3 - 15 มิลลิกรัมต่อลิตร มีความไวในการวิเคราะห์สูงสุด เท่ากับ 8.6 4 0.2 ล.บ/(mgt) ขีดจำกัดในการตรวจวัดต่ำสุด 0.26 + 0.00 มิลลิกรัมต่อลิตร และเซ็นเซอร์มีความแม่นและความเที่ยงในการตรวจวัดสูง โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนสัมพัทธ์อยู่ในช่วง 0.31 - 10.10 เปอร์เซ็นต์ และมีค่า ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์อยู่ในช่วง 0.83 - 3.98 เปอร์เซ็นต์ เมื่อนำวิธีที่พัฒนาขึ้นไปใช้ในการตรวจวัดตัวอย่างน้ำประเภทต่างๆ ได้แก่ น้ำในสระว่ายน้ำ น้ำประปา น้ำดื่มและน้ำทะเล และนำผลที่ได้มาเปรียบเทียบกับวิธีมาตรฐานซึ่งใช้เทคนิคสเปกโทรโฟโตเมทรีในการตรวจวัด พบว่า วิธีที่พัฒนาขึ้นมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกับวิธีมาตรฐาน โดยให้ผลการตรวจวัดแตกต่างกันน้อยกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งชี้ให้เห็นว่า เซ็นเซอร์ที่พัฒนาขึ้นนั้นมีศักยภาพในการนำมาประยุกต์ใช้กับน้ำ ตัวอย่างจริงได้ |
Description: | วิทยานิพนธ์ (วท.ม. (เทคโนโลยีและการจัดการสิ่งแวดล้อม))--มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2563 |
URI: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17815 |
Appears in Collections: | 978 Thesis |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
447051.pdf | 3.33 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License